一種提升鎂合金室溫成形性能的裝置的制作方法

本實用新型涉及金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提升鎂合金室溫成形性能的裝置。

背景技術(shù)：

鎂合金具有密度小、比強度高、電磁屏蔽性能好，減振性能突出等特點，在電子、通訊、交通、航空航天等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用前景。近年來，輕量化及節(jié)能節(jié)材的要求，使得鎂合金在航空航天、汽車、3C產(chǎn)品等領(lǐng)域的需求進一步增大，對其力學(xué)性能也提出了更高的要求，傳統(tǒng)鑄造鎂合金已無法達到相應(yīng)的力學(xué)指標(biāo)，因此，采用塑性加工生產(chǎn)的鎂合金產(chǎn)品越來越得到重視，但鎂合金由于為密排六方結(jié)構(gòu)，室溫狀態(tài)下僅有兩個基面滑移系，導(dǎo)致其室溫成形性能很差，限制了應(yīng)用范圍。目前，市場上的鎂合金板材一般采用平板狀的鎂合金鑄坯熱軋成形。通過常規(guī)軋制制備的板材力學(xué)性能不夠理想，并且基面織構(gòu)很強，對后續(xù)成形極為不利，極大的限制了鎂合金板材在電子、通訊、交通、航空等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，提升鎂合金板材室溫成形性能，是發(fā)展鎂合金塑性成形技術(shù)，實現(xiàn)鎂合金制品產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)和前提，對于擴大鎂合金產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用具有重大意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的主要目的在于，提供一種提升鎂合金室溫成形性能的裝置，包括：

位于裝置底部，用于放置鎂合金板材的模具；

用于固定鎂合金板材的壓邊圈，其底部壓合鎂合金板材，上部通 過一組螺栓連接于上壓板；

在所述上壓板與所述鎂合金板材之間，設(shè)有電磁線圈組件，所述電磁線圈組件向鎂合金板材施加電磁力，以致使鎂合金板材產(chǎn)生變形。

由上，利用電磁成形的高應(yīng)變速率變形的方法提高鎂合金板材內(nèi)的孿晶比例，利用兩次微變形，破碎因常規(guī)軋制導(dǎo)致的強基面織構(gòu)的組織狀態(tài)，從而從根本上改變鎂合金板材的室溫成形性能。

可選的，所述模具包括曲線模具和平板模具。

可選的，在所述上壓板與壓邊圈之間，還設(shè)置有彈簧。

由上，彈簧在壓邊圈下落以及電磁線圈組件受反作用力彈起時起到緩沖的作用。

可選的，所述電磁線圈組件包括線圈和在其外部的線圈盒；還包括依次連接的：升壓變壓器、整流二極管、限流電阻、真空開關(guān)，所述真空開關(guān)用于控制所述線圈的通斷；另外還包括一電容，所述電容一端與所述限流電阻連接，另一端連接所述線圈。

附圖說明

圖1為提升鎂合金室溫成形性能的原理示意圖；

圖2為提升鎂合金室溫成形性能裝置的剖面圖；

圖3為電磁線圈組件的電路原理圖；

圖2中數(shù)字標(biāo)注含義：20-鎂合金板材、21-曲線模具、22-壓邊圈、23-線圈盒、24-線圈、25-上壓板、26-螺栓、27-彈簧；

圖3中數(shù)字標(biāo)注含義：31-整流二極管、32-限流電阻、33-真空開關(guān)、34-線圈、35-脈沖電容、36-升壓變壓器。

具體實施方式

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型提供一種提升鎂合金室溫成形性能的裝置，利用電磁成形的高應(yīng)變速率變形的方法提高鎂合金板材內(nèi)的孿晶比例，利用兩次微變形，破碎因常規(guī)軋制導(dǎo)致的強基面織構(gòu)的組織狀態(tài)，從而從根本上改變鎂合金板材的室溫成形性能。 由于全部過程為室溫狀態(tài)，從而避免了均勻化處理等工序，提高了鎂合金板材的制備效率。

如圖1所示，提升鎂合金室溫成形性能包括以下步驟：

S10：對鎂合金板材進行預(yù)處理。

待處理的鎂合金板材一般厚度為0.8-2.0mm，預(yù)處理包括鎂合金板材進行表面劃痕等表面缺陷的檢查及去油清潔。

S20：將鎂合金板材放入曲線模具，采用電磁力對鎂合金板材進行一次加工。

如圖2所示為提升鎂合金室溫成形性能裝置的示意圖，鎂合金板材20放置于曲線模具21上方。通過壓邊圈22將鎂合金板材20下壓進行固定。

所述壓邊圈22通過旋入一組螺栓26進行固定，所述螺栓26的下端旋入壓邊圈22，其上端固定于上壓板25。較佳的，在所述上壓板25與壓邊圈22之間，還設(shè)置有彈簧27，從而在壓邊圈22下落以及后文所述電磁線圈組件受反作用力彈起時起到緩沖的作用。

電磁線圈組件由線圈24和在其外部的線圈盒23組成。如圖3所示為電磁線圈組件的電路原理示意圖。充電過程中，升壓變壓器36將外部供電的電壓進行升壓處理，經(jīng)過整流二極管31整流以及限流電阻32的過壓保護后，向電容35進行充電。當(dāng)對電容35的充電電壓達到設(shè)計成形電壓2-10kV后，斷開充電回路。

導(dǎo)通與電容35和線圈34相連的真空開關(guān)33，使電容35對線圈34進行放電，鎂合金板材20在電磁力的作用下，瞬間與曲線模具21發(fā)生高速碰撞，產(chǎn)生10³s^-1以上的高應(yīng)速率變形。

所述電磁線圈組件與上述各部件為分體式結(jié)構(gòu)。當(dāng)線圈24放電時，線圈24中產(chǎn)生強脈沖電流，依據(jù)電磁感應(yīng)定律，此時線圈24產(chǎn)生強脈沖磁場。而依據(jù)楞次定律，鎂合金板材20產(chǎn)生一阻礙磁通量變化的感應(yīng)電流，相應(yīng)的產(chǎn)生一感應(yīng)磁場。根據(jù)左手定則，鎂合金板材20受到徑向向內(nèi)的沖擊壓力，當(dāng)鎂合金板材20達到壓力屈服點時，產(chǎn)生變形。

所述曲線模具21的表面特征滿足正弦曲線長度公式y(tǒng)＝Asin(Bx)。

本實施例使曲線模具21表面特征滿足正弦曲線長度公式的目的在于：1、上述正弦曲線族方便模具的制作，節(jié)約成本；2、保證整個鎂合金板材20的變形是相對均勻的，且可以針對鎂合金板材20的方向性進行調(diào)整，即，使鎂合金板材20的軋向與曲線模具21曲線的軸線方向呈一定角度，從而可以控制鎂合金板材20的方向性，可以增強某一個方向的塑性也可以均勻兩個方向的塑性。經(jīng)過上述優(yōu)化，可以避免在室溫下，如采用其他曲線導(dǎo)致的鎂合金板材20出現(xiàn)局部區(qū)域的變形半徑過大而導(dǎo)致開裂。

以鎂合金板材20變形量為10％為例，依據(jù)公式y(tǒng)＝Asin(Bx)，式中x是板料的原始長度，y是板材料變形后長度，從而計算出在當(dāng)前鎂合金板材的不同A、B取值。其中A＝1，B＝0.6568；A＝2，B＝0.3258；A＝3，B＝0.2190，通過鎂合金板材本身的延伸率判定A、B值的組合，塑性差的鎂合金板材，選用A值??；塑性強的鎂合金板材，選用A值大。

較佳的，在進行第一次加工時，其鎂合金板材20的變形量控制在設(shè)定的5％-10％，最優(yōu)的，選擇為10％。將第一次加工的形變量設(shè)定在5％～10％的目的在于，通過大量實驗證明，當(dāng)?shù)谝淮涡巫兞康陀?％時，鎂合金板材20會有孿生程度低且不均勻的情況，對塑性的改變影響較小。而當(dāng)?shù)谝淮涡巫兞扛哂?0％時，鎂合金板材20容易產(chǎn)生斷裂或開裂現(xiàn)象，因此，本實施例中，將第一次加工的變形量控制在設(shè)定的5％-10％。

S30：將鎂合金板材放入平板模具，采用電磁力進行二次加工。

將鎂合金板材20放置于平板模具(未圖示)，重復(fù)步驟S20中的充電以及放電過程，使鎂合金板材20在電磁力的作用下，由第一次加工的曲面恢復(fù)成為平面。

本實施例利用電磁成形的高應(yīng)變速率變形的方法提高鎂合金板材內(nèi)的孿晶比例，利用兩次微變形，破碎因常規(guī)軋制導(dǎo)致的強基面織構(gòu)的組織狀態(tài)，從而從根本上改變鎂合金板材的室溫成形性能。

根據(jù)鎂合金變形機理，當(dāng)變形溫度低，變形速度極快時，孿生成為塑性變形的主要機制。在密排六方結(jié)構(gòu)的金屬中，由于可啟動的滑移系較少，孿生對金屬的塑性流動行為影響很大。孿生時所發(fā)生的切變可均勻地波及整個孿晶帶，從而改變晶粒取向，利用孿生對塑性變形的貢獻弱化了鎂合金的各向異性，提升鎂合金板材的室溫成形性能。

由于全部過程為室溫狀態(tài)，從而避免了均勻化處理等工序，提高了鎂合金板材的制備效率。

同時，利用電磁成形這一高應(yīng)變速率的制備方法，可以實現(xiàn)自動化控制，從而擺脫了常規(guī)軋制供貨的鎂合金板材無法直接用于成形的局限，拓展了鎂合金板材的生產(chǎn)和應(yīng)用。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型?？傊?，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。