[发明专利]一种成卷生产宽幅镁合金板的工艺及设备

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属材料加工及设备技术领域，尤其涉及一种成卷生产宽幅镁合金板带的工艺及设备。

背景技术

镁是地球上最富有的元素之一,在目前工程应用中是质量(1.74g/cm3)最轻、比强度最高的金属材料，与轻质工程塑料相比,镁合金有较高的弹性和塑性变形能力;与铝合金(2.8g/cm3)相比,镁合金不但轻,而且抗震动和降噪音能力高，并具有很强的耐腐蚀性能、电磁屏蔽性能、防辐射性能、回收利用率高等优点。因此,在交通运输（汽车）、航空航天、凸版印刷、电子（3C产品）和家用电器等支柱产业中是最理想、最实用的轻质结构材料，被称为“21世纪最具开发和应用潜力的绿色工程材料”。 

镁合金应用形式主要有铸造镁合金和变形镁合金。变形镁合金经压力轧制、挤压，具有晶粒细化、强度高、延展性能好等优点，其中镁合金薄板在机械制造、航空航天、汽车、电子、仪表、化工和数码产品等领域中可望广泛应用，产品附加值和经济效益较高，具有广阔前景。北美、欧洲最早开展对汽车、摩托车用高性能镁合金的研究和应用，近年来镁合金压铸件以及变形镁合金材料的需求量以年平均20%的增幅快速增长，日本已投巨资开展对3C产品镁合金的研究和应用。

与目前较成熟的镁合金铸造技术相比较，镁合金的锻造、挤压、轧制、冲压等塑性加工技术与超塑成型技术的发展则相对较慢。

当前国内外生产镁合金薄板一般采用两种工艺：

1、铸轧开坯后再精轧：铸轧工艺参数控制困难，成熟度较低，技术难度较高。不宜实现卷装连续生产。

2、挤压开坯后再精轧，优点是材料组织性能好、容易实现连续生产、成卷供货，缺点是一次性投入大、板型控制困难。由于受到挤压机出口尺寸和挤压力的限制，2500t挤压机开坯宽度一般最大只能达到300左右，而大吨位挤压机造价十分昂贵。     由于镁属于密排六方晶体结构，在室温下只有一个滑移面，滑移面上有3个密排方向，所以室温下只有3个滑移系，其塑形比面心立方和体心立方都低。室温下，镁合金的塑性较差，变形困难且易出现变形缺陷，这是有镁合金自身性质决定的，也是制约镁合金加工成型的本质原因。在挤压过程中，材料屈服强度越低，工艺稳定性越高；屈强比越小，挤压性能越好。影响因素有：挤压力、挤压速度、模具温度、棒料温度、模具结构、棒料时效工艺、材料的晶粒尺寸等。材料的晶粒尺寸和形状对板材的挤压性能有极大的影响。

由此可见，工艺设备的高投入和低效率生产、成品率低造成的高成本限制了高性能镁合金轧制薄板的大批量应用。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种成卷生产宽幅镁合金板带的工艺及设备，能够满足小吨位挤压机轧制镁合金板所需要的力学性能条件、控制板型，以全新理念的挤压模具和配套设备来实现小型挤压机宽幅度开坯的目的。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种成卷生产宽幅镁合金板的工艺，是将铸态棒料通过铣面扒皮—多轴锻打—机械加工—高温时效—棒料加温—挤压—展平—卷曲；具体步骤如下：

a.镁合金铸态棒料通过铣面扒皮去掉表面铸造冷隔层；在230°C—350°C范围内，进行5道次多轴锻打，经机械加工制成￠600圆棒；

b.对￠600圆棒再进行460°C高温时效的细化组织，提高材料的挤压性能和轧制性能；使镁合金材料经过缩松、缩孔，使部分小裂纹被焊合、偏析被消除形成纤维组织；使部分粗大的柱状晶和树枝状晶被改造成细小、均匀的等轴晶；使配合高温时效冷却后的再结晶获得亚晶组织；在电子显微镜下，TEM组织颗粒平均为d=0.8μm；所述的￠600圆棒性能在室温下，延伸率为40%，拉伸强度为450MPa；在200°C，延伸率为500%，具有高热的稳定性，加工时，不易发生粗糙、裂纹的缺陷；

c.经细化组织后的镁合金圆棒被加工成￠240并通过最大出料幅宽330mm的2500t挤压机内设置的宽幅620mm板的波浪状弧形工作面挤压分流模具，配合挤压成半圆形或波浪型弧形板；具体技术条件如下：

1）、确定棒料的加热温度，所述￠240棒料的加热温度取镁合金的熔化温度与镁合金中有第二相析出时温度之间的温度，温度区间380～420℃；

2）、确定镁合金挤压温度，所述镁合金挤压温度包括：模具工作时温度为380～430℃，挤压筒工作时温度为280～320℃；