[发明专利]一种AZ80A镁合金机匣等温模锻成形模具及成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金锻件成形模具及成形方法，具体涉及一种大型AZ80A镁合金机匣等温模锻成形模具及成形方法。

背景技术

近年来，制造产品不断向轻量化、低成本及精密化发展。各种制造难度大且复杂类构件应用越来越广。作为实际制造中最轻的金属材料，镁合金已广泛应用于航空工业、电子工业、军事工业等领域。镁合金具有比强度高、比重轻、比刚度高优点。镁合金导热系数远超出钛合金，与铝合金相当，锻造温度范围窄，当坯料与模具接触时降温很快，坯料的塑性降低，需要更大的变形力成形，充填性能下降，在常规锻造中，模具温度大大低于毛坯温度，导致不均匀的冷却现象，这也使锻件变形不均匀，变形抗力增大，金属流动困难，锻件余量大。

AZ80A镁合金锻件尺寸大、对性能要求高，要求抗拉强度达到325MPa以上，常规锻造成形困难，无法实现AZ80A镁合金锻件成形需要。

发明内容

本发明为解决常规锻造制备AZ80A镁合金锻件，存在成形困难、镁合金的组织性能不均匀以及性能偏低的问题，进而提供一种AZ80A镁合金机匣等温模锻成形模具及成形方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

本发明的一种AZ80A镁合金机匣等温模锻成形模具包括上模、下模、顶出杆和多个电加热圈，所述上模由制成一体的本体和凸棱构成，所述本体为方形本体，本体的下端面的中部设置有凸棱，所述凸棱由同轴设置并制成一体的第一圆柱和第一圆台构成，第一圆柱的上端与本体连接，第一圆柱的下端与第一圆台的大直径端连接，第一圆台和第一圆柱的中部加工有同轴的第一锥形凹槽，第一锥形凹槽的截面直径由上至下逐渐增大，本体的下端面上的四个拐角处分别加工有定位槽；

所述下模为方形体，下模的上端面的中部加工有与凸棱相配合的模腔，模腔的外缘加工有一圈成形槽，模腔的中部加工有第二锥形凹槽，第二锥形凹槽的中部加工有该第二锥形凹槽相贯通的顶出孔，下模的上端面的四个拐角处分别设置有定位凸台，上模盖合在下模上，四个定位凸台置于相应的定位槽内；上模和下模上分别安装有电加热圈；

所述顶出杆由上至下依次由同轴设置并制成一体的小圆台、大圆台和第二圆柱构成，小圆台的大直径端与大圆台的大直径端连接，大圆台的小直径端与第二圆柱连接，顶出杆的第二圆柱插装在顶出孔内，大圆台位于第二锥形凹槽上，小圆台置于第一锥形凹槽内。

本发明的一种AZ80A镁合金机匣等温模锻成形方法是按照以下步骤实现：

一、制坯：将AZ80A镁合金坯料自由锻造成制成一体的由第二圆台和第三圆柱组成的坯件，所述第二圆台的下底面的直径为667mm，第二圆台的上底面的直径为280mm，第三圆柱的高为60mm；

二、锻造成形：将步骤一制得的AZ80A镁合金坯件放入箱式加热电阻炉中加热，加热到140-160℃时取出，并在坯件的表面均匀地喷涂石墨乳水溶液；将喷好石墨乳水溶液的坯件放入箱式加热电阻炉中，加热到350-390℃并保温3-3.5个小时，最后将模具加热到330-380℃，将加热好的坯件放在下模2的模腔内，在压力机的作用下向上模1施加2000N～40000N的压力，上模1下行速度为0.8-1.2mm/s，锻造温度为375-385℃，当坯件充满模腔后，压力机停止运行，成形完毕制得锻件半成品，其中，石墨乳水溶液的质量百分浓度为10%～15%；

三、冷却：将步骤二制得的AZ80A镁合金锻件半成品用顶出杆取出，立即放入冷水中，待锻件半成品完全冷却后取出，擦干；

四、热处理：将经步骤三得到的锻件半成品进行时效处理，处理温度为165-170℃并保温20h，制得AZ80A镁合金机匣成品。

本发明的有益效果是：

一、本发明以等温模锻成形为技术手段成形AZ80A镁合金机匣锻件，仅使用一套本发明成形装置就可以实现低成本、小型批量化、质量高，使用寿命高的模锻零件生产，为锻件的内部组织和优良性能提供重要保障。

二、本发明采用模锻成形工艺方法，使得所成形的锻件尺寸精度高、内部组织性能好，消除了毛坯与模具之间温度差的影响，使热毛坯在被加热到锻造温度的恒温模具中在较低的温度速率的情况下变形，因此减小了在常规锻造时由变形金属表面激冷而造成的金属变形抗力增大、流动阻力的增加，以及变形金属内部由不均匀变形而引起的组织性能的不均匀，有效降低了模锻时的设备吨位，能够实现小设备上成形大锻件；本发明的产品具有良好的综合机械性能。