關(guān)于鎂合金型材擠壓模具的設(shè)計與分析

馮紅芬

（山西聞喜銀光鎂業(yè)（集團）有限責(zé)任公司，山西 聞喜 043800）

在各類金屬當(dāng)中，鎂合金是最輕的金屬材料之一，具有很多方面的優(yōu)勢和特點，在諸多相關(guān)領(lǐng)域當(dāng)中，都能夠得到十分良好的應(yīng)用[1]。在鎂金屬的儲量方面，資源十分豐富，儲量僅次于鋁和鐵。在我國當(dāng)前的發(fā)展當(dāng)中，鎂合金的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)成為了一個十分重要的項目。而在鎂合金的應(yīng)用當(dāng)中，尤其是在鎂合金的壓鑄方面，也處于剛剛起步的階段。在鎂合金的塑形加工成型技術(shù)當(dāng)中，主要有鍛造、軋制、擠壓等技術(shù)，而鎂合金型材的生產(chǎn)，則需要采用擠壓的技術(shù)進行[2]。

1 鎂合金型材擠壓模具的工作原理和特點

在生產(chǎn)“目”字形、“日”字形、“田”字形界面鎂合金型材的過程中，需要應(yīng)用平面分流組合模具，具有可連續(xù)生產(chǎn)、加工簡單等優(yōu)勢。該模具的工作原理為，應(yīng)用實心鑄錠，擠壓機對其施加壓力，分流孔將金屬分為幾股金屬流，在焊合室匯集，在高壓高溫的狀態(tài)下被重新焊合。最后在模子和模芯之間的間隙中留出，最終形成空心型材或管材"。在設(shè)計鎂合金擠壓模具的時候，模具的中心通常為擠壓型材截面的質(zhì)心。在設(shè)計分流組合模的時候，要在模具的中心位置設(shè)置上模型芯，從而為填充和成型擠壓型材提供便利。如果鎂合金型材具有對稱的截面，則應(yīng)將模具中心和截面質(zhì)心重合[3]。

在平面分流焊合模當(dāng)中，金屬的流動主要分為正擠壓、側(cè)向擠壓焊合、空心構(gòu)件擠出等步驟。在分流階段，分流孔將鎂合金分流程幾股金屬，在焊合室當(dāng)中，金屬向心流動和基礎(chǔ)，然后焊合，最終由帶軸心的空心件進行正擠壓。在設(shè)計鎂合金型材分流擠壓模具當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)確保分流之后的鎂合金能夠順利的在焊合室當(dāng)中流動和焊合。同時，對模芯的強度方面也要加以注重，并且確保滿足設(shè)計規(guī)格和尺寸的擠壓型材。另外，設(shè)計模具的時候還要對結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇加以重視，從而確保模具良好的壽命和質(zhì)量。

2 鎂合金型材擠壓模具的設(shè)計

2.1 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在平面分流組合模當(dāng)中，主要包括分流孔、分流比、分流橋、工作帶、焊合室、模芯等設(shè)計要素，對于模具壽命、產(chǎn)品質(zhì)量等，都具有很大的影響。

在鎂合金型材擠壓模具的設(shè)計當(dāng)中，主要包括，上模、下模兩個部分。在上模當(dāng)中，主要包括模芯、分流橋、分流孔等，其中，焊合室的通道是分流孔、模芯的支撐由分流橋?qū)崿F(xiàn)，模芯的作用則是確保鎂合金型材內(nèi)腔尺寸、形狀等成型則。在設(shè)計下模的過程中，主要包括?？住⒑负鲜业?。其中，在分流孔當(dāng)中分開的不同金屬流，在焊合室當(dāng)中重新匯聚和焊合，而鎂合金型材的外部尺寸、形狀等，則是由?？仔纬傻?。在?？?、模芯等位置，都設(shè)置了專門的工作帶。在模芯、?？壮隹诘任恢茫沧鲇锌盏?。這樣，鎂合金在從?？琢舫龅倪^程中，不會受到阻礙，因而鎂合金型材內(nèi)外表面也不會損壞。

2.2 模具的材料選擇

在當(dāng)前的鎂合金型材擠壓模具的材料選擇方面，熱加工模具鋼是最為常用的材料之一。對于很多性能方面的要求，例如熱穩(wěn)定性、熱耐磨性、熱疲勞強度、熱強性等，熱加工模具鋼都能夠很好的加以滿足"。其中，亞共析奧氏體合金鋼是最為常用的材料之一，其具有0.3%到0.45%左右的含碳量。

在原材料質(zhì)量的提升，以及鋼.材熔煉、加工、鍛造、熱處理等方面的工藝優(yōu)化方面，也取得了較大的進步，例如采用了高純材料，利用了澆包熔煉法、電渣溶煤油、電弧二次重煤油等方法，應(yīng)用了真空熱處理、表面硬化處理、離子氮化處理、等溫鍛造等新的工藝和技術(shù)，使得模具材料的質(zhì)量得到了很大的提升。

3 鎂合金鑄錠固溶處理與擠壓工藝

3.1 AZ91鎂合金

AZ91鎂合金是-種性能十分良好的鎂合金，在其鑄態(tài)組織當(dāng)中，主要是大小均勻的等軸晶粒組織，晶粒的具有100um以上的平均尺寸，較為粗大。同時，還有很多較為粗大的枝晶存在于其金相組織當(dāng)中。

在380℃條件下，進行8小時的固溶處理，能夠提高晶界的清晰度，在析出相當(dāng)中，存在著很多不連續(xù)的網(wǎng)狀分布。隨著固溶溫度的提升，基于熱能作用，析出相會加速溶解，在表面能的作用下，未溶解的析出相會發(fā)生球化。隨著固溶溫度繼續(xù)升高，球形析出相溶解，晶粒會長大”，在固溶時間方面，隨著時間的增加，鎂合金鑄錠金相組織也會發(fā)生較大的變化，枝晶的偏析消除，在枝晶網(wǎng)胞間和晶界上，析出相將會溶解、球化、分裂。

3.2 ZK60鎂合金

ZK60鎂合金也是一種十分常用的鎂合金材料，在鑄造過程中，.其具有與AZ91鎂合金相似的晶粒組織，粗厚片狀析出相連續(xù)的分布在等軸狀晶粒的晶界上。ZK60鎂合金的鑄造態(tài)晶粒組織要比AZ91更加細(xì)小，同時具有更少的枝晶偏析。

在320℃的條件下，對其固溶處理10小時，金相顯微組織并不會發(fā)生顯著的變化，連續(xù)析出相也只會在某些區(qū)域產(chǎn)生分裂。同時，基體合金也會產(chǎn)生更為清晰的晶界。當(dāng)固溶溫度固定不變的時候，不同的固溶時間也會得到不同的效果。例如，在480C的條件下，經(jīng)過3小時的固溶處理，非平衡析出相的數(shù)量將會大幅降低，析出相的形貌也會轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則片狀和點狀的形態(tài)。在5小時到10小時的固溶處理后，雖然均勻化過程會有所減慢，但同時也會產(chǎn)生更為顯著的變化。如果固溶處理時間增加到15小時，枝晶偏析將會完全消除，析出相也會全部溶解。

4 結(jié)論

作為當(dāng)前一種重要的金屬材料，鎂合金型材在很多領(lǐng)域當(dāng)中都發(fā)揮著極大的作用。在鎂合金型材的生產(chǎn)加工當(dāng)中，擠壓模具是最為關(guān)鍵的設(shè)備。

因此，在鎂合金型材擠壓模具的設(shè)計當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對其結(jié)構(gòu)和材料加以重視。在工藝方面，也要注重固溶溫度和固溶時間的影響。