半固态镁合金流变成型方法.pdf

本发明公开了一种半固态镁合金流变成型方法，包括以下步骤：通过设于该金属熔化通道外部的加热装置，将固体镁合金型材加热，以形成镁合金熔液；将镁合金熔液分流至至少两个通道支管中，在所述通道支管中向所述镁合金熔液施加压力；将通过分流变形的镁合金熔液引入到冷却通道中，并在该冷却通道中冷却至半固态镁合金，随后将冷却通道中的半固态镁合金引入到另外所述至少两个通道支管中，以再次在所述另外至少两个通道支管中向所述镁合金熔液施加压力，直到获得所需镁合金性质；将再次被施压的镁合金熔液引入到预挤压容器中，并在该预挤压容器中再次冷却至半固态镁合金，将所述半固态镁合金挤压至模具中，以形成所需尺寸形状。

1.  一种半固态镁合金流变成型方法，其中，包括以下步骤：
通过推进器将固体镁合金型材传送至金属熔化通道中；
通过设于该金属熔化通道外部的加热装置，将所述固体镁合金型材加热至超过液相温度80～90氏度，以形成镁合金熔液；
将镁合金熔液分流至被加热到与镁合金熔液温度相同的至少两个通道支管中，在所述通道支管中向所述镁合金熔液施加压力，使所述镁合金熔液在所述通道支管中分流变形；
将通过分流变形的镁合金熔液引入到冷却通道中，并在该冷却通道中边搅拌边冷却至半固态镁合金，其中固体含量为5～7％，随后将冷却通道中的半固态镁合金引入到与所述半固态镁合金温度相同的另外至少两个通道支管中，以再次在所述另外至少两个通道支管中向所述镁合金熔液施加压力，直到获得所需镁合金性质；
将再次被施压的镁合金熔液引入到预挤压容器中，并在该预挤压容器中再次冷却至半固态镁合金，此时固体含量为35～55％，
将所述半固态镁合金挤压至模具中，以形成所需尺寸形状。

2.  如权利要求1所述的半固态镁合金流变成型方法，其中，向所述镁合金熔液施加压力时，是沿多个彼此相对的方向以相等力施加，以确保施压的平衡性。

3.  如权利要求1所述的半固态镁合金流变成型方法，其中，所述固体镁合金型材的成分是：Al 6.5～7.0重量％；Cu 1.5～3.0重量％；Zn 2.0～2.5重量％；Be 0.03重量％；其余为Mg。

4.  如权利要求1所述的半固态镁合金流变成型方法，其中，所述至少两个通道支管被加热到与镁合金熔液温度相同的步骤是通过向均匀缠绕在所述至少两个通道支管外壁上的热阻丝通电而实现的。

半固态镁合金流变成型方法
技术领域
本发明涉及一种半固态镁合金加工方法，尤其涉及一种半固态半固态镁合金流变成型方法。
背景技术
1970年美国麻省理工学院发现半固态合金材料的加工黏滞性低，且其流动性可经加剪应力加以控制。金属半固态成型是利用金属结晶粒周围产生少许液态，但仍维持金属固态外形的情形下加以塑性加工成型的一种技术。因为变形主要根据晶粒间的滑动与转动来达到，有别于一般锻造需要使晶粒产生差排移动的塑性变形，因此成型性比锻造要容易得多，同时又具有锻造的优点。与传统的压铸成型技术比较，半固态成型具备充型平稳，无湍流和喷溅，加工温度低，凝固收缩小等优点，因而铸件尺寸精度高，而且成型件的表面平整光滑，铸件内部组织致密、晶粒细小。此外，由于金属半固态成型的加工温度较低，及对模具的热冲击相对减少，有助延长模具寿命，加上成件凝固时间短，有利提高生产量及缩短生产周期等许多优点。半固态金属成型技术已经得到了迅速发展，成为国际最为活跃的研究和开发领域之一
目前，一般工业应用的半固态镁合金成型工艺属于触变成型，对于镁合金来说，利用触变成型工艺可以生产高品质的零件，但工艺流程长、同时，特殊的镁合金原料价格较高，因为需要采用特殊设备和坯料制造镁合金颗粒，制备工艺比较复杂。
为了解决半固态镁合金触变成型的工艺缺点，进一步降低镁合金零件的生产成本，半固态镁合金的流变成型技术成为目前国际上的主攻方向。采用镁合金流变成型工艺，将可大大缩短生产的工艺流程，大幅度减少设备投资，最终将会显著降低半固态镁合金成型件的生产成本。
而半固态镁合金的流变成型之所以会成为未来的发展方向，主要是因为流变成型更有利于控制镁合金材料结构组织，以改善镁合金材料机械性能。
发明内容
鉴于上述各项优点，本发明的目的在于：
第一：提供一种能使镁合金材料产生大量变形且加工快速的方法，达到改善镁合金材料机械性能的效果。
第二：待加工的镁合金材料能够连续进行流变成型，由此能够提高效率。
本发明的方法所采用的工艺流程如下：
本发明的半固态镁合金流变成型方法，包括以下步骤：通过螺旋推进器将固体镁合金型材传送至金属熔化通道中；通过设于该金属熔化通道外部的加热装置，将所述固体镁合金型材加热至超过液相温度80～90氏度，以形成镁合金熔液；将镁合金熔液分流至被加热到与镁合金熔液温度相同的至少两个通道支管中，在所述通道支管中向所述镁合金熔液施加压力，使所述镁合金熔液在所述通道支管中分流变形；将通过分流变形的镁合金熔液引入到冷却通道中，并在该冷却通道中冷却至半固态镁合金，其中固体含量为5～7％，随后将冷却通道中的半固态镁合金引入到与所述半固态镁合金温度相同的另外至少两个通道支管中，以再次在所述另外至少两个通道支管中向所述镁合金熔液施加压力，直到获得所需镁合金性质；将再次被施压的镁合金熔液引入到预挤压容器中，并在该预挤压容器中再次冷却至半固态镁合金，此时固体含量为35～55％，将所述半固态镁合金挤压至模具中，以形成所需尺寸形状。
优选的是，本发明的半固态镁合金流变成型方法，其中，向所述镁合金熔液施加压力时，是沿多个彼此相对的方向以相等力施加，以确保施压的平衡性。
优选的是，本发明的半固态镁合金流变成型方法，其中，所述固体镁合金型材的成分是：Al 6.5～7.0重量％；Cu 1.5～3.0重量％；Zn 2.0～2.5重量％；Be 0.03重量％；其余为Mg。
优选的是，本发明的半固态镁合金流变成型方法，其中，所述至少两个通道支管被加热到与镁合金熔液温度相同的步骤是通过向均匀缠绕在所述至少两个通道支管外壁上的热阻丝通电而实现的。
本发明的有益效果是：
第一：采用本发明的半固态镁合金流变成型方法，由于镁合金经过了反复的分流变形处理，能够使得半固态镁合金具有比较好的机械性能，由此成型的镁合金零部件的缺陷最小化；
第二：发明人通过反复实验发现，特别是采用成分为：Al 6.5～7.0重量％；Cu 1.5～3.0重量％；Zn 2.0～2.5重量％；Be 0.03重量％；其余为Mg的固体镁合金型材通过本发明所述的方法进行流变成型，能够起到非常好的成型效果。
附图说明
图1为本发明所述半固态镁合金流变成型方法的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，以使本领域普通技术人员参照本说明书后能够据以实施。
如图1所示，本发明所述的半固态镁合金流变成型方法包括以下步骤：
首先通过推进器将固体镁合金型材传送至金属熔化通道中，通常这种推进器为螺旋推进器。随后通过设于该金属熔化通道外部的加热装置，将所述固体镁合金型材加热至超过液相温度80～90氏度，以形成镁合金熔液。
设于金属熔化通道外部的加热装置有很多种，实验中采用的是缠绕在通道外部的电阻丝加热法。而实践中也可以是电磁感应加热器，或者是其它一些加热器。将固体镁合金型材加热至超过液相温度80～90氏度是通过实验测试出的能获得比较理想的效果。试验中，液相温度是595摄氏度，而将固体镁合金型材加热到680摄氏度左右时获得了不错的效果，发明人同样测试了675摄氏度和685摄氏度的情况，结果同样良好。
将镁合金熔液分流至被加热到与镁合金熔液温度相同的至少两个通道支管中，在所述通道支管中向所述镁合金熔液施加压力，使所述镁合金熔液在所述通道支管中分流变形。试验中采用了四个通道支管，这些通道支管彼此间隔30°。向镁合金熔液施加压力可以采用活塞推杆的方式，也可以采用一些其它常用方式。镁合金熔液受到挤压则会产生分流变形。实际上所谓的在所述通道支管中向所述镁合金熔液施加压力并不仅限于压力仅限于分流支管中，而是可以在金属熔化通道的末端即施加压力，而将镁合金熔液挤压至通道支管中，由此产生了在所述通道支管中向所述镁合金熔液施加压力的效果，从而导致镁合金熔液分流变形。
将通过分流变形的镁合金熔液聚合在一起，引入到冷却通道中，并在该冷却通道中边搅拌边冷却至半固态镁合金。搅拌的方式包括机械搅拌、电磁搅拌、气体鼓泡、低频、高频或电磁波振荡、电冲击搅动等。
熔融的镁合金冷却到越过液相温度后，形成半固态镁合金，其中需要将半固态镁合金中固体物质的含量控制在5～7％之间，随后将冷却通道中的半固态镁合金引入到与所述半固态镁合金温度相同的另外至少两个通道支管中，以再次在所述另外至少两个通道支管中向所述镁合金熔液施加压力，直到获得所需镁合金性质。本发明通过分别对熔融(熔化)镁合金和刚进入半固态状态下的镁合金施加压力，提高了半固态镁合金的机械性能，对后续的流变成型起到非常大的改善作用。
将再次被施压的镁合金熔液引入到预挤压容器中，并在该预挤压容器中再次冷却至半固态镁合金，此时固体含量为35～55％，当打到这种固体含量时，将所述半固态镁合金挤压至模具中，以形成所需尺寸形状。
其中，向所述镁合金熔液施加压力时，可以是沿多个彼此相对的方向以相等力施加，以确保施压的平衡性。
本发明的发明人发现，当采用如下配比的镁基合金时，能够获得非常好的流变成型效果，即其中，所述固体镁合金型材的成分是：Al 6.5～7.0重量％；Cu 1.5～3.0重量％；Zn 2.0～2.5重量％；Be 0.03重量％；其余为Mg。
所述至少两个通道支管被加热到与镁合金熔液温度相同的步骤是通过向均匀缠绕在所述至少两个通道支管外壁上的热阻丝通电而实现的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。