[发明专利]一种镁合金高性能杯形件的差速挤压成形方法

摘要

一种镁合金高性能杯形件的差速挤压成形方法，涉及金属塑性加工成形技术领域；采用组合式凹模，包括“T”形上凹模和“U”形下凹模。“T”形上凹模内部为圆柱体型腔，“T”形上凹模安装在“U”形下凹模上，形成的回转体型腔的截面为“山”字形。“山”字形挤压腔的底部采用错位的“阶梯”式差速挤压台阶。经过三个阶段的变形：一是经过轴向类似圆柱墩粗变形阶段；二是径向挤压大变形阶段；三是转角挤压剪切变形阶段。采用“山”字形挤压腔及腔底错位的“阶梯”式差速挤压台阶来挤压镁合金杯形件，极大地提高镁合金材料成形能力，获得高致密结构，极大的塑性变形量，晶粒细化效果显著，消除杯形件筒壁的晶粒双模态分布效果明显，缩短了高性能镁合金杯形件制作流程。

主权项

一种镁合金高性能杯形件的差速挤压成形方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)棒材下料；(2)均匀化热处理，形成镁合金毛坯；(3)成形前准备：将镁合金毛坯加热到成形温度并保温，并将差速挤压成形模具整体预热至镁合金坯料成形温度以上并保温；所述的差速挤压成形模具包括与压力机的上部结构连接的上模具组件、与压力机下部结构连接的下模具组件以及组合式凹模；所述的上模具组件包括与压力机的上工作台连接的上模板、与上模板相接的上模座套以及上模座套内置的冲头；所述的上模板用紧固螺栓装配在压力机上工作台上，所述冲头的上端放置在上模座套的内部中心线上，冲头上端由圆柱销定位，四周通过内六角螺栓把上模座套与上模板固定，使冲头牢牢紧固于上模座套中；所述的组合式凹模包括，“T”形上凹模和“U”形下凹模，所述的“T”形上凹模内部为圆柱形型腔，与冲头间隙配合，“T”形上凹模上端设有环形锥面，与下模座套型腔上端锥面限位配合；所述的“U”形下凹模内部为回转体型腔；“T”形上凹模安装在“U”形下凹模的回转体型腔内，回转体型腔和圆柱形型腔共同组成的截面形状为“山”字形挤压腔，挤压腔底部采用了“阶梯”式差速挤压台阶，所谓的差速，是指“T”形上凹模下端面的“阶梯”台阶与对应下方位置的“U”形下凹模内腔的“阶梯”台阶在纵向方向有个错位差，在挤压过程中金属流经此区域时，金属上下表面沿着台阶流动，流速形成差速；所述的下模具组件包括下模板座套、下垫板及下模板；所述的下模座套内部为圆柱形型腔，型腔内部与组合式凹模间隙配合，型腔上端以环形锥面收口，以对上凹模限位承力；下模座套和下垫板自上而下固定在下模板上；(4)、安装模具：将预热保温后的模具安装在压力机上；给组合式凹模内腔注入油剂石墨润滑剂，同时从上凹模顶端小孔自上而下往“山”字形挤压腔内注入油剂石墨润滑剂；将经过均匀化热处理的镁合金毛坯放入组合式凹模的上凹模圆柱形型腔内；(5)成形过程：压力机带动上模具组件的上模板、上模座套及冲头向下运动，挤压镁合金毛坯在“山”字形挤压腔内沿型腔流动变形；镁合金毛坯在圆柱形冲头压力的作用下，经过三个阶段的变形：一是经过轴向类似圆柱墩粗变形阶段；二是径向挤压大变形阶段；随着压力机带动冲头继续向下挤压，金属开始沿着“山”字形挤压腔底径向挤压，此过程中，金属流经差速挤压带后缩径挤压进入内径较小的挤压通道；三是转角挤压剪切变形阶段；压力机带动冲头继续向下挤压金属进入“山”字形挤压腔底部圆角区域，金属受剪切应力作用沿着凹模壁轴向向上流动，形成镁合金杯形件的筒壁；(6)挤压成形完成后：停止压力机上工作台的向下运动；拧紧上模板与下模座套连接的紧固螺栓，松开下模座套、下垫板及下模板连接处的紧固螺栓；压力机上工作台反向向上运动，带动冲头上升并与杯形件脱离，同时上模板带动下模座套上升，与组合式凹模脱离；通过液压缸顶出缸对顶杆作用，将镁合金杯形件从组合式凹模中顶出。