小直径薄壁镁合金管件成形工艺的研究

【摘要】： 本论文以镁合金AZ61为研究对象,采用固态挤压管材成形工艺,通过比较,最终选用空心坯反向挤压成形工艺进行实验研究。确定了其成形工艺参数,设计了合理的反挤压成形模具,并在实验过程中不断优化模具结构及工艺参数,以实现镁合金小直径薄壁管的挤压成形,并分析了镁合金管在400℃挤压成形时其微观组织的变化,以及挤压比对管材微观组织的影响;测得了挤压态和四种不同热处理状态下镁合金管材的力学性能;分析了不同挤压比、不同热处理工艺对AZ61镁合金力学性能的影响。 实验结果表明:采用空心坯反挤压成形工艺,即下料——均匀化处理——去除氧化皮——制空心坯——表面处理——挤压管,挤压出的镁合金管偏心度小,内外表面质量好,出口处无开裂;由于挤压管材直径小、管壁薄,挤压针比较细,正向挤压的挤压力较大,所以,反向挤压成形与正向挤压相比,挤压针损坏量小。 在模具设计上,挤压筒、凹模和挤压针经淬火处理后磨削加工再抛光处理,可以更好地防止产生粘结现象。提高挤压针、凹模的装配精度可以减小挤压针、凹模中心线之间的初始偏斜;降低挤压时的挤压力、减小挤压针的长径比以及挤压毛坯的可靠定位可以有效控制管材的壁厚差。 热挤压加工可有效的细化镁合金的组织,铸态粗大的树枝晶经挤压变形变成细小的条状晶,β-Mg_(17)Al_(12)相由原来的连续网状分布被挤压变形伸长成流线,并在一定程度上消除了铸态组织中的疏松等缺陷,提高了致密度;随着挤压比的增大,挤压管件的晶粒明显细化,使得合金的伸长率和强度都比铸态时有较大的提高。 在不同挤压比的条件下,挤出的管材都具有较好的力学性能,挤压比为23的AZ61镁合金,其抗拉强度达到了290.5MPa,屈服强度为202.3MPa,伸长率达到5.3%。T6热处理后,其抗拉强度达到最大值362.8MPa,比挤压态提高了24.9%,屈服强度增大到258.2MPa,比挤压态提高了27.6%。