本發(fā)明涉及鎂合金構(gòu)件，具體涉及一種鎂合金構(gòu)件的成形方法。

背景技術(shù)：

隨著輕量化要求的提高，結(jié)構(gòu)減重成為了工業(yè)制造領(lǐng)域追求的永恒主題。一般而言，結(jié)構(gòu)減重可通過材料優(yōu)化或者結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化進行，從材料優(yōu)化角度看，鎂合金密度1.78g/cm³，是目前已知最輕的工程金屬材料，在減重需求迫切的航空航天，汽車等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景；從結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化角度看，目前常采用空心構(gòu)件代替實心構(gòu)件，或者采用布置加強筋的方式整體減少構(gòu)件的壁厚以提高構(gòu)件的使用壽命。基于此，高性能多筋類鎂合金構(gòu)件將會是鎂合金未來應(yīng)用的一個重要方向。

精密成形技術(shù)具有材料利用率高，表面精度高以及成形過程中溫度波動小等特點，是一種非常適合鎂合金精密構(gòu)件的制造方法，近十多年來得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。但目前存在以下兩個問題：一是為了得到精確的外形，減少表面的機加工量(或者表面不加工)，常常需要進行多道次成形，而鎂合金與鋁合金等材料不同，其鍛造特點之一是熱鍛次數(shù)不宜過多，每加熱、鍛造一次，構(gòu)件的強度性能就下降一次，尤其是當鍛前加熱溫度高、保溫時間長時，性能下降的幅度更大；二是采用鑄坯直接進行精密成形，變形量較小，動態(tài)再結(jié)晶不完全，組織極不均勻。由于以上兩方面的原因，精密成形鎂合金構(gòu)件的強度普遍偏低，如典型精密成形AZ80構(gòu)件的強度在300～340MPa，不能滿足相關(guān)行業(yè)(如航空航天、國防軍工)對鎂合金構(gòu)件的要求；又如CN102357631A中公布的鎂合金的成形方法，通過加熱潤滑， 兩次等溫成形，制得的鎂合金零件的抗拉強度也在300～340MPa，同樣不能滿足相關(guān)行業(yè)(如航空航天、國防軍工)對鎂合金構(gòu)件的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，該方法用于鎂合金構(gòu)件的成形，加強筋充型飽滿，時效后抗拉強度高，延伸率好。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，包括大比率擠壓和三次精密成形步驟，其特征在于：

所述大比率擠壓為擠壓模具加熱溫度為360～430℃，坯料加熱溫度為360～430℃，擠壓比≥5；

所述一次精密成形的坯料加熱溫度為380～410℃，模具加熱溫度為350～370℃，成形速率10～20mm/s；

所述二次精密成形的坯料加熱溫度為350～380℃，模具加熱溫度為370～390℃，成形速率10～20mm/s；

所述三次精密成形：坯料加熱溫度為330～350℃，模具加熱溫度為390～420℃，成形速率10～20mm/s。

上述擠壓材料的橫截面形狀由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)下料規(guī)格確定。

為了保證溫度的均一性，上述加熱方式優(yōu)選采用箱式電阻爐對坯料進行加熱，并要求強制氣體循環(huán)。

為了保證模具加熱充分，達到恒溫狀態(tài)，優(yōu)選模具加熱時間≥3h，并實時檢測溫度；坯料加熱時間按1.2mm/min進行計算。

為了減少摩擦阻力，上述模具與坯料之間采用油機石墨作為潤滑劑。

為了進一步增加鎂合金構(gòu)件的性能，優(yōu)選每道次成形完成后構(gòu)件立即從模具內(nèi)取出，采用強風進行冷卻。

每道次成形完成后構(gòu)件立即從模具內(nèi)取出，采用強風進行冷卻。

為了節(jié)約能源，對于形狀規(guī)則的構(gòu)件，上一次精密成形完成后，溫度合適的情況下，可以利用余熱直接進行下一次精密成形。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明在鎂合金構(gòu)件成形工藝中，采用大比率擠壓和三次精密成形相結(jié)合的方式，嚴格控制大比率擠壓的加熱溫度(模具和坯料)，并嚴控擠壓比；且在三次成形中坯料加熱溫度逐次降低，模具加熱溫度逐次升高，成行速率均為10～20mm/s，從而解決了多道次精密成形構(gòu)件晶粒粗大、力學性能低的難題，實現(xiàn)了鎂合金構(gòu)件精確外形與高性能的雙重控制，尤其適用于高性能多筋類鎂合金構(gòu)件的成形，如AZ80鎂合金構(gòu)件成形后抗拉強度≥400MPa，延伸率≥7％。

(2)本發(fā)明對于表面帶加強筋的高性能鎂合金塑性成形效果好，可以實現(xiàn)鎂合金構(gòu)件精確外形與高性能的完美結(jié)合，制備的鎂合金構(gòu)件外表面不加工或留小于2mm的加工余量，可以直接成形出外表面的加強筋，實現(xiàn)精確外形與高性能的雙重控制。

(3)本發(fā)明不需要新的大型設(shè)備，工藝流程簡單，使用范圍廣，效率更高，成本更低，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明鎂合金構(gòu)件成形工藝圖；

圖2是實施例1中鎂合金構(gòu)件的力學性能圖；

圖3是實施例2中鎂合金構(gòu)件的力學性能圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述，有必要在此指出的是，以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。

實施例1

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，具體采用AZ80鎂合金坯料對構(gòu)件進行成 形，該構(gòu)件為一種外表面帶加強筋的回轉(zhuǎn)體構(gòu)件，外徑為78mm，內(nèi)徑為65mm，高度70mm，外表面加強筋寬度2.5mm，加強筋高度3mm，6個加強筋平均分布在外表面上。

(1)大比率擠壓：將AZ80均勻化鑄棒擠壓為85mm的棒材，擠壓模具加熱溫度為380℃，坯料加熱溫度為380℃，擠壓比為15，并根據(jù)體積不變原理進行精確下料；

(2)一次精密成形：坯料加熱溫度為400℃，模具加熱溫度為370℃，成形速率10mm/s；

(3)二次精密成形：坯料加熱溫度為350℃，模具加熱溫度為390℃，成形速率10mm/s；

(4)三次精密成形：坯料加熱溫度為330℃，模具加熱溫度為410℃，成形速率10mm/s。

AZ80構(gòu)件加強筋充型飽滿，時效后構(gòu)件的抗拉強度為415MPa，延伸率8.0％(圖2)。

實施例2

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，具體采用MB26鎂合金坯料對構(gòu)件進行成形，該構(gòu)件為一種外表面帶加強筋的方形類構(gòu)件，長73mm，寬60mm，高度85mm，壁厚8mm，在長度方向上均布2條加強筋，加強筋高度2.5mm。

(1)大比率擠壓：將MB26鑄棒擠壓為75mm×65mm的方棒，擠壓模具加熱溫度為380℃，坯料加熱溫度為420℃，擠壓比為5，并根據(jù)體積不變原理進行精確下料；

(2)一次精密成形：坯料加熱溫度為410℃，模具加熱溫度為350℃， 成形速率20mm/s；

(3)二次精密成形：坯料加熱溫度為380℃，模具加熱溫度為370℃，成形速率20mm/s；

(4)三次精密成形：坯料加熱溫度為350℃，模具加熱溫度為380℃，成形速率20mm/s。

MB26構(gòu)件構(gòu)件加強筋充型飽滿，時效后構(gòu)件的抗拉強度為393MPa，延伸率8.5％(圖3)。

實施例3

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，具體采用AZ80鎂合金坯料對構(gòu)件進行成形，該構(gòu)件為一種外表面帶加強筋的回轉(zhuǎn)體構(gòu)件，外徑53.5mm，高度85mm，壁厚8mm，在圓周上均布3條加強筋，加強筋高度2.5mm。

(1)大比率擠壓：將AZ80鑄棒擠壓為55mm的棒材，擠壓模具加熱溫度為380℃，坯料加熱溫度為380℃，擠壓比為8，并根據(jù)體積不變原理進行精確下料；

(2)一次精密成形：坯料加熱溫度為390℃，模具加熱溫度為390℃，成形速率15mm/s；

(3)二次精密成形：坯料加熱溫度為350℃，模具加熱溫度為370℃，成形速率15mm/s；

(4)三次精密成形：坯料加熱溫度為330℃，模具加熱溫度為380℃，成形速率15mm/s。

AZ80構(gòu)件加強筋充型飽滿，時效后構(gòu)件的抗拉強度為426MPa，延伸率9.5％。

對比實施例1

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，具體采用AZ80鎂合金坯料對構(gòu)件進行成形，該構(gòu)件為一種外表面帶加強筋的回轉(zhuǎn)體構(gòu)件，外徑為78mm，內(nèi)徑為65mm，高度70mm，外表面加強筋寬度2.5mm，加強筋高度3mm，6個加強筋平均分布在外表面上。

(1)大比率擠壓：將AZ80均勻化鑄棒擠壓為85mm的棒材，擠壓模具加熱溫度為380℃，坯料加熱溫度為380℃，擠壓比為15，并根據(jù)體積不變原理進行精確下料；

(2)一次精密成形：坯料加熱溫度為400℃，模具加熱溫度為400℃，成形速率10mm/s；

(3)二次精密成形：坯料加熱溫度為400℃，模具加熱溫度為400℃，成形速率10mm/s；

(4)三次精密成形：坯料加熱溫度為400℃，模具加熱溫度為400℃，成形速率10mm/s。

AZ80構(gòu)件加強筋充型飽滿，時效后構(gòu)件的抗拉強度為347MPa，延伸率7.0％。

對比實施例2

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，具體采用AZ80鎂合金坯料對構(gòu)件進行成形，該構(gòu)件為一種外表面帶加強筋的回轉(zhuǎn)體構(gòu)件，外徑為78mm，內(nèi)徑為65mm，高度70mm，外表面加強筋寬度2.5mm，加強筋高度3mm，6個加強筋平均分布在外表面上。

(1)大比率擠壓：將AZ80均勻化鑄棒擠壓為85mm的棒材，擠壓模具 加熱溫度為380℃，坯料加熱溫度為380℃，擠壓比為15，并根據(jù)體積不變原理進行精確下料；

(2)一次精密成形：坯料加熱溫度為360℃，模具加熱溫度為410℃，成形速率10mm/s；

(3)二次精密成形：坯料加熱溫度為380℃，模具加熱溫度為380℃，成形速率10mm/s；

(4)三次精密成形：坯料加熱溫度為400℃，模具加熱溫度為350℃，成形速率10mm/s。

AZ80構(gòu)件加強筋充型不飽滿，時效后構(gòu)件的抗拉強度為360MPa，延伸率6.0％。

在本發(fā)明中，坯料加熱溫度以及模具加熱溫度的控制十分重要，如同對比實施例1、2顯示，三次成形的溫度控制不好，就容易出現(xiàn)力學性能低的情形，從而不能滿足鎂合金構(gòu)件的力學要求。