本發(fā)明涉及一種大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，屬于鎂合金材料成形。

背景技術(shù)：

1、鎂合金作為一種新型的輕量化材料，在航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著新型裝備的持續(xù)研制開發(fā)以及既有型號的升級換代，對大規(guī)格、高綜合性能鎂合金鍛件的需求不斷增加。鎂合金因其自身獨特的六方結(jié)構(gòu)特性，無法在室溫環(huán)境下進行變形，必須在高溫條件下開展塑性加工。然而，鎂合金在高溫狀態(tài)下的變形加工窗口極為狹窄，導(dǎo)致了工藝控制的難度較大，鍛件制備工藝變得復(fù)雜，成品率處于相對較低的水平。由此可見，探索合適的鍛造方式是提升鎂合金綜合性能、滿足用戶需求的關(guān)鍵。

2、專利cn107034400a公開了一種消除大規(guī)格aq80m鎂合金承載構(gòu)件各向異性的鍛造工藝，設(shè)計了一種針對aq80m鎂合金的鍛造加工方法，采用均勻化熱處理后先進行擠壓開坯再進行鍛造的方法，該鍛造方法主要強調(diào)是沿著z、y和x方向進行壓縮變形，配合著中間退火，最終實現(xiàn)具體規(guī)格鎂合金鍛件的制備，可見三向鍛造工藝對提高鎂合金性能具有極為重要的作用。

3、當(dāng)前，鎂合金鍛造工藝普遍需要更大規(guī)模的設(shè)備、更嚴格的變形溫度條件以及更多次的回爐熱處理，旨在實現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)更加均勻。然而，實際中大型鎂合金鍛造設(shè)備數(shù)量稀少，且常與鋁合金共用，這使得在具體實施時，工藝把控和方案調(diào)整存在顯著局限性，難以達到理想狀態(tài)。此外，由于鎂合金的應(yīng)用遠不及鋁合金成熟穩(wěn)定，現(xiàn)有的鍛造工藝多處于探索階段，并且在實際操作中，鋁合金的制備加工經(jīng)驗應(yīng)用于鎂合金鍛件制備時效果相對有限。綜上所述，開發(fā)鎂合金鍛件制備加工工藝既緊迫又必要。

4、現(xiàn)有的鎂合金鍛件加工技術(shù)大多具備相似工藝特點，如強調(diào)鍛造過程中的回爐操作、限制鍛造過程中的累積變形量、嚴格控制鍛造過程中砧板溫度等，這些對鎂合金鍛造固然重要，但砧板與鎂合金表面的摩擦極有可能引發(fā)鍛造開裂，而且鍛造過程中鍛件與砧板的接觸會在很大程度上導(dǎo)致溫度下降。因此，開發(fā)一種具有弱摩擦效應(yīng)且保證溫降較小的易操作鍛造工藝，對提升鎂合金鍛件制備加工水平具有至關(guān)重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，以提高鎂合金鍛件的制備加工能力，實現(xiàn)鎂合金制備在未來新型裝備上的應(yīng)用，達到輕量化的設(shè)計目的。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，包括如下步驟：

4、（1）對鎂合金鑄錠進行均勻化熱處理和擠壓，擠壓比控制在3~6，隨后將擠壓后的坯料加熱至均勻化熱處理溫度以上，保溫3~5h；

5、（2）將擠壓坯料置于加熱后的砧板上，一次鍛造成餅形鍛件，隨后，將鍛件進行打方滾圓，形成軸徑比為2:1~3:1的鍛棒；

6、此處的打方滾圓即實現(xiàn)形態(tài)的換向，原來的擠壓方向變?yōu)槎滔颍ㄐ碌膹较颍?，原來徑向方向變?yōu)殚L向（新的軸向）；

7、（3）將鍛棒置于上、下模具之間采用旋進式鍛造方式進行多道次鍛造，上、下模具截面形狀均為凸字形，后一次鍛造與前一次鍛造之間保證不在同一平面，且鍛造軌跡整體呈螺旋線形狀，直至完成鍛造；

8、（4）將鍛造后的坯料進行高溫退火，退火溫度為均勻化熱處理溫度的95%以上，退火時間為0.5~3h；

9、（5）將退火后的坯料進行三向鍛造形成預(yù)制坯料，后續(xù)擠壓形成最終的鎂合金構(gòu)件；

10、（6）將最終的鎂合金構(gòu)件進行四級冷卻至室溫，再在液氮環(huán)境下保持5~10h，隨后快速升溫至室溫，并進行時效熱處理，完成鍛件的制備。

11、優(yōu)選地，在所述步驟（1）中，鎂合金鑄錠直徑為500~800mm，高度為500~2000mm。

12、優(yōu)選地，在所述步驟（2）中，砧板溫度與鎂合金坯料溫度差為50~100℃，鍛造速度控制在15~30mm/s，并且變形量控制在40~60%。

13、優(yōu)選地，在所述步驟（3）中，所述上、下模具結(jié)構(gòu)相同，對稱布置在鍛棒上下兩側(cè)，所述上、下模具的頂端凸面寬度為整體寬度的三分之一，突出部分的高度與底部的高度一致。

14、優(yōu)選地，在所述步驟（3）中，每次鍛造下壓量為10~30%，鍛造速度為15~20mm/s，每次鍛造后將鍛棒旋轉(zhuǎn)15~30°，同時向前推進4/5凸面寬度，以此不斷旋轉(zhuǎn)推進鍛造。

15、優(yōu)選地，在所述步驟（5）中，所述后續(xù)擠壓為正擠壓、模鍛或者反擠壓。

16、優(yōu)選地，在所述步驟（6）中，四級冷卻依次為氣冷、霧冷、溫水冷和冰水冷。

17、本發(fā)明的有益效果：

18、根據(jù)本發(fā)明的大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，1.選用擠壓開坯后的鎂合金進行后續(xù)鍛造，有利于鍛件的制備，防止開裂。2.選用凸形模具進行多道次鍛造，有利于集中于一點變形，減少了整個砧板直接接觸鍛件形成的摩擦力以及與砧板接觸過程中發(fā)生的溫降問題。3.采用本發(fā)明的旋進式鍛造方案，可以減少整體變形風(fēng)險，特別是在鍛造過程中局部材料為了適應(yīng)整體變形而導(dǎo)致的組織過變形問題，降低了開裂的風(fēng)險，另外，在變形過程中后端變形可以給前端已變形材料一定的時間，有助于位錯運動，對發(fā)生再結(jié)晶或回復(fù)起到促進作用，進一步降低了開裂風(fēng)險。4.與其他直接進行多向鍛造的方法相比，本發(fā)明所設(shè)計的旋進式鍛造方案增加了整體的變形程度，更為有利的實現(xiàn)了組織的均勻性。

技術(shù)特征：

1.一種大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，其特征在于，在所述步驟（1）中，鎂合金鑄錠直徑為500~800mm，高度為500~2000mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，其特征在于，在所述步驟（2）中，砧板溫度與鎂合金坯料溫度差為50~100℃，鍛造速度控制在15~30mm/s，并且變形量控制在40~60%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，其特征在于，在所述步驟（3）中，所述上、下模具結(jié)構(gòu)相同，對稱布置在鍛棒上下兩側(cè)，所述上、下模具的頂端凸面寬度為整體寬度的三分之一，突出部分的高度與底部的高度一致。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，其特征在于，在所述步驟（3）中，每次鍛造下壓量為10~30%，鍛造速度為15~20mm/s，每次鍛造后將鍛棒旋轉(zhuǎn)15~30°，同時向前推進4/5凸面寬度，以此不斷旋轉(zhuǎn)推進鍛造。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，其特征在于，在所述步驟（5）中，所述后續(xù)擠壓為正擠壓、模鍛或者反擠壓。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，其特征在于，在所述步驟（6）中，四級冷卻依次為氣冷、霧冷、溫水冷和冰水冷。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大規(guī)格鎂合金多維協(xié)同強塑成形工藝，包括如下步驟：（1）對鎂合金鑄錠進行均勻化熱處理和擠壓，隨后將擠壓后的坯料加熱至均勻化熱處理溫度以上，保溫3~5h；（2）將擠壓坯料一次鍛造成餅形鍛件，再進行打方滾圓形成軸徑比為2:1~3:1的鍛棒；（3）將鍛棒置于上、下模具之間采用旋進式鍛造方式進行多道次鍛造，上、下模具截面形狀均為凸字形；（4）將鍛造后的坯料進行高溫退火；（5）將退火后的坯料進行三向鍛造，并擠壓形成最終的鎂合金構(gòu)件；（6）將最終的鎂合金構(gòu)件進行四級冷卻至室溫，再在液氮環(huán)境下保持5~10h，隨后升溫至室溫，并進行時效熱處理。本發(fā)明能夠提高鎂合金鍛件的制備加工能力，實現(xiàn)在未來新型裝備上的應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：馬鳴龍,李一偉,李永軍,鐘晨,孫昭乾,石國梁,袁家偉,李興剛
受保護的技術(shù)使用者：有研工程技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8