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镁合金锻造工艺流程

浏览:225 发表时间:2020-05-12 09:44:22

镁合金锻造工艺流程

(1)坯料准备

镁合金锻造用的原材料有铸锭和挤压毛坯。为了保证毛坯在锻造时具有较高塑性以及保证成品零件具有必要的力学性能,大多数情况下都采用挤压毛坯。在锻造大型模锻件时,由于采用大截面的挤压毛坯有困难,才采用铸锭作为锻造毛坯。

目前镁合金铸锭多采用半连续浇注的方法制造。半连续浇注由于结晶速度高,铸锭的结晶组织比较均匀,柱状晶区域不大,铸锭中化学成分均匀,氧化膜和夹杂少。此外,铸锭的补缩条件好,中心没有疏松,因此沿整个橫截面都具有较高的塑性。

镁合金铸锭宏观组织的均匀程度还与合金中所含合金元素种类和含量有关,例如,镁锰系合金(MB1 MB8)在铸锭结晶时,形成柱状晶和粗大结晶组织的倾向性较大,对MG-CE系合金(MB14)而言,CE和MG形成高熔点的金属间化合物MG9CE,细小分散的MG9CE质点可作为结晶时的核心而细化晶粒,并在晶界上起着阻碍柱状晶长大的作用,从而柱状晶区域不大且结晶组织均匀。

镁合金中所含的氯化物,氧化物和氮化物等非金属夹杂,会使金属完整性受到局部破坏,降低合金的塑性,并在半成品锻件和模锻件中形成缺陷,另外,镁合金具有吸氢特性,在熔炼和浇注时,镁合金中有大量溶解的氢气随着铸锭缓慢冷却而析出,导致铸锭内形成气泡,大大降低合金的力学性能,特别是伸长率和断面收缩率,因此,为了保证镁合金铸锭的质量,除了用半连续浇注的方法外,还必须严格控制熔炼和浇注条件。

镁合金挤压坯料的各向异性较铝合金的严重,为了获得力学性能均匀的锻件,应尽可能减少挤压坯料力学性能各向异性,并在锻造过程中采用“十字”锻造法,使毛坯交替地进行镦粗和拔长,调整毛坯中的晶体取向,使各个方向力学性能均匀。

镁合金下料可在圆盘锯或车床上进行,而不宜采用剪床下料,以防在切口处形成裂纹,除了MB2 MB15外,一般不推荐在热态下剁切,铸锭在锻造前应进行表面机械加工,对坯料或棒料也应检查并消除表面缺陷,以防在锻造中开裂,MB15挤压棒中常有粗晶环,锻前应进行扒皮,由于镁屑易燃,下料速度应缓慢,切削时不用润滑剂和冷却液,以防镁屑燃烧和毛坯受到腐蚀,切屑要单独存放,工作场地要清洁,以防爆炸。

(2)锻前加热

镁合金锻造时锭坯和模具的推荐加热温度规范,若采用铸锭做锻坯,则锻造温度范围比采用挤压坯时的窄40—100K。在模锻中镁合金锻造稳定范围较窄,并且模具温度比锭坯温度低50-100K。

(3)润滑

镁合金热锻时一般使用矿物油作润滑剂,或将石墨系物资分散于两者混合的乳化介质中作为润滑剂使用,镁合金的锻造温度在623-723K范围内,媒介子是水或乳化物,涂覆时润滑剂成球状,不能均匀涂覆,如添加若干矿物油,便可在上述温度范围内充分地使用,矿物油燃点范围在493-603K之间,燃点过低,则涂覆过程易燃烧,涂覆不均匀,如果燃点过高,则黏度增大,流动性下降,涂覆困难,模锻ZK60镁合金时,常常使用如下成分的润滑剂,结晶化石墨8%-10% 氮化硼1.0%-1.3%,硅酸钠0.3%,矿物油余量(燃点523K)实验结果表明镁合金锻件尺寸精度和表面状态均良好。

不论使用何种润滑剂,关键在于润滑剂要均匀涂覆,不能有空白或润滑剂堆积,锭坯经部分锻造后,通常对模具进行二次轻度润滑,有时还可以在锻造前将锭坯侵入润滑剂中,模具温度较低时,使用含水的胶态石墨作为润滑剂有助于净化工作环境,锻造件上残留润滑剂时容易腐蚀,应该完全清洗,一般采用在363-373K的NAOH水溶液中20分。

(4)锻件的冷却

锻件的冷却是指锻件从终锻温度出模冷却到室温,如果冷却方法选择不当,锻件可能因为产生裂纹或白点而报废,也可能延长生成周期而影响生成率,热加工后,制品的冷却方式会直接影响材料的力学性能,模锻后的镁合金锻件应立即在水或空气中冷却,以保证零件各个截面上形成比较均匀细小的晶粒,在随后的时效处理中从固溶体中沉淀析出,可提高锻件的强度和硬度,而伸长率并无显著下降,通常情况下国内MB2.MB5 MB7 MB15镁合金锻造后在空气中冷却。

(5)锻件的氧化处理

大部分镁合金抗腐蚀能力很低,所以在锻造时,如果工序之间的停留时间超过两周以上或锻后不能及时进行机械加工的锻件,需要进行氧化处理,以防锻件表面锈蚀,受腐蚀的锻件表面有斑疤或小黑点,深浅不一,用常规酸洗方法无法清除,腐蚀后的锻件在进行锻造时容易在小点密集处开裂,并向锻件体内扩展,造成废品氧化处理前需进行除油和酸洗,常用的镁合金锻件化学氧化溶液的配方及工艺,锻件在氧化槽中氧化处理后应立即在流动且洁净的室温冷水槽中清洗0.5-2min,然后用323-343K的热压缩空间或室温干燥的压缩空气将锻件吹干,经过氧化处理的锻件,表面上会形成一层金黄色的连续致密的氧化膜,如果没有后续的锻造变形工序或者不能及时进行机械加工,则锻件氧化后需涂油包装封存,未经涂油的锻件,保存期不超过1个月。

(6)切边

镁合金模锻件飞边的切除,通常采用带锯锯割和切边模热切两种方法,镁合金塑性低,对抗应力特别敏感,切边时很容易出现切边裂纹,从而常常成为锻造中的关键问题。

带锯切割适用于生产批量不大,形状较简单或尺寸大的镁合金锻件,采用带锯锯割飞边,不会产生切边裂纹,省去了切边模的制造,当用切边模切除飞边时,必须用小间隙或无间隙的模具,凹凸模之间的间隙愈大,在切割处产生的拉应力也愈大,特别是当温度低于488K时,不可避免地会产生切边裂纹,如果温度偏高,飞边会撕裂,将有飞刺残留在锻件上,如果温度偏低,则因塑性下降而产生切边裂纹,切边温度应在493-523K之间,生产上可以直接利用锻后余热,或者重新加热到523K切边,绝不可以在473K以下冲切,热切可以在淬火之前或淬火之后进行。

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