测定镁合金半固态注射成形力学性能的试样制备方法技术

本发明专利技术涉及一种镁合金半固态注射成形力学性能测定的试样制备方法，其特征在于①将力学性能试样型腔的模仁通过镶嵌和螺栓方式与镁合金半固态注射成形机模框固结，组合成力学性能试样模仁；②将镁合金屑粒加热，使浆料处于半固态半熔融的状态；③将步骤１所述的固结组合抽成真空后，再将步骤２所述的半固态半熔融的镁合金料浆注入模具，控制固定料管加热温度，模具加热温度、注射速度、脱模剂的选用将镁合金固结成形后，脱模，截取不同厚度的试样进行测定。由本发明专利技术提供的方法，制备的不同试样和不同厚度的样品测出的力学性能波动很小，能较好的反映和评估镁合金材料在半固态注射成形中所能达到的力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于半固 态注射成形测试

技术介绍
镁合金的半固态注射成形与传统的压铸相比，由于无需金属熔化和浇注等工序， 生产过程清洁，安全节能，原材料损耗大为减少，成型产品尺寸精度高，内部致密、缺陷少， 尤其适合于薄壁件的成型，因而具有一系列特点和优点。1991年美国DOW公司为该法申请 了专利，并与数家公司联合成立了 Thixmat公司，于当年4月推出了世界上第一台商业化机 器半固态注射成形机，揭开了镁合金半固态成形工艺商业化进程的序幕，自此，镁合金半固 态注射成形在美国、日本、中国和中国台湾被广泛应用于镁合金3C产品组件及汽车零件的 生产。半固态注射成形制品的力学性能关系到制品的坚固性、耐用性、使用寿命和可靠 性，是镁合金制品质量的关键性能指标。但是，半固态注射成形制品的力学性能至今尚无可 行的实验方法和可靠的测定数据。虽然现有的文献中有铸造和压铸镁合金的力学性能数 据，但液态金属的铸造和压铸的工艺条件与半固态注射成形的工艺条件有很大差别，它们 力学性能的偏差往往在30%以上，因此用铸造或压铸镁合金的力学性能根本无法准确的标 定和说明半固态注射成形镁合金制品的力学性能。现在，半固态注射成形镁合金制品力学性能的测定通常只能采用从半固态注射成 形镁合金制品上直接截取试样来测量的方法。但半固态注射成形镁合金制品往往形状复 杂，厚度不一，而且模型的形状复杂，工艺条件不断变化，也不是在固定模型、固定工艺条件 下制备的，这样取实样测出的力学性能数据波动性大，可靠性差，数据受工艺条件影响大， 不能准确地反映半固态注射成形镁合金制品的力学性能，这给半固态注射成形镁合金力学 性能的评定以及评估镁合金材料在半固态射出成形技术中所能达到的力学性能带来困难， 也难以为部件的设计提供准确的参考数据，给制品生产者和使用者之间也会带来争议和困 惑。20081006441. 2的专利技术专利申请提出了一种半固态成形用镁合金及其半固态坯料 制备方法，200820080909. 2的技术专利提出了“半固态挤压铸造铝合金活塞的模具”等 等，但这些现有的技术都只涉及半固态坯料的制备或轻合金工件制备的模具，至今涉及镁 合金半固态成形制品的力学性能测定方法与试样制备鲜有报道。
技术实现思路
根据镁合金半固态注射成形制品准确反映并评定其力学性能的要求，克服现在采 用从制品上截取力学性能试样，测定的数据波动，准确性和可靠性差的缺点和不足，本专利技术 的目的在于提出一种在专门的模具和固定工艺条件下能较好地反映镁合金半固态注射成 形制品所能达到的力学性能的试样制备的方法。本专利技术的目的是这样实现的核心思想是利用镁合金半固态注射成形机和专用的 模具来制取用以测定其力学性能的试样。首先设计专用的力学性能试样模具(另案申请)，然后将力学性能试样模具与半 固态注射成形机组合起来，在半固态注射成形模内嵌入带有力学性能试样型腔的模仁，使 模仁固定在半固态成形的模框中，力学性能试样型腔的模仁又设计成不同厚度的(1mm 3mm)若干条杠铃形的力学性能试样薄片，借以检测试样厚度对力学性能的影响。从而在半 固态注射成形工艺条件下将半固态镁合金料浆注入试样型腔，制取不同厚度的镁合金半固 态注射成形力学性能试样。同时，为确保试样的致密和无缺陷，以保证性能数据的可靠性和 重复性在模具上加设了抽真空装置，从而得到真空条件下不同厚度的致密细晶的镁合金半 固态注射成形力学性能试样，从而得到准确度高、重复性好，数据波动小的镁合金半固态注 射成形制品的力学性能，实现更好的评估镁合金材料在半固态注射成形技术所能达到的力 学性能。本专利技术专用力学性能试样的模仁如图1所示。它是由浇口套、定位环、分流锥、流 道、母模仁、公模仁、母模抽真空入子、公模抽真空入子、顶针组成。浇口套、定位环，分流锥 和流道构成镁合金料浆的注入浇道，合金料浆在机械压力下，经浇口套，通过分流锥注入流 道和型腔的。定位环用作固定浇口套，分流锥的作用是分流合金液进入流道和型腔。流道 为合金液进入型腔的入口，也起着力学性能试样冒口的作用。由公模仁和母模仁组成力学 性能试样型腔内模的主体，在公模仁上表面加工出若干条杠铃状不同厚度力学性能试样薄 片的模具型腔槽，而母模仁的下表面为平滑的表面，公模仁和母模仁相合后，则构成了力学 性能片状试样的模具。在型腔末端波纹型腔处，由公模抽真空入子和母模抽真空入子构成 排气孔，直通波纹型腔，排气孔连接抽真空装置，在制取试样时，先对型腔抽真空，然后在机 械压力下，合金液经浇口套、分流锥、流道进入型腔，冷凝后即成为在真空条件下半固态注 射成形的镁合金力学性能试样。顶针的功能是在成形分模后，借液压顶出顶针从而将试样 取出。所述的力学性能试样型腔的模仁是通过镶嵌和螺栓方式与半固态注射成形机外 模固结组合，组合图如图1所示。图1中粗实线所标示的是力学性能试样的型腔模仁系统。 在外模(或称模框)则通过螺栓与母模板和母模固定板镶嵌固结，公模仁通过螺栓与模脚、 顶针板、顶针背板、公模固定板镶嵌固结。复位杆和弹簧用作整体模具的定位，分合与复位。 力学性能试样型腔的内模工作时，其母模仁为定模，它通过模框固定在半固态注射成形机 的定模固定板上，它的下底面为平面，构成力学性能型腔的上表面。公模为动模，它通过模 框固定在半固态注射成形机的动模固定板上，工作启动后，动模机械移动并与定模合拢。动 模上包括流道力学性能试样，渣包和抽真空排气片的流动性型腔如图1所示。该型腔流道 从进口总流道再分流为四个分流道分别连结厚度为(l，1.5，2，3mm)以杠铃形力学性能试 样薄片型腔，再分别经渣包再合流，最后连结抽真空排气片型腔。制备试样时，半固态合金 料浆由机械阀杆压入注入，经浇口套和分流锥向的入口，通过浇口流道进入型腔，料浆流入 型腔后迅速凝固，机械操作打开动模，启动顶针，将力学性能试样模样顶出，取好力学性能 试样，通过力学性能试验机测定试样的力学性能。本专利技术所述的试样的制备步骤是①将镁合金力学性能试样型腔的模仁通过镶嵌 和螺栓的方式固结在半固态注射成形机专用模框上，组合成力学性能试样模仁；②将镁合金屑粒(直径约为Φ1-2πιπι，长度约为3-5mm)在一定温度上加热使其处于半固态半熔融 的料浆状态，(不同镁合金，其料管加热温度不同，如AZ91D镁合金适宜的料管加热温度为 600°C，AM60镁合金其适宜的料管加热温度为610°C )；③在其真空机组将内模抽成真空后， 再用镁合金半固态注射成形机将半固态镁合金液注入模具。操作时，固定料管加热温度、模 具加热温度、注射速度、脱模剂种类及配比等工艺条件，待镁合金固结成形后，脱模，截取不 同厚度的镁合金半固态注射成形力学性能试样，再测定它们的力学性能。模芯材料等用高温模具钢制作，以保证模具高温操作的可靠性与寿命。由本专利技术所提供的测定的镁合金注射成形的力学性能数据稳定、可靠、准确。不同 试样和不同厚度样品测出的力学性能波动很小，能较好的反映和评估镁合金材料在半固态 注射成形中所能达到的力学性能。(详见实施例2. 3. 4)而表1对比列出实物取样所测定 的AZ91D镁合金的力学性能。从表1可以看到不同试样，其性能波动大，而不同厚度的样 品它们的数据波动更大。如厚度为3.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金半固态注射成形力学性能测定的试样制备方法，其特征在于：①将力学性能试样型腔的模仁通过镶嵌和螺栓方式与镁合金半固态注射成形机模框固结，组合成力学性能试样模仁；②将镁合金屑粒加热，使浆料处于半固态半熔融的状态；③将步骤１所述的固结组合抽成真空后，再将步骤２所述的半固态半熔融的镁合金料浆注入模具，控制固定料管加热温度，模具加热温度、注射速度、脱模剂的选用将镁合金固结成形后，脱模，截取不同厚度的试样进行测定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐侃，沈庆卫，肖利，王硕，冯文武，
申请(专利权)人：上海紫燕合金应用科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]