專利名稱：一種鎂合金管件的成形方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鎂合金管的成形技術領域，主要涉及的是一種鎂合金管件的成形方法及裝置。
背景技術：
鎂合金是目前實際應用中最輕的金屬結構材料之一，具有高比強度和比剛度、高阻尼減震性、高導熱性、高靜電屏蔽性、高機械加工性等優(yōu)點，被廣泛應用于航空、航天、汽車、計算機、通訊和家電等行業(yè)。但是，鎂合金的塑性較差，難以直接進行塑性加工，尤其像摩托車手把管等鎂合金管產(chǎn)品，因其形狀復雜，目前還沒有采用塑性方法生產(chǎn)。如國內摩托車手把管基本上仍是采用傳統(tǒng)的鋼管經(jīng)彎曲而成，存在重量重、吸振性差等缺點。
目前，鎂合金零件的成形多采用切削加工方法，生產(chǎn)效率低，材料利用率低；形狀較復雜的零件也有采用壓鑄和低壓鑄造，但存在設備投資大，工藝控制點多，易出現(xiàn)裂紋、縮松、冷隔等問題，制件的質量不高；也有人嘗試采用半固態(tài)成型技術，可以使性能得以提高，但同樣存在設備投資大，工藝控制困難，易出現(xiàn)裂紋、縮松、冷隔等質量問題。
隨著鎂合金材料的超塑性研究日益受到重視，細晶超塑性已成為鎂合金超塑性研究的主流，研究者多采用熱機械處理(TMP)、粉末冶金(PM)和快速凝固(RS)等技術將鎂合金晶粒細化到10μm以下，在低速率拉伸時顯示超塑性?？墒挂恍┬螤顝碗s的、難以加工的精密零件一次精確成形。但該法需要復雜的預處理工藝，使其工藝復雜，成本增加，影響其實用性。目前還沒有用超塑性復合技術生產(chǎn)鎂合金管的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種鎂合金管件的成形方法及裝置。采用超塑性彎曲與脹形復合技術實現(xiàn)復雜管形零件的精密成形，管子截面尺寸可沿軸線方向逐漸變化；不同部位的截面形狀可以改變；管子的軸線可以是曲線或直線。
本發(fā)明實現(xiàn)上述方法采取的技術方案是將鎂合金管坯放入模具內，在200～450℃的超塑溫度下使其彎曲，而后使鎂合金管坯兩端密封并導入壓力介質使其產(chǎn)生超塑性脹形直至與模具貼合。
本發(fā)明實現(xiàn)上述方法的裝置由模具、密封機構、壓力介質源及加熱機構組成，模具由上模和下模構成用于管坯的彎曲和提供脹形模腔；密封機構由密封堵頭和液壓缸構成用于管坯脹形時的密封；加熱機構用于管坯的加熱；壓力介質用于管坯的脹形。
本發(fā)明方法中模具的合模速度為30～150mm/min，脹形壓力為0.1～4MPa。
本發(fā)明的壓力介質為壓力油或壓縮空氣，壓力油可以直接取自液壓機的液壓系統(tǒng)；壓縮空氣則可以通過在液壓機的液壓系統(tǒng)中加入液壓缸和氣缸，將液體壓力變?yōu)閴嚎s空氣。
本發(fā)明對管坯的加熱方式可采用以下三種①采用模外預熱爐對管坯加熱；②采用鑲嵌在模具中電加熱裝置對模具加熱，再利用模具對管坯加熱；③采用加熱油箱使油加熱，再通過液壓回路使熱油流過鎂合金管，通過熱油的循環(huán)對鎂合金管坯加熱。
本發(fā)明利用鎂合金擠壓管材的超塑性，提出超塑性彎曲與脹形復合工藝，利用擠壓管坯一次成形出鎂合金管件。由于管材毛坯在擠壓成形過程中已有足夠的塑性變形程度，其晶粒大小已可滿足超塑性成形的要求，因而在合適的變形溫度和速度條件下即可呈現(xiàn)出超塑性效應。
當變截面鎂合金管的軸線為直線時，可以直接采用超塑性脹形來獲得制件，而不需要彎曲工藝。
本發(fā)明提出的鎂合金管件的成形方法與裝置具有以下優(yōu)點尺寸精度高采用超塑性成形工藝，制件的形狀由模具的形狀來保證，尺寸精度較高。
材料利用率高管件的形狀是通過超塑性變形形成的，基本上沒有廢料，材料利用率顯著提高。
力學性能高超塑成形后，管材組織均勻，晶粒細化，具有較好的綜合力學性能。
操作方便本發(fā)明裝置可自動完成超塑性彎曲與脹形工作，操作方便。


附圖1為本發(fā)明超塑性氣壓脹脹形模具結構示意圖。
附圖2為本發(fā)明超塑性液壓脹脹形模具結構示意圖。
圖中1、上模，2、鎂合金管坯，3、4、密封堵頭，5、下模，6、電加熱管，7、8、10、液壓缸，9、氣缸，11、12、換向閥，13、低壓雙向液壓泵，14、加熱油箱。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例中所述的鎂合金管坯為圓形擠壓管狀毛坯，利用超塑性彎曲與超塑性脹形復合工藝，實現(xiàn)變截面彎管的精密成形。成形時，將毛坯放入模具，模具合模，使管坯在超塑性狀態(tài)下產(chǎn)生彎曲，而后使管坯在密封狀態(tài)下導入壓力介質，使其按一定速度產(chǎn)生脹形，直到與模具貼合而成形。本發(fā)明提供的成形方法與裝置可以在普通液壓機上使用。
結合附圖，對本發(fā)明的實施例作進一步詳細說明。
實施例1如附圖1所示，本實施例提供了一種鎂合金管件的超塑性成形工藝和裝置。該裝置由模具、管坯密封機構、壓力介質源與加熱機構組成。模具由上模1和下模5構成，其上模1的下端面和下模5的端面具有用于管坯彎曲和提供脹形的模腔；密封機構由設置在上下模合模部位兩邊密封堵頭3、4(有進氣孔)和液壓缸7、8組成，用于管坯的密封；壓力介質為壓縮空氣，由液壓缸(10)和氣缸(9)組成的壓力轉換裝置提供；加熱機構由置于上模1和下模5內部的電加熱管6構成。
本實施例提供成形工藝過程為將31B鎂合金管坯2加熱到超塑性溫度415℃，放入具有同樣溫度的模具內，上模1以30～150mm/min的速度下行合模，使鎂合金管坯2產(chǎn)生彎曲并固定鎂合金管坯2的兩端；液壓缸7、8前行，帶動密封堵頭3、4分別進入鎂合金管坯2的兩端孔內將其封閉；液壓缸10前行，使氣缸9中的空氣腔受壓縮，氣體通過管路經(jīng)密封堵頭4上的氣孔進入鎂合金管坯2的內孔(也可以直接采用壓縮空氣)，使其壓力上升，產(chǎn)生超塑性脹形并與模腔貼合，脹形壓力為0.1～4MPa；上模1回程，完成一個管件的脹形過程。上述各動作分步進行，由于液壓缸7、8、10動作的需油量較少，因此，其油壓可直接取自液壓機的液壓系統(tǒng)，結構比較簡單。
實施例2如附圖2所示，本實施例提供了一種鎂合金管件的超塑性成形工藝和裝置。該裝置由模具、管坯密封機構、壓力介質源與加熱機構組成。模具由上模1和下模5構成，其上模1的下端面和下模5的端面具有用于管坯彎曲和提供脹形的模腔；密封機構由設置在上下模合模部位兩邊密封堵頭3、4和液壓缸7、8組成，用于管坯的密封；壓力介質為壓力油，直接取自液壓機的供油系統(tǒng)，由換向閥12控制；加熱機構由低壓雙向泵13、加熱油箱14組成。
本實施例提供成形工藝過程為將AK60鎂合金管坯2放入模具中，液壓缸7、8前行帶動密封堵頭3、4進入鎂合金管坯2的兩端將其封閉，低壓雙向泵13正轉，高溫油從加熱油箱14中抽出，經(jīng)密封堵頭4上的油孔進入鎂合金管坯2內并從另一密封堵頭3上的油孔回流到加熱油箱14中，通過熱油的循環(huán)將鎂合金管坯2加熱到超塑性溫度200～450℃，本實施例的超塑性溫度是220℃。上模1以30～150mm/min的速度下行合模，使鎂合金管坯2產(chǎn)生彎曲，同時保證管坯2兩端的密封；低壓雙向液壓泵13停止工作，換向閥11、12換位，使管坯的左端封閉，壓力機液壓系統(tǒng)中的壓力油從管坯2的右端進入使管內油壓上升，從而使管坯產(chǎn)生超塑性脹形并與模腔貼合，脹形壓力為0.1～4MPa。換向閥11、12復位，管內的油壓解除，低壓雙向液壓泵13反轉，將管內的熱油抽回油箱，液壓缸7、8后退，密封堵頭3、4脫離管件，上模1回程，完成一個復雜管件的復合脹形過程。
權利要求
1.一種鎂合金管件的成形方法，其特征在于將鎂合金管坯放入模具內，使其產(chǎn)生超塑性彎曲，而后在管坯內導入壓力介質使其產(chǎn)生超塑性脹形成為鎂合金管件。
2.根據(jù)權利要求1所述的鎂合金管件的成形方法，其特征在于所述的鎂合金管的截面尺寸沿軸線方向逐漸變化；不同部位的截面形狀可以改變；管子的軸線可以是直線或曲線。
3.根據(jù)權利要求1所述的鎂合金管件的成形方法，其特征在于所述的壓力介質為壓縮空氣或壓力油。
4.根據(jù)權利要求1所述的鎂合金管件的成形方法，其特征在于所述的超塑性變形溫度為200～450℃。
5.根據(jù)權利要求1所述的鎂合金管件的成形方法，其特征在于所述模具的合模速度為30～150mm/min，脹形壓力為0.1～4MPa。
6.一種實現(xiàn)權利要求1所述鎂合金管件成形方法的裝置，由模具、管坯密封機構、壓力介質源與加熱機構組成，其特征在于模具由上模(1)、下模(5)構成，用于管坯的彎曲和提供脹形模腔；密封機構由密封堵頭(3)、(4)和液壓缸(7)、(8)組成，用于管坯的密封。
7.根據(jù)權利要求6所述的鎂合金管件成形方法的裝置，其特征在于壓力介質直接取自液壓機的液壓系統(tǒng)的壓力油。
8.根據(jù)權利要求6所述的鎂合金管件成形方法的裝置，其特征在于壓力介質是通過氣缸(9)和液壓缸(10)將液壓機提供壓力油轉變而成的壓縮空氣。
9.根據(jù)權利要求6所述的鎂合金管件成形方法的裝置，其特征在于所述的模具加熱裝置為電加熱管(6)，置于上模(1)和下模(5)中。
10.根據(jù)權利要求6所述的鎂合金管件成形方法的裝置，其特征在于所述的管坯加熱裝置為加熱油箱(14)，設置在模具外，提供的熱油通過油路進入管坯(2)內使其加熱。
全文摘要
本發(fā)明公開的鎂合金管件的成形方法是將鎂合金管坯放入模具內，使其產(chǎn)生超塑性彎曲，而后在管坯內導入壓力介質使其產(chǎn)生超塑性脹形成為鎂合金管件。其裝置由模具、管坯密封機構、壓力介質源與加熱機構組成，模具由上模(1)、下模(5)構成，用于管坯的彎曲和提供脹形模腔；密封機構由密封堵頭(3)、(4)和液壓缸(7)、(8)組成用于管坯的密封；加熱機構用于管坯的加熱；壓力介質源用于管坯的脹形。本發(fā)明提出的鎂合金管件的成形方法與裝置具有以下優(yōu)點尺寸精度高，材料利用率高，力學性能高，操作方便。
文檔編號B21D26/033GK1792493SQ200510107330
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權日2005年12月19日
發(fā)明者楊永順, 陳拂曉, 郭俊卿, 楊茜, 李慧麗 申請人:河南科技大學