專利名稱：鎂合金直齒錐齒輪熱鍛方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鍛造技術(shù)領(lǐng)域的熱鍛方法，特別涉及一種鎂合金直齒 錐齒輪熱鍛方法。
背景技術(shù)：
鎂合金是目前可應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有低的密度，高的比強度 和比剛度，優(yōu)良的阻尼減震性、導(dǎo)熱性、電磁屏蔽性和機加工性，并且零件尺 寸穩(wěn)定、易回收，在航空航天、汽車、電子、計算機、通訊和家電等行業(yè)具有 廣闊的應(yīng)用前景。但作為工業(yè)輕金屬材料，鎂合金以前被應(yīng)用在飛機制造業(yè)等 比較狹窄的領(lǐng)域中，相對于鋁合金與塑料，鎂合金的使用量相當(dāng)少。全球溫室 效應(yīng)導(dǎo)致了汽車朝著輕量化方向發(fā)展，鎂合金作為鋼和鋁合金的替代材料的位 置，使鎂合金零件的需求劇烈增加。但當(dāng)前的鎂合金產(chǎn)品以鑄件，特別是壓鑄 件居多，塑性加工產(chǎn)品極少。這主要是由于鎂合金具有密排六方的晶體結(jié)構(gòu)， 在室溫下塑性變形性能差，高溫下又易發(fā)生晶粒粗大和表面氧化。由于鑄件的 力學(xué)性能較差、易產(chǎn)生缺陷，而與之相比，變形鎂合金組織細小均勻、綜合機 械性能好。目前，在鎂合金塑性成形技術(shù)的研究中，由于鎂合金對溫度和應(yīng)變 速率敏感，金屬流動性差，鍛造的難度較大，尤其是對于鎂合金復(fù)雜形狀零件 鍛造成形未見報道。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，小阪田等在《International Journal of Machine Tools &Manufacture》(國際機床與制造雜志)(2002年第42期607-614 頁)上發(fā)表的"Forming limit of magnesium alloy at elevated temperatures for precision forging"(鎂合金高溫精鍛成形極限)，該文中通過直徑為24 ■，高度為36 mm的鎂合金ZK60的鐓粗成形實驗，得到了如下結(jié)論200"C以下 會發(fā)生斷裂，400 。C以上發(fā)生氧化，最合適的精鍛溫度為300 。C。其研究僅是 對于簡單的圓柱坯料進行熱壓縮實驗，并未涉及復(fù)雜形狀零件的模鍛可加工性 研究。

發(fā)明內(nèi)容
3本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種鎂合金直齒錐齒輪熱鍛 方法，使鎂合金復(fù)雜形狀零件具有良好的填充性，優(yōu)良的形狀和精度品質(zhì)、良 好的剛性及韌性，重量輕且強度大。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟 步驟一、下料該坯料為具有預(yù)定體積的鎂合金擠壓毛坯； 步驟二、加熱預(yù)鍛模具對預(yù)鍛模具的上、下模膛進行加熱，使模具溫度 維持在200 275。C;
步驟三、加熱坯料使該坯料加熱到300 35(TC;
步驟四、預(yù)鍛成形將坯料置入預(yù)鍛模具內(nèi)，進行預(yù)鍛成形，得到無齒形 的預(yù)鍛件；
步驟五、加熱終鍛模具對終鍛模具的上、下模膛進行加熱，使模具溫度
維持在200 265。C;
步驟六、加熱預(yù)鍛件將預(yù)鍛件加熱到290 34(TC;
步驟七、終鍛成形將坯料置入終鍛模具內(nèi)，進行終鍛成形，得到終鍛件。
所述模具上均設(shè)有電加熱裝置和溫控裝置，用于進行加熱以及溫度控制。
所述預(yù)鍛成形和終鍛成形的速度為O. 5 2mm/s。
現(xiàn)有技術(shù)中由于鎂合金對溫度和應(yīng)變速率敏感，金屬流動性差，鍛造的難 度較大，尤其是對于鎂合金復(fù)雜形狀零件鍛造成形。本發(fā)明為了解決這些問題， 采用上述技術(shù)方案，針對坯料與模具進行加熱，使坯料在等溫模具中鍛造出制 品，使鎂合金復(fù)雜形狀零件直齒鍛齒輪具有良好的填充性，優(yōu)良的形狀和精度、 良好的剛性及韌性，重量輕且強度大。本發(fā)明操作簡單，便于實施和應(yīng)用。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提
下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍 不限于下述的實施例。 實施例l
本實施例選用的鎂合金是AZ31B，熱鍛工藝的步驟包含有
一、 下料該坯料為鎂合金擠壓毛坯，生產(chǎn)者可根據(jù)成形制品形狀和鍛件
圖體積相等的原則，用三維造型軟件加以精確計算，即可該坯料的尺寸。
二、 加熱預(yù)鍛模模具預(yù)熱溫度為275 °C。使用兩個功率為800 W的電阻加
4熱圈對上下預(yù)鍛模膛加熱，由于熱傳導(dǎo)和熱輻射的影響，模具加熱所需的時間 較長，約為3 3.5小時。
三、 加熱坯料直接將坯料放入加熱爐，先預(yù)熱到120 °C,再放入水劑石
墨潤滑劑中浸泡，取出晾干。然后將爐溫設(shè)置到350 'C，放入潤滑后的坯料， 加熱到設(shè)定溫度并保溫15分鐘，消除坯料中的溫度梯度。
四、 預(yù)鍛成形以2 mm/s的恒定速度進行預(yù)鍛加工，得到無齒形的預(yù)鍛件。
五、 加熱終鍛模終鍛模加熱溫度為265 'C。同樣使用兩個功率為800 W的 電阻加熱圈對上下終鍛模膛加熱。由于熱傳導(dǎo)和熱輻射的影響，模具加熱所需 的時間較長，約為2.5 3小時。
六、 加熱預(yù)鍛件同樣將預(yù)鍛件放入加熱爐，先預(yù)熱到150 'C，再放入水 劑石墨中浸泡，取出晾干。然后將潤滑后的坯料加熱到340 'C并保溫15分鐘。
七、 終鍛成形以2 mm/s的恒定速度進行預(yù)鍛加工，變形后迅速水冷以保 存高溫組織。
本實施例得到的鎂合金直齒錐齒輪齒形填充良好，重量輕且強度大。 實施例2
本實施例選用的鎂合金是AZ31B，熱鍛工藝的步驟包含有
一、 下料該坯料為鎂合金擠壓毛坯，生產(chǎn)者可根據(jù)成形制品形狀和鍛件 圖體積相等的原則，用三維造型軟件加以精確計算，即可該坯料的尺寸。
二、 加熱預(yù)鍛模模具預(yù)熱溫度為240 °C。使用兩個功率為800 W的電阻加 熱圈對上下預(yù)鍛模膛加熱，由于熱傳導(dǎo)和熱輻射的影響，模具加熱所需的時間 較長，約為2 2.5小時。
三、 加熱坯料直接將坯料放入加熱爐，先預(yù)熱到150 °C，再放入水劑石 墨潤滑劑中浸泡，取出晾干。然后將爐溫設(shè)置到325 'C，放入潤滑后的坯料， 加熱到設(shè)定溫度并保溫15分鐘，消除坯料中的溫度梯度。
四、 預(yù)鍛成形以l mm/s的恒定速度進行預(yù)鍛加工，得到無齒形的預(yù)鍛件。
五、 加熱終鍛模終鍛模加熱溫度為235 °C。同樣使用兩個功率為800 W的 電阻加熱圈對上下終鍛模膛加熱。由于熱傳導(dǎo)和熱輻射的影響，模具加熱所需 的時間較長，約為2 2. 5小時。
六、 加熱預(yù)鍛件同樣將預(yù)鍛件放入加熱爐，先預(yù)熱到135 °C，再放入水劑石墨中浸泡，取出晾干。然后將潤滑后的坯料加熱到315 'C并保溫15分鐘。
七、終鍛成形以l mm/s的恒定速度進行預(yù)鍛加工，變形后迅速水冷以保 存高溫組織。
本實施例得到的鎂合金直齒錐齒輪齒形填充良好，重量輕且強度大。 實施例3
本實施例選用的鎂合金是AZ31B，熱鍛工藝的步驟包含有
一、 下料該坯料為鎂合金擠壓毛坯，生產(chǎn)者可根據(jù)成形制品形狀和鍛件
圖體積相等的原則，用三維造型軟件加以精確計算，即可該坯料的尺寸。
二、 加熱預(yù)鍛模模具預(yù)熱溫度為200 。C。使用兩個功率為800 W的電阻加 熱圈對上下預(yù)鍛模膛加熱，由于熱傳導(dǎo)和熱輻射的影響，模具加熱所需的時間 較長，約為1.5 2小時。
三、 加熱坯料直接將坯料放入加熱爐，先預(yù)熱到120 °C，再放入水劑石 墨潤滑劑中浸泡，取出晾干。然后將爐溫設(shè)置到300 °C，放入潤滑后的坯料， 加熱到設(shè)定溫度并保溫15分鐘，消除坯料中的溫度梯度。
四、 預(yù)鍛成形以0.5 mm/s的恒定速度進行預(yù)鍛加工，得到無齒形的預(yù)鍛件。
五、 加熱終鍛模終鍛模加熱溫度為200 。C。同樣使用兩個功率為800 W的 電阻加熱圈對上下終鍛模膛加熱。由于熱傳導(dǎo)和熱輻射的影響，模具加熱所需 的時間較長，約為1.5 2小時。
六、 加熱預(yù)鍛件同樣將預(yù)鍛件放入加熱爐，先預(yù)熱到135 'C，再放入水 劑石墨中浸泡，取出晾干。然后將潤滑后的坯料加熱到290 'C并保溫15分鐘。
七、 終鍛成形以0.5 mm/s的恒定速度進行預(yù)鍛加工，變形后迅速水冷以 保存高溫組織。
本實施例得到的鎂合金直齒錐齒輪齒形填充良好，重量輕且強度大。
權(quán)利要求
1、一種鎂合金直齒錐齒輪熱鍛方法，其特征在于包括以下步驟步驟一、下料該坯料為具有預(yù)定體積的鎂合金擠壓毛坯；步驟二、加熱預(yù)鍛模具對預(yù)鍛模具的上、下模膛進行加熱，使模具溫度維持在200℃～275℃；步驟三、加熱坯料該坯料加熱到300℃～350℃；步驟四、預(yù)鍛成形將坯料置入預(yù)鍛模具內(nèi)，進行預(yù)鍛成形，得到無齒形的預(yù)鍛件；步驟五、加熱終鍛模具對終鍛模具的上、下模膛進行加熱，使模具溫度維持在200℃～265℃；步驟六、加熱預(yù)鍛件將預(yù)鍛件加熱到290℃～340℃；步驟七、終鍛成形將坯料置入終鍛模具內(nèi)，進行終鍛成形，得到終鍛件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎂合金直齒錐齒輪熱鍛工藝，其特征是所述模具 上均設(shè)有電加熱裝置和溫控裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎂合金直齒錐齒輪熱鍛工藝，其特征是所述預(yù)鍛成形和終鍛成形的速度為O. 5 2ram/s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍛造技術(shù)領(lǐng)域的鎂合金直齒錐齒輪熱鍛方法，步驟為下料；對預(yù)鍛模具的上、下模膛進行加熱，使模具溫度維持在200℃～275℃；加熱坯料，使該坯料加熱到300℃～350℃；將坯料置入預(yù)鍛模具內(nèi)，進行預(yù)鍛成形，得到無齒形的預(yù)鍛件；對終鍛模具的上、下模膛進行加熱，使模具溫度維持在200℃～265℃；將預(yù)鍛件加熱到290℃～340℃；將坯料置入終鍛模具內(nèi)，進行終鍛成形，得到終鍛件。本發(fā)明針對坯料與模具進行加熱，使坯料在等溫模具中鍛造出制品，借此可使復(fù)雜形狀零件具有良好的填充性、優(yōu)良的形狀和精度、良好的機械性質(zhì)等優(yōu)點。
文檔編號B21J5/02GK101480691SQ200910045069
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者娟 劉, 崔振山 申請人:上海交通大學(xué)