镁合金型材挤压模具研究
镁合金AZ31B挤压成形工艺及模具研究
镁合金铸锭，在挤压温度 ３８０～４００℃、挤压 速 度 １．０～２．５ ｍ／ｍｉｎ 的 工 艺 条 件 下，可 以 挤 压 出 复 杂 断 面 的 型 材 ， 证 明 其
具有良好的热挤压性能。（ ２） 模具结构形式影响挤压力的大小。
关键词： ＡＺ３１Ｂ； 镁合金； 型材； 挤压工艺； 模具
中图分类号： ＴＧ３７６．２
［２］ Ａｇｈｉｏｎ Ｅ， Ｂｒｏｎｆｉｎ Ｂ． Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｏｗａｒｄｓ ｔｈｅ ２１’ｓｔ Ｃｅｎｔｕｒｙ ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｒｍ， ２０００， ３５０－３５１： １９－２８．
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１ 实验研究方法
选用ＡＺ３１Ｂ 镁合金铸锭， 其成分见表 １。实验 在 ３００ ｔ 立式挤压机上进行， 挤 压筒直径为 !８５ ｍｍ。考虑到镁合金加热后会膨胀， 车皮后铸锭的
收稿日期： ２００６－０２－０５ 作 者 简 介 ： 蔡 薇（１９６２－ ）女 ， 广 东 人，副 教 授 ， 主 要 从 事 有 色 金 属 新
镁合金管件挤压成形技术研究
镁合金管件挤压成形技术研究描述有力摘要本文介绍了镁合金管件挤压成形的技术。
介绍了挤压成形工艺及其工艺变量，挤压机和模具的设计，以及挤压过程中的控制要点，重点介绍了如何监控管件的外形尺寸，以确保挤压成形的质量。
最后，对挤压成形技术进行总结，指出了在挤压成形过程中应注意的问题，为镁合金管件挤压成形提供有效的参考。
关键词：镁合金管件，挤压成形，工艺变量，外形尺寸IntroductionProcess and process variables of extrusionExtrusion is a process of forming a metal into a desired shape by forcing it through a die. In the extrusion process of magnesium alloy pipe fittings, there are two ways: direct extrusion and indirect extrusion. The specific process and parameters of extrusion forming are as follows:Direct extrusion: The billet is placed in the extrusion chamber, and then pushed forward with a ram to force it into a die. The pressure of the ram and the speed of its movement are the main factors affecting the extrusion effect.Indirect extrusion: This process is similar to direct extrusion, except that the die is placed outside the extrusionchamber and the billets are pushed into the die by the extrusion chamber. The diameter of the billet determines the size of the die.Design of die and pressThe die is the key to the successful or unsuccessful extrusion of magnesium alloy tube fittings. The design of the die includes the opening and shape of the die and the holecross-section, which needs to be designed according to thecross-section shape of the pipe fittings. The press is the equipment used to apply force to the billet. The main parameters affecting the extrusion effect are the extrusion depth and the extrusion speed. It is necessary to select a suitable press for different magnesium alloy tube fittings before extrusion.Control of extrusion processControlling the extrusion process is important for the quality of the product. The main steps are as follows:1. Selection of process parameters and die. According to the requirements of pipe fittings, select the appropriate process parameters and die.2. Monitoring of extrusion process. During the extrusion process, it is necessary to monitor the extrusion depth, temperature, pressure and speed of the press.Conclusion。
研究方向课---az31镁合金型材模具设计及组织性能研究
目录1课题的研究意义及目的 (1)2镁合金型材概述 (3)2.1镁合金概述 (3)2.2镁合金的塑性性能 (4)2.3镁合金的应用 (6)2.3.1航空航天和军事领域 (7)2.3.2汽车行业 (7)2.3.3 3C产业 (9)3国内外变形镁合金研究现状 (10)4镁合金塑性成形技术发展现状 (12)4.1挤压技术 (12)4.1.1挤压温度 (12)4.1.2模具温度 (13)4.1.3挤压速度 (13)4.1.4挤压比 (13)4.1.5坯料状态 (14)4.2轧制技术 (15)4.3冲压工艺 (16)4.3.1镁合金冲压工艺 (16)4.3.2镁合金板材冲压工艺研究现状 (16)4.4其他生产工艺 (17)参考文献 (19)1 课题的研究意义及目的随着科技的发展，在21世纪，保护环境，实现人类的可持续发展，已经成为世界各个国家共同关心的问题。
合理使用、节约和保护资源，提高资源的利用率，从传统的高消耗、粗放型模式向可持续发展、集约型模式转变，也已经受到社会各界的普遍重视。
镁是所有结构用金属及合金材料中密度最低的，与其他金属结构材料相比，镁及其合金具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点[1-3]。
鉴于这些优点，镁合金已被广泛地应用于汽车、通信、电子、电器、航空、航天、国防、冶金、化学、办公、家用和体育用品等行业中，被誉为“21世纪的绿色工程材料”[4]。
特别是自二十世纪九十年代初以来，日益紧迫的能源和环保问题极大地刺激了镁合金的发展，全球范围内对镁合金的需求呈现强劲、持续的增长趋势，其应用重点也由航空、航天和军事等领域转向交通运输、电子、电器等民用领域[5-9]。
尽管如此，镁从被发现至今近两百年来，工业应用发展缓慢，尤其是变形镁合金。
虽然近十几年来，镁合金呈现出快速发展的势头，但是其应用范围仍受到很大限制，这主要是因为传统上视镁合金为一种塑性成形性能差的材料，同时，大多数镁合金又具有较好的铸造性能，使得目前镁合金产品以铸件尤其是压铸件居多。
镁合金挤压技术的研究进展
挤 压 具 有 强 烈 的ｊ 向压 应 力 状 态 ，金属可 以发 挥其最大 的塑性变形 潜力 。镁 台金挤压主要 Ｔ艺参数包 括 模具预热温 度 、铸锭加 热制度 、挤 压 速度 、挤 压 比 、润滑 剂等 另外铸 锭 均匀化处理 对挤压产 品的质量也有 重 要影响 。
１．镁合 金挤压成形的特点 目前 ，热挤 压是变形 镁合金最 主 要 的塑性加 『：方 法。与变形铝合 金的 挤 压加 丁一样 ，变形 镁合金可采 用正 向挤 压 ，也可 以采 用反 向挤压 ；可用 单动 挤压机 ，也可以用舣动挤 压机 ； 可 用 卧式 挤 压机 ，也 可 ｊ｛ｊ立式 挤 压 机 ，挤压僻 、棒 、型 、线 材。一般来 说 ，儿是用 于挤压铝合金 制品的挤压 机 和挤压方 法基本适用 于挤压镁合 制 品。但 二者仍存在 以下嫠异 ：①镁
一 、 概 述
镁合 金 塑性 较 差 ，适 合 挤 压 成 形 ，一般为温挤压和 热挤压 ，挤压温 度通 常为３００～ ４５０。Ｃ。镁 合金挤压 有以下优点 ：可细化 晶粒 ，通 过保 留 挤压纤维织构可提高 强度 ，可获得优 良的表面质量及 良好 的尺寸精度 。 目 前 ，镁合金 管材 、棒 材 、型材 、带材 等产 品主要 采用挤压成形 。但镁合金 挤压也存在挤压速度慢 、变形抗力 大 、挤压加 ＿ Ｔ后 由于形成织构而造成 材料力学性能 的各向异性 等缺点。
az80镁合金挤压工艺研究-材料成型控制工程本科毕业设计(论文(1)[管理资料]
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4）抗电磁干扰性好 由于它的抗电磁干扰性能良好，可以被用来作为防电磁干扰产品，减小产品，比如手机外壳等。
5）加工性跟铸造性能好 由于镁和铁的化学反应低，所以当压铸时对铸模产生的损耗小，大大的提高了压铸模的使用寿命。
6）切削性能良好 切削时候的加工速度远大于其他材料，而且加工的精度高。
7）材料可回收 镁合金可以回收循环利用，这正符合了现在提倡的绿色环保的主题，这样不仅降低了使用成本而且节约了资源。
(1)迅速发展的挤压设备。总的来说，就是急剧增加的挤压机数量.不断扩大的挤压力，不断更新的结构型式，不断提高的自动化程度，得到广泛应用的油压挤压机。
(2)面貌一新的挤压模具。总的来说，就是从设计得计算、制模的技术、结构的选择、安装与拆卸的方法、新材料的研制以及提高模具寿命等方面都有很大发展。
(3)不断改进和完善的挤压工艺。最近这些年，不仅仅只有改进和完善正反向挤压的方法及其工艺，还出现了许多强化挤压过程的新的工艺和方法。
镁的外观为银白色，自然界分布比较广的元素中就有镁，%。同时，在海水中排第三的富有元素，%，镁的种类有很多，大约有60多种，镁的晶体结构为密排六方，在自然界以化合物的形式出现，并且活动性比较高的就是镁，主要存在于白云石，盐矿，地下水以及盐湖。镁的化合种类比较多，据了解有碳酸盐类，硅酸盐类等。
最轻的金属结构材料被称为镁合金，它的比强度高于铝合金，低于纤维塑料，它的机加工的成本比较低、具有优良的性能。而且随着科学技术的发展，镁合金的耐腐蚀性甚至比低碳钢还要好。它的物理性能，减振性和电磁性能都要高于铝合金，镁合金的力学性能比较好，所以真正压铸的时间比较短，模具可以使用很长的时间，比价适合于成形加工，其次，它的压铸件的性能也比较好，经常可以代替钢，铝合金，和塑料。而且相对于金属镁，它的易燃性也得到了很大的提高。它最大的优点就是可以回收利用，可以环保。就是因为这个优点，被人们称为“21世纪金属”，被应用于汽车，计算机等较多的现代化领域。
镁合金挤压过程模拟实验研究
ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＦＥＭ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ。Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｕｔｌｅｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ４５５℃ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｍ ｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ ｉｓ ｓｔｅａｄｙ ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｙｃｌｅ ｏｆ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｕｓ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ．Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｌｏａｄ ｃａｎ ｂｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｐｅｒｍｉｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒ，ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ｏｆ ｍｏｌｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｒｅｓｓ，ｓｔｒａｉｎ
论文证实了模拟挤压实验的有效性、可靠性，得出了模拟挤压实验对镁合金 结构件研发和推广都有十分重要作用的结论，模拟实验能够为镁合金产品研发和 推广缩短时间、降低成本，模拟实验的工艺参数，能够为实际所应用，或为实际 应用提供有实际价值的参考。
关键词：镁合金；模拟挤压；ＤＥＦＯＲＭ：有限元分析
Ⅱ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
本文第二部分对ＡＺ３ｌ镁合金十字型材等温挤压进行了模拟和实验研究。在 实验过程中，通过控制挤压机的挤压速度使模具出口温度恒定在４５５℃左右。在 等温挤压全过程中，应力、应变分布有规则，且比较稳定，从而保证了挤压过程 中制品前后组织性能的均一性。通过和实验验证相比较发现，该模拟真实地反映 了等温挤压过程中挤压力随行程变化趋势。同时预测出了坯料和模具温度、应力、 应变在挤压变形过程中分布和变化情况，为研究ＡＺ３１镁合金等温挤压内部金属 流动规律以及制订实际挤压工艺提供依据。对比等速挤压，等温挤压在较大的挤 压速度下实现了挤压出口温度恒定，在保证制品沿长度方向的组织性能和尺寸精 度稳定的同时，提高了挤压的效率。
AZ31镁合金型材挤压的分析研究
AZ31镁合金型材挤压的分析研究
1、镁合金棒材质量对挤压型材质量的影响
铸态熔炼镁棒的质量对挤压型材的质量有决定性影响，如果镁棒有缩松、夹杂、偏析和组织成份等缺陷，会严重影响型材的表面质量和力学性能。
2、挤压筒和镁棒温度对挤压型材质量的影响
挤压筒和镁棒温度过高将使挤压型材的表面出现烧损、横裂纹和各种划痕等缺陷。
降低挤压筒温度和镁棒的预热温度可减少裂纹和划痕的形成，并能减轻型材的表面氧化，但如果不降低挤压速度，则可能加大挤压设备的磨损，增加折旧成本。
3、挤压速度对挤压型材质量的影响
不论挤压镁合金还是铝合金，材料本身的变形能力决定了挤压速度的大小，也决定了挤压时的工作温度。
在金属镁合金挤压过程中，金属材料变形本身会释放大量挤压热，所以在模具中金属变形时的实际工作温度并不会降低。
但是由于镁合金熔点低、易氧化，所以挤压速度过快又会引起型材表面快速升温，导致表面烧损，如果挤压速度超过镁合金材料本身变形能力，则会出现表面裂纹等缺陷。
挤压速度过低，挤压热释放少模具温度低，容易发生挤不动的现象，并降低产量，增加生产成本。
4、模具预热温度对挤压型材质量的影响
模具预热温度过低将导致镁棒温度快速下降，发生挤不动现象，设备磨损严重；而温度过高也会使型材表面出现烧损、横裂纹和黑褐色。
出现挤不动现象时，有两种方法解决模具内残料问题，一是用铝合金将剩余的镁合金挤出来，然后在碱液中溶解并清洗模具；另一种是将残余镁合金和模具一起加热再继续挤压。
5、细小晶粒度对挤压型材质量的影响
通过对挤压型材各种情况下产品显微组织分析和力学性能检测，可以看出晶粒越细小、产品力学性能越好。
AZ91镁合金型材挤压工艺研究
中图 分 类 号 ： Ｇ ４ ．２ Ｔ １６ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： ２ ３— Ｏ ９ ２ ０ ） ３一 ｏ ９— ３ ｏ５ ６ ９ （０ ８ ０ ｏ９ ０
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｔ ｕ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｉ ｕｅ ｏ ｔ ｄ ｎ Ｅｘ ｒ ｓｏ ｃ ｎ ｑ ｓｆ ｒ ＡＺ９１ Ｍ ａ ｎ ｓｕ ｌｙ Ｐｒ ｆｌｓ ｇ ｅ ｉ ｍ Ａｌ ｏ ｅ ｏ ｉ
Ｙ Ｎ ｈ ｎ — ａ ｇ Ｈ Ｎ Ｚ ｅ —ｕ ，Ｘ Ａ Ｗｅ ｊｎ Ｃ Ｅ ｉ Ａ Ｇ Ｚ ｏｇｗ ｎ ，Ｃ Ｅ ｈ ｎｈ ａ Ｉ ｉ ｕ ， Ｈ Ｎ Ｄｎ － ｇ
（ ｃｏｌｆＭａｅ ａｓ ｃ ｎｅａ ｄＥ ｇｎｅ ｎ Ｈ ｎ ｎＵ ｉ ｒ ｔ，Ｃ ａ ｇｈ １０ ２， ｕ ａ ， ｈｎ ） Ｓｈｏ ｏ ｔ ｉｌ Ｓｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｉ ｒ ｅ ｒ ｇ， ｕ ａ ｎ ｅ ｉ ｖ ｓｙ ｈ ｎ ｓａ４ ０ ８ Ｈ ｎ ｎ Ｃ ｉ ａ
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第２ ８卷第 ３期
２０ ０ ８年 ０ ６月
矿 冶 工 程
Ｍ Ｉ ＮＧ ＮＩ ＡＮＤ ＥＴＡＬＬＵＲＧＩ Ｍ ＣＡＬ ＥＮＧ Ｉ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ ＿ ８ № ３ ｌ２
Ｊｎ ０ ８ ｕ ｅ２ ｏ
Ａ ９ Ｚ 合 金 型 材 挤 压 工艺 研 究① １镁
研 究表 明 ， 响 Ａ ３ 影 Ｚ １镁 合 金 挤 压 成 形 性 能 及 制 品 组
随机分布 ， 合适 的固溶 温度 为 ４ ０ｏ 固溶时间 １ ５ｈ ６ Ｃ， ０～１ 。挤 压温度和挤压速度是影 响镁 合金 型材挤 压成形 的关键工艺参数 ， Ｚ １ Ａ ９ 镁合金型材的合适挤压温度为 ３ ０ｏ ８ Ｃ左右 ， 压速 度为 ５ｍｍ ｓ此时型材表面 光滑且焊合 良好。 挤 ／，
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镁合金型材挤压模具研究
镁及镁合金具有质量轻，比强度高，弹性模具小，导热性能好，易于回收，对环境污染小等优点，在汽车、机械电子、航空航天、国防军工、交通运输等领域具有重要的应用价值。
镁合金塑性成形困难，通常采用具有优良的变形力学条件的挤压方法成形。
随着科学技术的进步，市场对制品质量的要求不断提高，模具在镁合金挤压成形中占的重要地位。
文献资料表明，国内外对镁合金挤压模具结构的研究较少，特别是对型材挤压模具研究尚未见报道。
本试验通过不同的模具结构对镁合金型材挤压成形过程的影响进行探讨。
1模具结构特点与挤压成形工艺
由于高温下挤压镁合金所需的变形力较大，而且散热片型材带有较高的齿，因此，高温挤压中模具容易在悬臂处出现断裂、压塌等失效现象。
本研究以计算机用散热片型材（图1）为研究对象，采用三种典型的模具进行镁合金的挤压成形研究。
模具材料选用4Cr5MoSiV1
1．1 模具结构特点
平模是生产实心型材的最普通的一种模具，其结构简单，成形所需挤压力大。
图2是在平模基础上改进了的锥形模结构，与平模相比，锥模中的锥角有助于金属变形时的流动，可降低挤压力。
图3是前置式模具。
其特点是上模的两个分流孔对称分布，焊合室在下模；同时由于上模的分流桥对下模悬臂部分的遮挡作用，减小了挤压力对下模悬部位的直接冲击作用，达到保护模具作用。
图4是桥式模具。
其下模是一个简单的矩形孔，上模模芯上有若干个成形槽，对镁合金超导流和成形作用。
与前置式模具相比，这种模具结构中没有悬臂，模芯与下模矩
形孔互相配合，挤压中成形散热片上的齿。
作用力全部转移到上模的矫和模芯上，从而保证了模具强度。
1．1挤压成形工艺
挤压设备为3MN立式油压挤压机。
镁合金铸锭尺寸直径82mmX150mm，铸锭的加热温度依据镁合金的相图、塑性图及再结晶图定为420℃，挤压速度控制在15mm/s~25 mm/s之间，挤压筒和模具的预热温度分别为350℃和400℃。
2 试验结果及分析
图5和表1分别是图1所示制品在挤压试验中挤压力与行程的关系曲线和模具结构与最大挤压力间的关系。
图5可知：锥形模在挤压行程达到7mm左右，挤压力达到最大值1850kn，前置式模具和桥式模具在挤压行程达到12mm左右时，挤压力分别达到最大值2400kn和2800k n。
在挤压的初始阶段，挤压力随行程的增加而急剧升高，使用锥形模具挤压时，挤压力达到极值所需行程较长，这是因为制品挤出前有一个金属充满模具焊合室及金属的焊合过程，因此，挤压力的峰值出现得较晚且较大。
三种模具结构形式，其载荷与行程曲线的形状基本上是一致。
由图5可知，模具结构对挤压影响较大，桥式模所需要的挤压力最大，前置式模具次之，所需挤压最小的的是锥模挤压。
锥模挤压成形过程中，锥形腔起着导流作用，且金属成形过程中无需焊合，原所需的挤压力相对来说要小些。
从结构上来说，由于组合模比锥模多一个分流和焊合过程，故组合模比平模和锥模所需的挤压力要大。
桥式模具结构有模芯，且模芯上有多条成形制品的导流槽，金属材料在导流槽中焊合所需的力较大，相应的挤压力也大。
采用各种模具挤出的AZ31镁合金散热片的制品如图6所示。
由于采用桥式模具和前置式模具挤出过程经过分流和焊合过程，为确定制品的焊合情况，采用电子扫描镜观
察分析金属在模具焊合室和型材焊合部位微观组织形貌。
结果表明，制品在焊合部位没有焊缝，在焊合区的组织致密，与基体组织无明显差别，说明焊合状况较好。
前置式分流模在试验后悬臂处未出现任何塌陷及其他变形。
虽然所需根的挤压力较大，但由于分流桥对悬臂的遮挡起了保护作用，故模具悬臂未出现任何变形。
桥式模具成形较困难。
挤压过程中金属在模具芯头上导流槽处的流动阻力较大，使金属流出模孔困难；同时由于产品的不同部位壁厚差别较大，金属流动不均匀，造成模具芯头的受力不均匀，对芯头产生很大的剪切力和扭矩，导致挤压最大。
3 结论
1在所设计的三种模具挤压过程中，锥模所需的压力最小，前置保护模次之，桥式模具的最大。
2锥模和前置保护模成形质量较好，桥式模由于金属的模芯上的小槽处流动阻力大，挤压焊合困难，导致成形时所需挤压力很大。
3从组合模结构挤压成形来看，AZ31镁合金在焊室中是能够完全焊合的，用扫描电镜观察焊合室部位和制品焊合处发现，其组织致密，与基体组织无明显差别，焊合质量较好，说明组合模挤压AZ31镁合金散热器是可行的，可推广应用于其他实心型材或中空型材制品的挤压成形。