[发明专利]一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金材料加工技术领域，涉及一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法。

背景技术

随着我国航空航天高端装备制造业的发展，要求筋板类零件既能满足结构及材料的轻量化，又要保证构件良好的机械性能，这对精密成形高性能筋板类零件提出了更高的要求。而镁合金作为迄今为止最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高、屏蔽效能佳、阻尼系数大等优异性能，被誉为“21世纪的绿色工程材料”，在航空航天等领域都具有广阔的应用前景，尤其在该领域大量采用的筋板类零件方面拥有不可比拟的优势。但是镁合金具有密排六方结构，与其他合金相比结构对称性较低，室温变形仅限于基面滑移系，变形过程中极易产生变形织构，导致其难于在室温下塑性变形，对于力学性能要求高及形状复杂高筋薄腹板类零件的成形更是困难。此外，镁合金对变形温度较为敏感，在锻造成形高筋薄腹板类零件时，温度急剧下降，导致变形抗力迅速增大，塑性急剧降低，使得采用常规锻造方法难以成形。并且，常规锻造工艺通常采用先制坯后机械加工的方法，获得最终产品的形状及尺寸。在锻造制坯中，锻件设计需成倍增加材料余量，以降低锻件的复杂程度，导致后续机械加工过程中材料的大量浪费，材料利用率极低，极有可能造成高筋薄腹板类零件内部流线被切割，使得零件的抗疲劳及抗腐蚀能力降低，故难以满足关键构件高性能的要求。

因此，这就需要采用等温锻造技术用于显著改善镁合金的塑性和流动性，降低锻造过程中变形抗力。由于等温锻造成形过程的变形速度较低，使得最终成形零件的微观组织和综合性能均有良好的均匀性和一致性；且采用等温锻造方法能够生产出无需后续机械加工的净型锻件，可保证高筋薄腹板类零件的内部流线不被破坏，维持高筋薄腹板类零件的优异性能。因而，研究一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法意义重大，可用于实现典型镁合金高筋薄腹板类零件的高性能成性及轻量化成形。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服现有技术中的不足，提供一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法，获得直径大于等于530mm、最大水平投影面积大于等于0.2m²、筋部高宽比大于等于3.5、腹板厚度小于等于20mm、组织均匀及综合性能优异的镁合金高筋薄腹板类零件，实现大尺寸镁合金筋板类零件的锻造，并且等温锻造过程中锻件无褶皱及开裂现象发生，其中高筋处可以一次成形，流线形保持完整，后续基本无需机械加工。另外，本发明中的镁合金等温锻高筋薄腹板类零件具有较高的室温力学性能。

本发明一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法所采用的技术方案是：根据设计的毛坯尺寸将原始挤压棒材机械加工为锻造所需的坯料，加热至270℃～300℃保温后，在270℃～300℃下进行等温锻造墩粗预成形，取出墩粗圆饼件进行冷却；对墩粗圆饼件加热至260℃～270℃保温后，墩粗圆饼件涂覆润滑剂，在260℃～270℃下进行等温锻造快速成形，取出快速成形件；快速成形件涂覆润滑剂，在260℃～270℃下进行等温锻造超塑性成形，取出超塑性成形件后冷却，得到成品。

本发明一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法所述原始挤压棒材的抗拉强度为190～200MPa，屈服强度为210～220MPa，延伸率为5.5％～6.0％。

本发明一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法，所述的锻造坯料无明显裂纹、缩孔及杂质等缺陷。

本发明一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法，所述的等温锻造所用模具与模座基准面间隙≤0.3mm，墩粗预成形上下模具为平模，快速成形及超塑性成形模具为成形模具。

本发明一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法，所述的保温为通过电阻加热炉对包裹保温棉的坯料加热保温2h，利用等温成形加热装置对模具加热保温2h，其中模具温度和坯料的加热温度相同。

本发明一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法，所述的取出成形件为等温锻造压力机卸载压力并回程，上模具开启上行，借助夹持工具将成形件从下模具中取出。

本发明一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法，所述的墩粗预成形下压速度为0.5mm/s～1mm/s，变形量为66.7％。

本发明一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法，所述的冷却为空冷至室温。

本发明一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法，所述的墩粗圆饼件涂覆润滑剂为只在成形筋板类零件高筋的上下模具部分处均匀涂覆润滑剂。

本发明一种镁合金高筋薄腹板类零件的等温锻造方法，所述的快速成形下压速度为0.25mm/s。