[发明专利]一种镁合金管材的冷加工成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金管材的加工方法，具体涉及一种镁合金管材的冷加工成型方法。

背景技术

金属镁的密度低，为铝的2/3，钢的1/4，和其他金属材料相比，镁合金具有比强度、比刚度高，导热性、减震性好且易回收等特点，越来越多的镁合金材料被用于航空、航天，交通工具，通讯器材、电子类产品等领域。这些镁合金包括纯Mg、AZ21、AZ31、AZ91、AZ91D、AZ80、AZ63、M1、AE21、WE43、LAE442等含有Al、Zn、Mn、Zr、Li、Ca、Sn、Mo、Y、La、Ce、Nd以及其他微量元素，抗拉强度≥180MPa，延伸率≥8％，常用的镁合金管材外径尺寸Φ6～Φ115mm，壁厚0.6～4.5mm。

由于镁合金室温下的塑韧性较差，市场上可以提供的主要为热加工或铸造产品，包括板、棒、管、丝、铸件等产品。其中，镁合金管材加工通常采用热挤压方式一次成型，然后以热挤压管材形式供货。由于受到挤压设备及模具尺寸的限制，镁合金挤压管坯的最小外径尺寸为13.5mm左右，材料力学性能、几何尺寸精度及外观质量较差，因而无法满足航空、航天等高技术领域对精密设备中复杂零部件等产品的需求，限制了镁合金在国防、民用等诸多领域的应用与发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种工艺简单、成本低镁合金管材的冷加工成型方法，以使变形镁合金的冷加工成形得以实现，进而得到力学性能优良、尺寸精确、表面质量高的冷轧镁合金管材。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种镁合金管材的冷加工成型方法，将镁合金热挤压管坯或真空热处理后的镁合金铸造管坯，通过三辊冷轧机冷轧加工制成镁合金管材，其特征在于所述管坯送进量为5～15mm/次，冷轧机工作机架行程速度15～30次/分，冷轧时，每道次变形量控制在5％～25％之间，冷轧镁合金管材累计变形量不超过45％；每道次相对减壁量与相对减径量之比控制在0.8～3.2之间；将经过冷加工硬化后的镁合金管材放入真空热处理炉或含有保护气氛下的管式电阻炉中，进行再结晶退火中间热处理，所述中间热处理温度为200℃～450℃，保温0.5～14小时，经空冷或炉冷后即加工成退火态镁合金管材。

所述保护气氛为氩气保护气氛。

所述退火态镁合金管材外径尺寸为Φ6～Φ115mm，壁厚为0.6～4.5mm，长度≥1000mm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明加工方法简单、易行，成本低，且在加工过程中，较少或不产生料头等材料损失现象；利用轧机轧辊的径向与周向(即管材环向)压应力和轴向拉应力使镁合金管材内部组织充分破碎而产生均匀塑性变形，同时设计和控制镁合金管材适当的加工及热处理工艺，使变形镁合金的冷加工成形得以实现，进而得到力学性能优良，尺寸精确、表面质量高的冷轧镁合金管材。

下面通过实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不仅仅限于以下实施例。

具体实施方式

实施例1

镁合金AZ31管材Φ125×4.5mm冷加工至Φ100×3.0mm：

选择Φ125×4.5mm镁合金AZ31铸造管坯，通过真空热处理，设定温度250±10℃，保温12小时热处理调质后，使管坯组织呈等轴晶，平均晶粒尺寸约30μm。选择LD120冷轧机对管材进行冷轧，管坯送进量选择7～10mm/次，工作机架行程速度22～25次/分。第一道次轧制选择Φ115mm轧辊并匹配Φ107mm芯头，控制道次变形量ε约为18.1％，相对减壁量与相对减径量之比Q值约为1.4。第二道次选择Φ105mm轧辊、Φ98mm芯头，控制道次变形量ε约为20.0％，相对减壁量与相对减径量之比Q值约为1.4。第三道次选择Φ100mm轧辊、Φ94mm芯头，控制道次变形量ε约为18.1％，相对减壁量与相对减径量之比Q值约为3.0。中间热处理制度为：选择氩气保护马弗炉，在220±10℃下保温2h，空冷退火。中间退火后，管材性能如下：抗拉强度(Rm)：240～270MPa；屈服强度(Rp0.2)：160～180MPa；延伸率(A)：8～11％。金属材料冷加工后普遍存在内应力和组织硬化现象，导致材料塑性降低，阻碍加工进行。这时，对材料进行中间热处理，用以消除材料的内应力和恢复其塑性，以便加工继续进行。

实施例2

镁合金AZ31管材Φ70×3.0mm冷加工至Φ60×2.0mm：