大规格大高径比镁合金铸棒短流程大变形制坯方法技术

本发明专利技术公开大规格大高径比镁合金铸棒短流程大变形制坯方法，该方法涉及一种镁合金铸棒镦挤复合短流程大变形制坯模具，该方法为首先顶出缸上行通过顶杆给背压板作用力，第一凸模下行，坯料下段逐渐进入到上型腔下部，受到镦挤而变形；然后坯料下段逐渐进入到下型腔上部，进而接触到弧面结构，第一凸模持续下压，当坯料下段完全充满下型腔上部时，背压板下行；待第一凸模在上型腔中触底，将第一凸模更换为第二凸模，第二凸模下行挤压上型腔的下部坯料使所有的坯料完全进入下凹模，最后重新成形出与原始尺寸相同的圆柱体坯料，镦粗变形完成。本案无需多道次镦挤，具有短流程的特点，使用较为方便，有效克服失稳缺陷，能够镦挤大规格大高径比的坯料。

Short process and large deformation method for large size and high aspect ratio magnesium alloy bars

【技术实现步骤摘要】
大规格大高径比镁合金铸棒短流程大变形制坯方法
本专利技术属于金属挤压成形技术，适用于高径比远远大于3的大高径比镁合金铸棒的一次大变形制坯。
技术介绍
往复镦粗-挤压工艺是将多道次镦粗和挤压这两种变形相结合的一种大塑性变形方法，其原理图如图1所示。第一步：将D×h坯料放置在第一组模具中进行镦粗成形；第二步：将镦粗后的坯料放置在第二组模具中进行挤压成形，挤出件的尺寸为D×h。至此，完成一道次的镦粗—挤压成形，重复以上的变形过程，直至达到所需道次，产生大的累积变形。虽然该工艺结构简单，操作方便。但仍然存在以下不足：镦粗变形和挤压变形过程中由于坯料尺寸不同，需要更换不同模具，通过多道次往复变形获得大的累积应变，生产成本高，流程长。镦粗变形是一个不均匀的变形过程。圆柱体坯料在进行镦粗时，高径比(h/D)一般限制在2.5以内。尤其是，当高径比大于3时，圆柱体坯料会产生失稳现象，产生“双鼓形”和折叠缺陷，使得后续变形无法进行。有鉴于此，现有技术有待改进。本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供大规格大高径比镁合金铸棒短流程大变形制坯方法，可以有效避免“双鼓形”和由于失稳产生的折叠缺陷，实现大规格大高径比铸棒的短流程大塑性变形，且步骤简单，使用方便。为达成上述目的，本专利技术的解决方案为：大规格大高径比镁合金铸棒短流程大变形制坯方法，该方法涉及一种镁合金铸棒镦挤复合短流程大变形制坯模具，该模具包括安装在压力机的上工作台的凸模、安装在压力机的下工作台的凹模、背压板和连接压力机顶出缸的顶杆，所述凸模包括可更换安装的第一凸模和第二凸模；所述凹模包括上凹模以及固定在上凹模下方的下凹模，所述上凹模内设上部宽、下部窄的上型腔，用于坯料置入，所述下凹模内设上部窄、下部宽的下型腔，所述上型腔的下部与下型腔的上部以同一中心轴连通；所述上型腔的下部直径、下型腔的上部直径和第二凸模直径相同，第二凸模的轴向长度至少能到达至凹模内；所述上型腔的上部直径、下型腔的下部直径和第一凸模直径相同；所述顶杆上方托举背压板，使顶杆和背压板可上下移动地封闭在下型腔的下部内，所述背压板的上表面为中部内凹的弧形结构，该方法包括如下步骤：S1：圆柱体镁合金棒料下料；S2：对圆柱体镁合金棒料进行均匀化处理，作为圆柱体坯料；S3：将圆柱体坯料加热到成形温度并保温，并将模具加热到圆柱体坯料温度以上并保温；S4：将预热保温后的模具安装在压力机上，给第一凸模、第二凸模、上凹模、下凹模均匀喷涂有机石墨润滑剂；将经过均匀化热处理的圆柱体坯料放入上型腔的上部中；S5：在镦挤成形的初期阶段，顶出缸向上运动，通过顶杆施加给背压板作用力，压力机带动第一凸模向下运动，圆柱体坯料下段逐渐进入到上型腔的下部，由于受到镦挤而逐渐变形；然后坯料下段逐渐进入到下型腔的上部，进而接触到弧面结构，第一凸模持续下压，当坯料下段完全充满下型腔的上部时，背压板随着顶杆的逐渐回程而同时向下运动；在镦挤成形的后期阶段，待第一凸模在上型腔中触底，此时，绝大部分坯料已进入上型腔的下部和下型腔中，将第一凸模更换为第二凸模，第二凸模下行挤压上型腔的下部坯料使所有的坯料能够完全进入下凹模，背压板处在所有的坯料能够完全进入下凹模的位置，最后重新成形出与原始尺寸相同的圆柱体坯料，镦粗变形完成。优选的，该模具还包括打料板，该方法还包括步骤S6：上凹模安装打料板后，压力机带动第二凸模上行，粘附的之前遗留在上凹模中的极小部分坯料被打料板打落。优选的，该方法还包括步骤S7：顶出缸带动顶杆和背压板向下退出下型腔的下部，进而能够将镦挤后的圆柱体坯料从下型腔的下部取出。优选的，所述凸模和凹模各通过紧固件固定连接上工作台和下工作台，该方法还包括步骤S8：圆柱体坯料取出后，第二凸模下行与上凹模、下凹模合模，将与上工作台和下工作台相连的紧固螺栓拧松，卸载掉模具。采用上述方案后，本专利技术的增益效果在于：在挤压成形过程中，背压板在坯料挤出的下型腔施加背压力，使坯料挤出端得到校正，在不失稳条件下镦粗变形，此外，本专利技术步骤简单，无需多道次镦挤，流程短，使用方便，从而可快速镦挤变形大规格、高径比远大于3的坯料，为后续变形工序奠定一定的基础。附图说明图1是传统镦粗和挤压变形过程的示意图；图2是本专利技术涉及的模具的结构示意图；图3是本专利技术一实施例中镦挤变形前将圆柱体坯料放入模具时工作状态示意图；图4是本专利技术一实施例中镦挤变形过程中圆柱体坯料下段进入下型腔上部变形阶段模具工作状态示意图；图5是本专利技术一实施例中镦挤变形过程中圆柱体坯料下段逐渐充填下型腔上部变形阶段模具工作状态示意图；图6是本专利技术一实施例中镦挤变形过程中圆柱体坯料下段进入下型腔下部变形阶段模具工作状态示意图；图7是本专利技术一实施例中第一凸模更换成第二凸模后，圆柱体坯料在镦挤终成形阶段模具工作状态示意图。附图标号：第一凸模1，上凹模2，上型腔21，上型腔的上部211，上型腔的下部212，第一转角连接处22，第二转角连接处23，下凹模3，下型腔31，下型腔的上部311，下型腔的下部312，第三转角连接处32，第四转角连接处33，背压板4，弧面结构41，顶杆5，第二凸模6，坯料7，打料板8。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术做详细的说明。如图2-7所示，镁合金铸棒镦挤复合短流程大变形制坯模具，包括安装在压力机的上工作台(图中未示出)的凸模、安装在压力机的下工作台(图中未示出)的凹模、背压板4、连接压力机顶出缸(图中未示出)的顶杆5和打料板8，其中，所述凸模包括可更换安装的第一凸模1和第二凸模6，也就是说，第一凸模1和第二凸模6可更换地安装在压力机的上工作台上，两者的安装方式和位置是相同的，方便更换。所述凸模和凹模各通过紧固件(图中未示出)固定连接上工作台和下工作台，紧固件可采用紧固螺栓。所述凹模包括上凹模2以及固定在上凹模2下方的下凹模3，下凹模3安装在压力机的下工作台上，所述上凹模2内设上部宽、下部窄的上型腔21，即上部211直径大于下部212直径，所述下凹模3内设上部窄、下部宽的下型腔31，即上部311直径小于下部312直径，所述上型腔的下部212与下型腔的上部311以同一中心轴连通；所述上型腔的下部212直径、下型腔的上部311直径和第二凸模6直径d相同，第二凸模6的轴向长度至少能到达至凹模内；所述上型腔的上部211直径、下型腔的下部312直径和第一凸模1直径D相同；所述顶杆5上方托举背压板4，使顶杆5和背压板4可上下移动地封闭在下型腔的下部312内，所述背压板4的上表面为中部内凹的弧形结构。上型腔21供圆柱体坯料7置入，第二凸模6的轴向长度比第一凸模1的轴向长度设计得长，保证第二凸模6有足够轴向长度伸入下凹模3中。所述打料板8呈圆柱状，打料板8中部开设与第二凸模6直径相同的通孔供第二凸模6穿梭，打料板8可拆卸地安装在上凹模2上。大规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.大规格大高径比镁合金铸棒短流程大变形制坯方法，该方法涉及一种镁合金铸棒镦挤复合短流程大变形制坯模具，该模具包括安装在压力机的上工作台的凸模、安装在压力机的下工作台的凹模、背压板和连接压力机顶出缸的顶杆，所述凸模包括可更换安装的第一凸模和第二凸模；所述凹模包括上凹模以及固定在上凹模下方的下凹模，所述上凹模内设上部宽、下部窄的上型腔，用于坯料置入，所述下凹模内设上部窄、下部宽的下型腔，所述上型腔的下部与下型腔的上部以同一中心轴连通；所述上型腔的下部直径、下型腔的上部直径和第二凸模直径相同，第二凸模的轴向长度至少能到达至凹模内；所述上型腔的上部直径、下型腔的下部直径和第一凸模直径相同；所述顶杆上方托举背压板，使顶杆和背压板可上下移动地封闭在下型腔的下部内，所述背压板的上表面为中部内凹的弧形结构，该方法包括如下步骤：/nS1：圆柱体镁合金棒料下料；/nS2：对圆柱体镁合金棒料进行均匀化处理，作为圆柱体坯料；/nS3：将圆柱体坯料加热到成形温度并保温，并将模具加热到圆柱体坯料温度以上并保温；/nS4：将预热保温后的模具安装在压力机上，给第一凸模、第二凸模、上凹模、下凹模均匀喷涂有机石墨润滑剂；将经过均匀化热处理的圆柱体坯料放入上型腔的上部中；/nS5：在镦挤成形的初期阶段，顶出缸向上运动，通过顶杆施加给背压板作用力，压力机带动第一凸模向下运动，圆柱体坯料下段逐渐进入到上型腔的下部，由于受到镦挤而逐渐变形；然后坯料下段逐渐进入到下型腔的上部，进而接触到弧面结构，第一凸模持续下压，当坯料下段完全充满下型腔的上部时，背压板随着顶杆的逐渐回程而同时向下运动；在镦挤成形的后期阶段，待第一凸模在上型腔中触底，此时，绝大部分坯料已进入上型腔的下部和下型腔中，将第一凸模更换为第二凸模，第二凸模下行挤压上型腔的下部坯料使所有的坯料能够完全进入下凹模，背压板处在所有的坯料能够完全进入下凹模的位置，最后重新成形出与原始尺寸相同的圆柱体坯料，镦粗变形完成。/n...

【技术特征摘要】
1.大规格大高径比镁合金铸棒短流程大变形制坯方法，该方法涉及一种镁合金铸棒镦挤复合短流程大变形制坯模具，该模具包括安装在压力机的上工作台的凸模、安装在压力机的下工作台的凹模、背压板和连接压力机顶出缸的顶杆，所述凸模包括可更换安装的第一凸模和第二凸模；所述凹模包括上凹模以及固定在上凹模下方的下凹模，所述上凹模内设上部宽、下部窄的上型腔，用于坯料置入，所述下凹模内设上部窄、下部宽的下型腔，所述上型腔的下部与下型腔的上部以同一中心轴连通；所述上型腔的下部直径、下型腔的上部直径和第二凸模直径相同，第二凸模的轴向长度至少能到达至凹模内；所述上型腔的上部直径、下型腔的下部直径和第一凸模直径相同；所述顶杆上方托举背压板，使顶杆和背压板可上下移动地封闭在下型腔的下部内，所述背压板的上表面为中部内凹的弧形结构，该方法包括如下步骤：
S1：圆柱体镁合金棒料下料；
S2：对圆柱体镁合金棒料进行均匀化处理，作为圆柱体坯料；
S3：将圆柱体坯料加热到成形温度并保温，并将模具加热到圆柱体坯料温度以上并保温；
S4：将预热保温后的模具安装在压力机上，给第一凸模、第二凸模、上凹模、下凹模均匀喷涂有机石墨润滑剂；将经过均匀化热处理的圆柱体坯料放入上型腔的上部中；
S5：在镦挤成形的初期阶段，顶出缸向上运动，通过顶杆施加给背压板作用力，压力机带动第一凸模向下运动，圆柱体坯料下段逐渐进入到上型腔的下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治民，董蓓蓓，孟瑛泽，于建民，王强，孟模，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14