[发明专利]一种细晶镁合金管塑性加工方法

说明书

本发明公开一种细晶镁合金管塑性加工方法，属于镁合金管材制造领域。它采用连续局部塑性成形工艺，在变形过程中对镁合金管坯进行激光局部加热；在应变梯度和温度梯度的共同作用下，促进镁合金的动态再结晶，实现管材晶粒的细化，使管材的力学性能得到提高。本发明工艺稳定性好、工艺装备简单、工艺流程短，且生产成本低。

技术领域

本发明属于镁合金管材制造领域，尤其是一种细晶镁合金管塑性加工方法。

背景技术

作为结构材料，在同等单位体积的情况下，镁合金的质量最小，同时该材料具有较高的比刚度和比强度，优异的电磁屏蔽性和阻尼性能，良好的导热性和尺寸稳定性，以及易于加工成形和回收等优点，被誉为“21世纪的绿色工程金属”。随着镁合金在交通运输和电子电器等行业应用的增多，镁合金的研究进入了一个全新的阶段。

虽然镁资源十分丰富，但镁合金的力学性能和变形能力成为限制其应用推广的瓶颈。细晶强化是通过细化晶粒来提高金属材料的力学性能，是镁合金强化的主要方法之一。目前主要采用大塑性变形工艺，如等通道变形挤压和连续多道次轧制等进行细晶镁合金的制备。公开号为CN102925831A的专利提出了采用等通道挤压法制备细晶稀土镁合金板，公开号为CN13196761161A的专利提出在轧制过程中采用电脉冲电流诱发变形组织静态再结晶制备细晶镁合金板，但仍然存在着工艺过程复杂、生产成本较高的问题。此外，上述工艺主要集中在细晶镁合金板材的制造方面，未见细晶镁合金管的制备方法。公开号为CN107138548A的专利提出了一种采用往复挤压的方式成形超细晶镁合金管的方法，但成形工艺复杂，成形工艺装备适应性差，生产效率低。

发明内容

为解决现有技术存在主要集中在细晶镁合金板材的制造方面以及工艺过程复杂、工艺装备适应性差和生产成本较高的问题，本发明提供一种细晶镁合金管塑性加工方法，采用连续局部塑性成形，同时通过激光的快速加热和快速冷却，在镁合金管坯上形成具有温度梯度和应变梯度的局部变形区，促进镁合金的动态再结晶，以获得组织均匀的细晶镁合金管，达到提高镁合金强度和韧性的目的。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种细晶镁合金管塑性加工方法，它包括如下步骤：

步骤一，根据所需成品镁合金管的壁厚要求，选取镁合金管坯的几何参数和塑性加工参数；

步骤二，将镁合金管坯套接到模具上，用固定装置固定镁合金管坯，使其与模具无相对转动，模具固定在主轴上；

步骤三，设置工作头的起始加工位置，同时设定激光加热头的起始加热位置和角度，使二者在主轴轴向保持预设距离Δ，并分别设置激光加热头和工作头的加工轨迹；

步骤四，设定激光加热参数，包括离焦量和输出功率，

步骤五，设定塑性加工参数，包括主轴转速和道次减薄率；

步骤六，启动主轴带动模具转动，镁合金管坯随模具转动，激光器出光，所输出激光束通过激光加热头辐照到镁合金管坯表面，材料吸收激光，在镁合金管坯上形成局部加热区，工作头挤压镁合金管坯的局部加热区；同时，测温装置监测局部加热区的温度，通过改变激光器的功率来控制材料的加热温度；

步骤七，激光加热头和工作头按预设轨迹进给，镁合金管坯随主轴不断转动，激光加热头不断地对镁合金管坯加热，工作头对镁合金管坯上的局部加热区不断地进行碾压，直至镁合金管坯的待加工部分成形完毕，激光器停止出光；

步骤八，采用多道次加工时，重复步骤三至步骤七，直至镁合金管坯的几何尺寸达到所需要求；

步骤九，切除成形的镁合金管的未变形区。