一种镁合金非对称连续大变形挤压加工模具

摘要

本发明公开了一种镁合金非对称连续大变形挤压加工模具，属于有色金属塑性成型领域。本发明中的非对称连续大变形挤压加工模具，包括上部分的镦挤腔和下部分的挤压腔，成型通道孔可设计为非对称式。铸料一侧挤压变形较大，另一侧挤压变形较小，加剧变形。模芯为可拆卸式，可设计多种型号、适用不同尺寸的模芯，满足不同的生产要求。一个变形完成后可快速更换下一个，实现连续化生产。本发明主要是为了实现镁合金板形铸料的薄板连续挤压成型，通过本发明的加工工艺可获得组织均匀、性能优化的镁合金薄板形件。

权利要求

1.镁合金非对称连续大变形挤压加工模具，该模具由凸模和凹模组成，

所述凸模由顶板和挤压杆（3）两部分构成，挤压杆（3）固定安装在上模架（1）上，顶板安装在凹模上，压在坯料（8）的上方；

所述凹模由凹模外圈（9）和两个可拆卸模芯（10）构成；凹模外圈（9）为中心加工有扁圆形通孔的圆台形结构，两个可拆卸模芯（10）可拼合成一个扁圆柱安装在凹模外圈（9）中；拼合成的扁圆柱中间为模具型腔（11）；其特征在于，该模具型腔（11）包括镦挤腔（13）和挤压腔（14）；镦挤腔（13）设置在模具型腔入料一侧，横截面为矩形；挤压腔（14）设置在镦挤腔（13）下方，横截面也为矩形，但宽度小于镦挤腔（13），镦挤腔（13）和挤压腔（14）的中心轴线重合，两个腔之间通过切角平滑过渡；成型通道孔（15）设置在挤压腔（14）下方，成型通道孔（15）横截面为矩形，成型通道孔（15）的长度和厚度均小于挤压腔（14）；成型通道孔（15）为非对称式设计，包括：长度方向非对称和厚度方向非对称两种结构；

长度方向非对称，即成型通道孔（15）的中心轴线与挤压腔（14）的中心轴线设有偏离；

厚度方向非对称，即在两个可拆卸模芯（10）上拼合成成型通道孔（15）的两个凹槽深度不同。

2.根据权利要求1所述的镁合金非对称连续大变形挤压加工模具，其特征在于，镦挤腔（13）与挤压腔（13）的刃口方向互相垂直。

说明书

一种镁合金非对称连续大变形挤压加工模具

技术领域

[0001] 本发明属于有色金属塑性成型领域。

背景技术

[0002] 镁合金作为重要的新兴工程材料，受到越来越多的重视。但现有的使用状况远没有发挥出其潜在优势，实际的工业应用方面规模很小。镁合金的晶体结构为密排六方结构，室温下塑性成型能力较差，因此在实际应用中受到很大制约。镁合金产品分为铸造镁合金和变形镁合金，变形镁合金主要是通过热变形来细化组织，改善性能，如轧制、挤压等。相较于铸造镁合金，变形镁合金有更好的综合力学性能，更满足工业化应用中的多种要求，更具有发展潜力和应用空间。目前镁合金产品以压铸镁合金居多，但铸件的产品类型较少且性能不够理想，容易存在组织缺陷，导致镁合金的应用范围受到很大制约。因此，推动变形镁合金的发展有重要意义。

[0003] 目前工业生产中镁合金的挤压变形方式主要是采用单向挤压方式，挤压温度与挤压速度成正比，挤压温度与挤压比也成正比。而挤压温度越低，再结晶晶粒越不容易长大；挤压比越大，挤压后组织越均匀。传统的塑性变形工艺由于变形量小，晶粒细化能力有限，容易出现组织不均匀甚至裂纹等问题，要想获得组织均匀细小、性能优化的镁合金，通常要进行多次挤压，这就使得生产成本大幅上升。因此，本发明公开了一种镁合金连续变截面大变形挤压加工模具，该模具使镁合金先发生镦挤变形，再发生挤压变形。通过多道次塑性大变形，极大地提高镁合金晶粒的细化效果，使镁合金综合性能得到提高，从而获得组织均匀、性能优化的镁合金薄板形件。

发明内容

[0004] 本发明旨在提供一种镁合金非对称连续大变形挤压加工模具，以满足变形镁合金的板材生产，实现变形镁合金的强韧化，获得组织均匀、性能优化的镁合金薄板形件。相较于传统成型工艺，多道次大塑性变形更有利于优化内部组织结构。

[0005] 本发明提供的镁合金非对称连续大变形挤压加工模具，该模具由凸模和凹模组成，

[0006] 所述凸模由顶板和挤压杆3两部分构成，挤压杆3固定安装在上模架1上，顶板安装在凹模上，压在坯料8的上方；

[0007] 所述凹模由凹模外圈9和两个可拆卸模芯10构成；凹模外圈9为中心加工有扁圆形通孔的圆台形结构，两个可拆卸模芯10可拼合成一个扁圆柱安装在凹模外圈9中；拼合成的扁圆柱中间为模具型腔；该模具型腔包括镦挤腔13和挤压腔14；镦挤腔13设置在模具型腔入料一侧，横截面为矩形；挤压腔14设置在镦挤腔13下方，横截面也为矩形，但宽度小于镦挤腔13，镦挤腔13和挤压腔14的中心轴线重合，两个腔之间通过切角平滑过渡；成型通道孔15设置在挤压腔14下方，成型通道孔15横截面矩形，成型通道孔15的宽度和厚度均小于挤压腔14；成型通道孔15为非对称式设计，包括：长度方向非对称和厚度方向非对称两种结构；

[0008] 长度方向非对称，即成型通道孔15的中心轴线与挤压腔14的中心轴线设有偏离；

[0009] 厚度方向非对称，即在两个可拆卸模芯10上拼合成成型通道孔15的两个凹槽深度不同。

[0010] 其中，镦挤腔13与挤压腔13的刃口方向互相垂直。

[0011] 本发明的有益效果：

[0012] 该可拆卸模芯的模具型腔包括上部分的镦挤腔和下部的挤压腔，挤压腔与镦挤腔相连接，成型通道孔为非对称式，模芯为可拆卸式，模芯与模架可快速合模，挤压完成可快速顶出模芯。模芯可设计多种型号，适用不同尺寸，满足不同的生产要求。可实现多道次连续塑性大变形。

[0013] 本发明采用非对称连续大变形挤压加工模具替代传统挤压模具，在变形镁合金板材成型方面上取得较好的效果。在挤压过程之前引入镦挤变形过程，镦挤变形可显著细化晶粒，改善组织，降低微观偏析，改变夹杂物分布，提高镁合金的挤压成型能力。实现变形镁合金的多道次连续塑性大变形，积累足够的等效应变，得到晶粒细小，性能优异的镁合金薄板形件。

附图说明

[0014] 图1是发明中非对称连续加工模具的装配示意图；

[0015] 图2是模具中可拆卸式模芯的结构示意图；

[0016] 图3和图4是可拆卸式模芯的剖面图；

[0017] 图5和图6是长度方向上的非对称成型通道孔的示意图；

[0018] 图7和图8是厚度方向上的非对称成型通道孔的示意图。

[0019] 图中，1、上模架，2、导套，3、挤压杆，4、固定板，5、弹簧，6、卸料板，7、导柱，8、坯料，9、凹模外圈，10、可拆卸模芯，11、模具型腔，12、下模架，13、镦挤腔，14，挤压腔，15、成型通道孔。

具体实施方式

[0020] 下面以具体实施例的方式对本发明技术方案做进一步解释和说明。

[0021] 如图1所示，镁合金非对称连续大变形挤压加工模具，该模具由凸模和凹模组成，[0022] 所述凸模由顶板和挤压杆3两部分构成，挤压杆3固定安装在上模架1上，顶板安装在凹模上，压在坯料8的上方；

[0023] 如图2所示，所述凹模由凹模外圈9和两个可拆卸模芯10构成；凹模外圈9为中心加工有扁圆形通孔的圆台形结构，两个可拆卸模芯10可拼合成一个扁圆柱安装在凹模外圈9中；拼合成的扁圆柱中间为模具型腔；

[0024] 如图3和图4所示，该模具型腔包括镦挤腔13和挤压腔14；镦挤腔13设置在模具型腔入料一侧，横截面为矩形；挤压腔14设置在镦挤腔13下方，横截面也为矩形，但宽度小于镦挤腔13，挤压腔14和镦挤腔13之间通过切角平滑过渡；成型通道孔15设置在挤压腔14下方，成型通道孔15横截面矩形，成型通道孔15的宽度和厚度均小于挤压腔14；

[0025] 成型通道孔15为非对称式设计，包括：长度方向非对称和厚度方向非对称两种结构；

[0026] 长度方向非对称，即成型通道孔15的中心轴线与挤压腔14的中心轴线设有偏离。如图5和图6所示，成型通道孔15在长度方向上为非对称，该成型通道孔15长度方向为26mm，厚度方向为2mm，镦挤腔13刃口方向可设计为长度方向，挤压腔14刃口方向为厚度方向。镦挤腔13刃口方向也可设计为厚度方向，则挤压腔14刃口方向为长度方向。

[0027] 厚度方向非对称，即在两个可拆卸模芯10上拼合成成型通道孔15的两个凹槽深度不同。如图7和图8所示，成型通道孔15在厚度方向上为非对称，该成型通道孔15长度方向为40mm，厚度方向为1.3mm，镦挤腔13刃口方向可设计为长度方向，挤压腔14刃口方向为厚度方向。镦挤腔13刃口方向也可设计为厚度方向，则挤压腔14刃口方向为长度方向。

[0028] 模具装配方法为：挤压杆3通过螺栓固定在上模架1下方，固定板4通过螺栓固定在上模架1下方，弹簧5通过螺栓固定在固定板4和卸料板6之间，可拆卸模芯10装在凹模外圈9内，凹模外圈9通过螺栓固定在下模架12上，上模架1和下模架12通过导套2和导柱7进行定位，型腔11挤出段出口与下模座12的开口相对，型腔11的中心轴线与下模座12的中心轴线重合。可拆卸式模芯通过螺栓实现快速定位，包括上部分的镦挤腔13和下部分的挤压腔14，可拆卸模芯10内有方形的非对称成型通道孔15，镦挤腔13与挤压腔14的刃口方向互相垂直。镦挤腔13出口与挤压腔14开口相对，镦挤腔13的中心轴线与挤压腔14的中心轴线重合。