[发明专利]一种高性能镁合金管材的挤压装置及加工方法

权利要求书

1.一种高性能镁合金管材的挤压装置，其特征在于，包括挤压凹模（17）、固定挤压凸模（18）与挤压凸模（14）；

所述挤压凹模（17）水平中心左右贯通形成模腔且该模腔横截面中心呈圆形；所述挤压凹模（17）内壁纵向部位设置有纵截面呈波纹状的剪切台阶；

挤压凹模（17）内壁上的剪切台阶的内角为光滑倒圆角、范围为120-150°，外角为尖角、范围为90-120°；

所述固定挤压凸模（18）贯穿挤压凹模（17）模腔；所述固定挤压凸模（18）横截面呈圆形；所述固定挤压凸模（18）外壁纵向部位设置有纵截面呈波纹状的剪切台阶；

固定挤压凸模（18）外壁上的剪切台阶的内角为光滑倒圆角、范围为120-150°，外角为尖角、范围为90-120°；

所述固定挤压凸模外壁上的剪切台阶（27）与挤压凹模内壁上的剪切台阶（26）形成波纹状剪切挤压通道（19）；所述固定挤压凸模外壁与挤压凹模内壁在波纹状剪切挤压通道（19）的左侧形成左挤压通道（23）；固定挤压凸模外壁与挤压凹模内壁在波纹状剪切挤压通道（19）的右侧形成右挤压通道（24）；所述固定挤压凸模顶端右侧的挤压凹模的模腔为柱状挤压通道（25）；

所述挤压凹模（17）与固定挤压凸模（18）连接起来，安装在卧式挤压机（2）的左、右固定支架内，并置于加热套（20）内；

所述挤压凸模（14）横截面呈圆形；所述挤压凸模（14）伸入到挤压模具的柱状挤压通道（25）。

2.一种高性能镁合金管材的挤压加工方法，其特征在于，在卧式挤压机（2）上进行，是在加热的挤压凹模（17）内，在固定挤压凸模（18）、挤压凸模（14）的作用下完成的，其具体步骤包括：

（1）精选材料、化学试剂

本发明使用的化学物质材料为镁合金棒材、丙酮、无水乙醇、高温石墨粉、机油、砂纸；

（2）均匀化热处理镁合金棒材坯料

在热处理炉中对镁合金棒材坯料（21）进行均匀化热处理，加热温度400℃，保温时间2h，取出后在空气中缓慢冷却；

（3）预处理镁合金棒材坯料

（4）配置高温石墨润滑剂

用量筒量取1000ml的机油倒入到烧杯中，用药匙与电子天平量取600克的高温石墨粉加入到烧杯中，并用玻璃棒充分搅拌使其混合均匀，配置成高温石墨润滑剂；

（5）预热镁合金棒材坯料

开启真空气氛加热炉，将温度设定为200℃-550℃，达到设定温度时，将镁合金棒材坯料（21）放入真空气氛加热炉内，保温0.5h-5h；

（6）挤压镁合金棒材坯料

镁合金棒材坯料（21）的挤压加工是在卧式挤压机（2）上进行的，是在加热的挤压凹模（17）内，在固定挤压凸模（18）与挤压凸模（14）的作用下完成的；

①制备挤压模具

固定挤压凸模（18）用H13钢制备，呈圆柱状，在固定挤压凸模（18）纵向外壁部位设置有纵截面呈波纹状的剪切台阶，且该固定挤压凸模外壁上的剪切台阶（27）的内角为光滑倒圆角、范围为90-120°，外角为尖角、范围为120-150°，固定挤压凸模（18）外表面粗糙度为Ra0.04-0.10μm；

挤压凹模（17）用H13钢制备，呈圆筒状，在挤压凹模（17）纵向内壁部位设置有纵截面呈波纹状的剪切台阶，且该挤压凹模内壁上的剪切台阶（26）的内角为光滑倒圆角、范围为120-150°，外角为尖角、范围为90-120°，模腔内表面粗糙度为Ra0.04-0.10μm；挤压凹模（17）套在固定挤压凸模（18）上，固定挤压凸模（18）顶端右侧的挤压凹模模腔为柱状挤压通道（25）；挤压凹模内壁上的剪切台阶（26）与固定挤压凸模外壁上的剪切台阶（27）之间形成波纹状剪切挤压通道19；挤压凹模（17）的内壁与固定挤压凸模（18）的外壁在波纹状剪切挤压通道（19）的右侧形成右挤压通道（24）；挤压凹模（17）的内壁与固定挤压凸模（18）的外壁在波纹状剪切挤压通道（19）的左侧形成左挤压通道（23）；

挤压凸模（14）用H13钢制备，横截面呈圆形；挤压凸模（14）与柱状挤压通道（25）相配合，挤压凸模（14）外壁的粗糙度为Ra0.04-0.10μm；

②固定挤压模具

在挤压凹模（17）的内壁、固定挤压凸模（18）的外壁上涂抹高温石墨润滑剂，将挤压凹模（17）与固定挤压凸模（18）连接起来，安装在卧式挤压机（2）的左、右固定支架（15、16）内，并置于加热套（20）内，将挤压凸模（14）伸入到挤压模具的柱状挤压通道（25），安装牢固，连接关系正确，按序操作；

③开启加热套（20），加热挤压模具，将温度设定为200℃-550℃，达到设定温度时保温0.5h-5h；

④放置镁合金棒材坯料

在预热后的镁合金棒材坯料（21）的表面涂抹高温石墨润滑剂以润滑，退出挤压凸模（14），将镁合金棒材坯料（21）置于挤压模具的柱状挤压通道（25），然后将挤压凸模（14）伸入到挤压模具的柱状挤压通道（25），接触镁合金棒材坯料（21）；

再次进行保温，保温时间为0.5h-5h；

⑤打开挤压伸缩压头开关（7），启动挤压伸缩压头（13），使挤压凸模（14）左行，对预先置于挤压模具柱状挤压通道（25）的镁合金棒材坯料（21）进行挤压，镁合金棒材坯料（21）在挤压凸模（14）的作用下向左流动，在固定挤压凸模（18）右侧顶端发生塑性变形，镁合金棒材坯料（21）逐渐变为镁合金管材，晶粒组织被初步细化；随着挤压凸模（14）的继续运动，镁合金管材（22）进入波纹状剪切挤压通道（19），镁合金管材（22）的直径逐渐变小且壁厚不断变化，在多个剪切台阶作用下坯料流速产生差异，发生多次剪切变形，晶粒组织被持续细化，且晶粒c轴不断发生倾转弱化基面织构；当挤压凸模（14）接触到固定挤压凸模（18）时，挤压伸缩压头（13）停止推进，完成挤压；

⑥挤压完毕后，关闭加热套（20），退出挤压凸模（14），取出高性能镁合金管材，使之大空气中冷却。