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鎂合金的等溫成形

2019-12-06 14:08 ?瀏覽:

鎂合金的等溫成形主要是指等溫模鍛與擠壓,其特點(diǎn)是:坯料和模具溫度相等,波動(dòng)范圍盡可能地保持在很小范圍內(nèi)變化;變形速率低,因而錠坯工藝塑性大為提高,可制造尺寸相當(dāng)精密的復(fù)雜工件。
  裝備與模具
  成溫成形速度慢,所以通常使用液壓機(jī),并應(yīng)具備以下功能:
  1.可靈活地調(diào)速,工作行程內(nèi)的調(diào)速范圍0.1mm/s~0.001mm/s;
  2.可保壓,工作滑塊可在工作壓下保壓30min以上;
  3.有足夠高的封閉高度與大的工作臺(tái)面,可方便地安裝模具、加熱裝置、冷卻板、隔熱板等;
  4.有頂出裝置與溫度控制系統(tǒng)。
  如果沒(méi)有專業(yè)設(shè)備,也可采用工作行程速度較低的其他液壓機(jī)。必要時(shí)可于油路中安裝調(diào)速系統(tǒng),以使滑塊具有所需要的速度。
  鎂合金的等溫成形模具可采用熱作模具鋼如4Cr5MoV1Si鋼制造。在工作過(guò)程中,可用感應(yīng)加熱法或電加熱器加熱,使其保持在既定的溫度。加熱器的功率可按下式計(jì)算:
  N=[G(T2-T1)c]/(0.21tη)
  式中:N——加熱功率,KW;G——被加熱的金屬質(zhì)量,kg;C——被加熱金屬的比熱容,J/(kg·k),鋼的比熱容C=481.5J/(kg·k);T1——加熱前溫度,℃;T2——加熱目標(biāo)溫度,℃;t——所需加熱時(shí)間,s;η——效率,為0.35~0.40。
  在設(shè)計(jì)等溫鍛造模具時(shí),模具的尺寸精度應(yīng)高于普通模鍛的。閑式等溫模鍛模多為??趯?dǎo)向,間隙0.10mm~0.12mm;開(kāi)式等溫鍛??捎脤?dǎo)柱導(dǎo)向,導(dǎo)柱高度與直徑之比應(yīng)≤1.5,導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔的雙面間隙取決于導(dǎo)柱直徑,一般取0.08mm~0.25mm。
  等溫模鍛無(wú)飛邊冷卻問(wèn)題,因而飛邊槽尺寸相同時(shí),橋部阻力小于常規(guī)模鍛的。因此可采用小飛邊槽。
  在等溫狀態(tài)下,鍛件收縮值決定于模具與鍛件材料的線膨脹系數(shù),收縮量可按下式計(jì)算:
  △=(t2-t1)(α1-α2)L
  式中,t2、t1分別為室溫與模鍛溫度,℃;α1——鍛坯線膨脹系數(shù),α2——模具線膨脹系數(shù),1/℃;L——模具尺寸,mm;△——收縮量,mm。
  等溫模鍛工藝與應(yīng)用
  鎂合金等溫模鍛工藝制造的制訂應(yīng)考慮材料的流動(dòng)應(yīng)力低、塑性高、氧化少、模具材料承載能力等。MB3及MB8鎂合金的等溫模鍛工藝參數(shù)見(jiàn)下表。
  現(xiàn)在以飛機(jī)上機(jī)匣為例說(shuō)明等溫模鍛的應(yīng)用。所用合金MB15,鍛件形狀復(fù)雜,中部為輪轂,外周有4個(gè)不均勻分布的凸耳和6條徑向分布的高筋。筋的最大高寬比為9.2,凸耳受力大,流線應(yīng)沿其幾何形狀分布,不允許流線紊亂、渦流及穿流存在,晶粒尺寸應(yīng)細(xì)小均勻。該鍛件的幾何尺寸較大,水平投影面積0.4m2。
  上機(jī)匣鍛件各部位體積的分布不均勻,模鍛前應(yīng)制坯。鎂合金在一次大變形量鍛壓后,會(huì)出現(xiàn)大量新生表面,粘?,F(xiàn)象特有發(fā)生,還可能產(chǎn)生折疊缺陷。因此,模鍛后需進(jìn)行酸洗、修傷、再進(jìn)行第二次鍛壓,所以,上機(jī)匣的制造工序:制坯→模鍛→精鍛。模鍛溫度360℃,精鍛溫度350℃。
  模具加熱可在其內(nèi)部設(shè)置電阻加熱器實(shí)現(xiàn)。凹模為鑲塊式組合結(jié)構(gòu),在4個(gè)凸耳處設(shè)置鑲塊。由于上機(jī)匣尺寸較大,一般需用120MN~150MN鍛壓機(jī),如采用局部施加壓力法和分流法制造,有50MN擠壓機(jī)就可以了。
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