[发明专利]一种镁合金挤压型材热矫直-时效一体化处理方法及其装置

说明书

一种镁合金挤压型材热矫直‑时效一体化处理方法及其装置，该装置包括：基座，其顶面沿长度方向设有导轨；拉伸矫直机，包括两辆小车，设于基座导轨上两端，小车上分设可导电夹头；绝热保温箱，设置于基座上，位于两辆小车之间；绝热保温箱包括上、下箱体及通入绝热保温箱内的热风导入、导出管道、热风发生器；下箱体内设可升降的支撑平台、升降调节驱动装置；控制器，小车、直流电源发生装置、热风发生器、驱动装置均连接控制器。本发明解决了加热效率不高、加热型材均匀性不好、加热前的挤压型材自重易导致挠度增加，以及时效处理时间流程长、时效后型材又发生弯曲现象等一系列问题，并实现拉伸矫直和时效处理工艺一体化加工处理。

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，具体涉及一种镁合金挤压型材热矫直-时效一体化处理方法及其装置。

背景技术

镁合金作为轻金属结构材料，在汽车、轨交、航空航天等领域具有广泛的应用前景。热挤压是镁合金塑性变形加工方式中最主要的方式之一，通过挤压可得到各种板棒材、管材和型材，包括外轮廓复杂的空腔体的各类型材。在挤压镁合金管材、棒材和型材过程中，由于各种工艺条件限制，常因为坯料内部组织均匀性不好、温度分布的不均、模具设计偏差等众多因素，已经挤压后在外力的作用和冷却速度不均匀等影响下，使得挤压型材制品发生弯曲或扭曲，其直线度往往并不理想，严重影响成品率，为了获得尺寸精度满足使用要求的挤压型材必须对其进行矫直。

由于工业应用时对合金制品表面质量要求较高，为减少镁合金挤压型材表面划伤，一般需要采用矫直机进行张力矫直；尤其是具有复杂断面的合金型材，比较适合的为拉伸矫直。但镁合金在常温下拉伸变形抗力大、塑性变形能力差，当材料原始弯曲度较大时，若采用室温拉伸矫直，其矫直回弹大有时甚至导致材料断裂。因此需要将镁合金材料加热到一定温度才能进行拉伸矫直。

矫直后的挤压型材为了进一步提高挤压型材的力学性能，往往还需要进行时效热处理，即在某一温度下通过保温一定时间后，在型材的内部组织中形成系列细小弥散的强化相等来进一步提高型材的强度水平。

镁合金挤压型材加热通过矫直机构进行矫直，然后在时效炉中进行时效热处理，最终获得相应的挤压型材产品。

对比镁合金材料拉伸矫直的加热方式，目前镁合金材料的拉伸矫直设备主要有两大类：

1、将镁合金材料先放入加热炉中加热至预定温度，再将其转移到拉伸矫直机上进行拉伸矫直。

该工艺的主要问题是：从加热炉取出后转移到拉伸矫直机的过程中，由于镁合金的热传导性较好，材料本身的温度下降极快，因此不得不提高前段的加热温度值。该方法增加能耗，工序繁多，增加生产成本，而且材料易产生热变形，材料的组织在过高温度下易发生晶粒长大，导致材料性能严重恶化。

2、在拉伸矫直机上对镁合金材料进行在线加热和矫直，当前主要方式如下：

⑴电阻炉加热方式：为拉伸区域外置一个加热腔体，即将挤压型材的整个拉伸矫直区域置于电阻加热炉中整体电阻加热。如中国专利申请号201710455959.8提出的拉伸矫直机，外腔壁布置电阻丝进行加热，其加热原理是由外壁向中心进行辐射传热。该方法的主要问题是：若待矫直的镁合金材料的弯曲度比较大时，原弯曲挠度大的部分距腔壁近，受到热辐射量高，温度偏高，而接近中心线的部分距腔壁远，受到的热辐射量少，温度偏低，因此也必将导致整个材料的加热不均，型材的整体受热均匀性较难保证，拉伸矫直时由于温度不均导致矫直效果不理想。同时，电阻加热的时间一般比较长才能达到拉伸矫直所需的预热均温温度，加热效率较低，因此受到很大的限制。

⑵直流电加热方式：在两端夹具上增设正、负电极，将镁合金材料作为电阻，采用低电压大电流的方式将镁合金材料加热到所需温度再进行拉伸矫直，如中国专利申请号201110194347.0用于镁合金挤压材在线加热矫直工艺的拉伸矫直装置、中国专利申请号201210392031.7镁合金快速时效与拉伸矫直同步复合工艺等，都是用这种方式。该方法的主要问题是：