一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺；属于镁合金材料加工技术领域。本发明专利技术的实施方案为：取大尺寸镁合金锻饼按设计的毛坯尺寸机加工成毛坯后，加热至380～430℃，保温3～6h后在380～430℃下进行一次等温模锻成型，得到锻件，取出锻件后冷却，得到成品；所述大尺寸镁合金锻饼的平均晶粒粒度≦15μm，等轴晶粒数与总晶粒数的比值≥0.95；等温模锻时，上模的下行速度为0.05～0.2mm/s，上模下行的时间为10-30min，压力为35000～80000kN，成型后保压30～40min。本发明专利技术能制备出直径达680-1000mm，壁厚30～100mm，最大水平投影面积≥0.4m2的镁合金模锻件。本发明专利技术制备工艺简单、生产周期短，所得锻件的精度和性能比常规模锻的要高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺；属于镁合金材料加工
。本专利技术的实施方案为：取大尺寸镁合金锻饼按设计的毛坯尺寸机加工成毛坯后，加热至380～430℃，保温3～6h后在380～430℃下进行一次等温模锻成型，得到锻件，取出锻件后冷却，得到成品；所述大尺寸镁合金锻饼的平均晶粒粒度≦15μm，等轴晶粒数与总晶粒数的比值≥0.95；等温模锻时，上模的下行速度为0.05～0.2mm/s，上模下行的时间为10-30min，压力为35000～80000kN，成型后保压30～40min。本专利技术能制备出直径达680-1000mm，壁厚30～100mm，最大水平投影面积≥0.4m2的镁合金模锻件。本专利技术制备工艺简单、生产周期短，所得锻件的精度和性能比常规模锻的要高。【专利说明】一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺
本专利技术涉及一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺；属于镁合金材料加工
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技术介绍
由于镁合金塑性差，变形难的本质特征，决定了目前镁合金产品主要是以铸件为主，其中90%以上是压铸件，高性能的镁合金锻件应用极少，等温模锻技术为难变形金属的塑性加工指出了一条有效的加工途径，而且目前对于小尺寸镁合金的等温模锻具有很好的适用性。但对于大尺寸镁合金的等温模锻依然存在以下难点:(1)镁合金与铝合金等其他材料不同，其热锻次数不宜过多，每加热、模锻一次，其合金的强度就会下降一次。尤其当锻前加热温度过高，保温时间较长时，其再结晶晶粒就会长大，下降的程度更加明显。(2)镁合金的模锻温度范围窄(150°C左右)、导热系数很大(167.25W/m.°C),模锻时如模具温度过低，坯料温降很严重，尤其在薄壁处，温度迅速下降，使金属塑性下降，变形抗力增大，充填型腔困难。(3)镁合金大变形模锻后，由于大量新生表面出现可能引起粘模现象，并易产生折迭缺陷。随着航空航天以及汽车产业对镁合金模锻件的需求不断增大，尤其是大尺寸镁合金零件的需求也是越来越大。然而，目前采用多道次等温模锻，并且每道次后对模具进行酸洗清理、修整、加热的工艺。虽然解决了镁合金变形困难以及在大变形模锻后可能产生的粘模和折迭现象，但其多次的加热会因晶粒的严重长大，组织不均匀而导致其力学性能的降低，而且每道次的酸洗清理等工序加大了对模具的损伤，同时降低生产效率和增加成本。所以，目前的模锻工艺很难高效率、低成本的制备出直径达680mm，最大水平投影面积达0.4m2的高性能镁合金模锻件。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术中的不足，提供一种大尺寸、高性能镁合金零件的高效率、低成本的等温模锻工艺。所制备出的镁合金零件的直径≥680mm ;壁厚为30mm-100mm，最大水平投影面积≥0.4m2。本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，其实施方案为:取大尺寸镁合金锻饼按设计的毛坯尺寸机加工成毛坯后，加热至380-430°C，保温3-6h后在380-430°C下进行一次等温模锻成型，得到锻件，取出锻件后冷却，得到成品；所述大尺寸镁合金锻饼的平均晶粒粒度=15μm，等轴晶粒数与总晶粒数的比值≥0.95 ；等温模锻时，上模的下行速度为0.05-0.2mm/s，压力为35000-80000kN，成型后保压30 -40min。本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，等温模锻时，上模下行的时间为10 -30min。本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，所述毛坯内部无明显裂纹、缩孔、夹杂的缺陷。本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，等温模锻所用模具与模座基准面的配合间隙g 0.2mm ;模具的温度为与坯料的加热温度相等。本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，得到锻件后，去除压力载荷，打开模具，用下顶杆将模锻件从下模中顶出。本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，锻件的冷却速度为:100~150°C /min。本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，所述大尺寸镁合金锻饼是以内部无明显裂纹、缩孔、夹杂的缺陷的铸造镁合金锭为原料通过下述步骤加工而成的:步骤一将均匀化热处理后的铸造镁合金锭加热到400~430°C，保温后，在400~430°C进行墩粗，拔长，墩粗的锻造比为1.5~2 ;拔长的锻造比为:1.02~1.05，墩粗、拔长时，其变形速度均为12~16mm/s ;所述铸造镁合金锭的直径为250mm~350mm，高径比的范围在1.5~1.85 ;所述拔长为12~16面碾压拔长；所述均匀化热处理是将所述铸造镁合金锭以20~25°C /min的升温速率升温至320~350°C后再以12°C /h~27°C /h的升温速率升温至410~430°C，保温20~30h，然后以2~10°C /min的冷却速度冷却至室温；步骤二重复步骤一中的加热、保温、墩粗、拔长工艺，直至镁合金锻坯直径大于等于670_，得到大尺寸镁合金锻饼；重复步骤中，每次保温、墩粗的温度较前一次保温、墩粗的温度低10~20°C。本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，镁合金以质量百分比计包括下述组分:Α18.2 ~8.5%、ΜηΟ.2 ~0.25%,Zn0.4 ~0.5%、Cu ≤ 0.05%,Ni ≤ 0.005%,Si ≤ 0.15%、Be ≤ 0.02%、Fe ≤ 0.05%、其他杂质兰 0.3%、余量为 Mg。本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，所述成品的直径为680~IOOOmm ;壁厚为30mm~100mm,最大水平投影面积> 0.4m2。本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，，其具体实施流程为:锻饼机加工、探伤一加热坯料一固定加热模具一模锻、保压一开模、顶出一冷却。其具体实施过程为:1、锻饼机加工、探伤:将大尺寸镁合金锻饼车去表面可见裂纹和氧化皮后按设计的毛坯尺寸机加工成毛坯，用超声波对毛坯进行探伤检测，确保毛坯内部无明显裂纹、缩孔、夹杂的缺陷；2、加热坯料:将毛坯置于工业电阻炉中，加热至380~430°C，保温3~6h ;3、固定加热模具:将下模座固定在等温成型加热器中，将上下模具分别固定在上下模座上，模具与模座基准面的配合间隙=0.2mm，并通过等温成型加热器对上下模具进行加热至与毛坯同等加热温度，保温3 3h ；4、模锻、保压:将毛坯从加热炉中取出，放入等温成型加热器中的上下模具内，通过锻压机经10~30min缓慢压下进行一次成型模锻，等温模锻时，上模的下行速度为0.05~0.2mm/s，压力为35000~80000kN，成型后保压30~40min ；5、开模、顶出:保压后，去除压力载荷，打开模具，用下顶杆将模锻件从下模中顶出；6、冷却:将顶出的锻件按100~150°C /min的冷却速度进行冷却后，得到尺寸合格的镁合金模锻件成品。原理和优势本专利技术一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺；采用一次等温模锻成型，制备出了直径为680-1000mm ;壁厚为30mm~100mm，最大水平投影面积≥0.4m2的镁合金零件。克服了现有技术中很难满足制备出直径达680mm，最大水平投影面积> 0.4m2的大尺寸高性能镁合金零件。其具体原因分析如下:1、本专利技术所用原料为大尺寸镁合金锻饼，所述大尺寸镁合金锻饼的平均晶粒粒度≤ 15μπι，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺，其特征在于：取大尺寸镁合金锻饼按设计的毛坯尺寸机加工成毛坯后，加热至380～430℃，保温3～6h后在380～430℃下进行一次等温模锻成型，得到锻件，取出锻件后冷却，得到成品；所述大尺寸镁合金锻饼的平均晶粒粒度≦15μm，等轴晶粒数与总晶粒数的比值≥0.95；等温模锻时，上模的下行速度为0.05～0.2mm/s，压力为35000～80000kN，成型后保压30～40min。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧中，姜俊，梁霄鹏，欧阳杰，李轶，黄岚，刘楚明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：