一种镁合金丝材电磁拉拔方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种镁合金丝材电磁拉拔方法及其装置，包括以下步骤：将镁合金铸锭固溶处理，固溶处理后水冷；对固溶后的镁合金铸锭进行挤压，挤压温度在再结晶温度以上；将丝材两端分别绕在盘丝机上，垂直穿过往复运动的磁场；靠近磁场位置，设置水系金属离子电解液，使得丝材在穿过磁场后，能够再穿过该电解液，此时电解液粘附在丝材的表面；将镁合金丝材放入拉拔模具中进行拉拔，每道次变形量控制在4％

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金丝材电磁拉拔方法及其装置


[0001]本专利技术属于金属材料塑性加工领域，具体涉及一种镁合金丝材电磁拉拔方法及其装置。

技术介绍

[0002]镁合金是最轻的金属结构材料，密度仅为1.8g/cm3，其密度约为铝合金的2/3；钛合金的2/5；钢铁材料的1/4。这使得镁合金具有很高的比强度，比刚度，在汽车工业，航空航天领域应用十分广泛。镁合金还因为其良好导热性和电磁波屏蔽性，在电子产品领域得到广泛应用。因此，镁合金被誉为21世纪绿色工程材料。
[0003]目前镁合金零件成形方式以铸造为主，镁合金产品中铸件占比约为95％以上，这是由于镁合金的晶格结构是密排六方，并且c轴较长，使得镁合金在室温下可开动的滑移系只有基面滑移，这限制了镁合金的室温变形能力。随着金属增材制造技术的逐渐成熟，一些难变形金属可以通过增材制造的方式加工成复杂形状的构件。这也将成为镁合金构件的一种新的成形方法，目前针对镁合金增材制造，主流工艺是采用电弧增材中钨极气体保护焊(TIG)。TIG焊的高效率，低能耗非常适合镁合金的增材制造。电弧增材的原始坯料形式为镁合金丝材，镁合金的室温塑性差导致符合TIG要求的镁丝制备相对困难，因此制备高性能的镁合金丝材在镁合金电弧增材领域是十分重要而且必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种镁合金丝材电磁拉拔方法及其装置，解决了镁合金丝材拉拔容易断裂的技术问题，实现了镁合金丝材的高效率生产。
[0005]一种镁合金丝材电磁拉拔方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：将镁合金铸锭固溶处理，固溶处理后水冷，以便抑制镁合金中的第二相析出；
[0007]步骤S2：对固溶后的镁合金铸锭进行挤压，挤压温度在再结晶温度以上，使镁合金在挤压过程中产生动态再结晶；
[0008]步骤S3：将丝材两端分别绕在盘丝机上，垂直穿过往复运动的磁场；
[0009]步骤S4：靠近磁场位置，设置水系金属离子电解液，使得丝材在穿过磁场后，能够再穿过该电解液，此时电解液粘附在丝材的表面；
[0010]步骤S5：将镁合金丝材放入拉拔模具中进行拉拔，每道次变形量控制在4％
‑
12％之间，每道次直径最大减小量为0.2mm；
[0011]步骤S6：重复步骤S1
‑
S5，直至丝材直径下降至2.0mm以下。
[0012]所述步骤S1中，所述镁合金为镁铝合金、镁锌锆合金、镁钆钇镁合金中的任意一种；且固溶温度为500
‑
530℃，保温时间为20
‑
24h。
[0013]所述步骤S2中，挤压温度为500℃,挤压比为100：1，挤压模具的出料口直径为4mm。
[0014]所述步骤S3中，盘丝机主轴通过导线相连，且镁合金丝材、盘丝机、导线形成闭合
回路。
[0015]所述步骤S3中，所述磁场的磁场强度大小可变，方向可变，通过磁场的往复运动使镁合金丝材切割磁感线，在闭合回路之间产生脉冲感应电流，使镁合金在脉冲电流辅助作用下进行拉拔成形。
[0016]一种镁合金丝材电磁拉拔装置，包括相隔间距设置的绕丝机轮和送丝机轮、与所述绕丝机轮同轴连接的主动轮、通过连接皮带与所述主动轮连接的电机，所述绕丝机轮和所述送丝机轮之间设置有拉拔模具、电解液和磁场，一端与所述送丝机轮连接的镁合金丝其另一端依次穿过所述磁场、所述电解液和所述拉拔模具，所述绕丝机轮和所述送丝机轮的中心轴通过铜导线连接；
[0017]所述绕丝机轮、所述送丝机轮、所述镁合金丝和所述铜导线形成闭合电回路。
[0018]所述电解液为水系金属离子电解液。
[0019]所述磁场为可变磁场。
[0020]本专利技术达成以下显著效果：
[0021](1)本专利技术的高强韧镁合金丝材拉拔方法，采用一种在脉冲电流辅助下对镁合金丝材进行拉拔的成形方法，在脉冲电流的作用下，可以促进镁合金丝材内部位错运动，产生的焦耳热效应使丝材软化，降低变形抗力，提高镁合金的塑性。
[0022](2)本专利技术所选用的脉冲电流辅助拉拔，丝材温度较传统拉拔低，丝材表面氧化物明显减少，拉拔后丝材表面质量良好，并且多道次拉拔后不需要进行退火热处理，在感应电流的作用下，由于焦耳热效应和感应电流的高能脉冲对对镁合金丝材进行热处理，使得剧烈变形的拉拔组织快速转变为均匀细小的再结晶晶粒。
[0023](3)本专利技术的脉冲电流来源是变化的磁场产生的感应电流，是产生在丝材与盘丝机之间行成的闭合回路中，这种脉冲电流的施加方法避免了电源与丝材的接触，这使脉冲电流稳定，不会产生点接触局部电流密度过大，避免了镁合金丝材因大电流密度而熔化。
[0024](4)在拉拔和磁场处理之间增加电解液，产生了如下的作用效果：
[0025]一是便于控制脉冲电流的宏微观热效应，即丝材穿过电解液，有助于降温冷却，且不影响到导电，有助于避免过大的热效应；
[0026]二是丝材穿过电解液后，开始进行拉拔，而拉拔会造成丝材变细，导线的截面积变小，于是电阻增加，导致电流减小，电致塑性效应也会减弱，然而由于电解液附着在丝材上，这会有助于加强拉拔后导电的效果，保证电致塑性效应不会减弱太多；
[0027]三是同时因为导电带来的热效应，还有助于使得附着在丝材上的电解液快速干燥，避免在绕丝机轮上漏电的问题。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例中丝材电磁拉拔装置的结构示意图。
[0029]图2为本专利技术实施例中Mg
‑
Gd
‑
Y合金铸态组织(a)和挤压后组织(b)的对比图。
[0030]图3为本专利技术实施例中镁合金在挤压后丝材经不同道次拉拔后的微观组织图。
[0031]图4为本专利技术实施例中镁合金在不同变形量下丝材的显微硬度图。
[0032]其中，附图标记为：1、主动轮；2、连接皮带；3、绕丝机轮；4、镁合金丝材；5、拉拔模具；6、磁场；7、送丝机轮；8、铜导线；9、电解液容器。
具体实施方式
[0033]为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
[0034]参见图1，一种镁合金丝材电磁拉拔方法，包括以下步骤：
[0035]步骤S1：将镁合金铸锭固溶处理，固溶处理后水冷，以便抑制镁合金中的第二相析出；
[0036]步骤S2：对固溶后的镁合金铸锭进行挤压，挤压温度在再结晶温度以上，使镁合金在挤压过程中产生动态再结晶；
[0037]步骤S3：将丝材两端分别绕在盘丝机上，垂直穿过往复运动的磁场6；
[0038]步骤S4：靠近磁场6位置，设置水系金属离子电解液，使得丝材在穿过磁场6后，能够再穿过该电解液，此时电解液粘附在丝材的表面；
[0039]步骤S5：将镁合金丝材4放入拉拔模具中进行拉拔，每道次变形量控制在4％
‑
12％之间，每道次直径最大减小量为0.2mm；
[0040]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金丝材电磁拉拔方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将镁合金铸锭固溶处理，固溶处理后水冷，以便抑制镁合金中的第二相析出；步骤S2：对固溶后的镁合金铸锭进行挤压，挤压温度在再结晶温度以上，使镁合金在挤压过程中产生动态再结晶；步骤S3：将丝材两端分别绕在盘丝机上，垂直穿过往复运动的磁场；步骤S4：靠近磁场位置，设置水系金属离子电解液，使得丝材在穿过磁场后，能够再穿过该电解液，此时电解液粘附在丝材的表面；步骤S5：将镁合金丝材放入拉拔模具中进行拉拔，每道次变形量控制在4％
‑
12％之间，每道次直径最大减小量为0.2mm；步骤S6：重复步骤S1
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S5，直至丝材直径下降至2.0mm以下。2.根据权利要求1所述的镁合金丝材电磁拉拔方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述镁合金为镁铝合金、镁锌锆合金、镁钆钇镁合金中的任意一种；且固溶温度为500
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530℃，保温时间为20
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24h。3.根据权利要求1所述的镁合金丝材电磁拉拔方法，其特征在于，所述步骤S2中，挤压温度为500℃,挤压比为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文丛，谢汶卓，杨建雷，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：