镁合金薄板气胀成型的方法 技术领域：
本发明涉及一种镁合金气压胀型的制造方法。
背景技术：
镁合金具有密度小、比强度高、减振性、机械加工性好、高电磁屏障、良好的铸造性和可回收等优点，是一种能够满足各种行业需求、发展前景极为可观的轻质合金材料，已被广泛应用于汽车、计算机、通讯及航空航天等众多领域。目前镁合金成型方法有压铸方法和半固态成型方法。压铸方法是把镁锭加热至液态后施加压力注入到模具型腔内，冷却后成型出镁合金制品。这种方法制出的镁合金压铸件，有较高的空洞问题，常需要大量的人工进行后处理，其合格率不理想。半固态成型方法是将镁粒加热到类似固态熔溶状态，而由螺杆送料射出至模具内，生产的零件合格率较高，但是设备成本相当高，且送料螺杆易磨损。这两种方法制成的制品在成型薄壁厚度上都有限制，成型厚度都大于1毫米。因此上述制造方法难以达到轻、薄、短小产品的要求，产品的毛边废料较多，制造成本较高。
发明内容：
本发明的目的在于利用镁合金在高温下塑性提高这一性质，提供一种成型压力小、成型尺寸不受限制、工艺实现较为方便，且能成型形状复杂零件的镁合金薄板气胀成型的方法。本发明是这样对镁合金薄板进行气胀成型的：a、将镁合金板料装入模具中，随后将板料加热至气胀成型温度200～400℃，保温时间为10～60分钟；b、在模具上施加压缩载荷；c、向模具内充入气体，充入气体的压力为0.1～0.8MPa，保压10～30分钟；d、继续向模具内增加气压，使其气压达到1～1.5MPa，保压10～30分钟，形成与模具型面相同的零件，最后经冷却脱模即成成品。本发明利用气胀成型方法生产镁合金零件，从而为镁合金材料成型提供了一种经济、有效、实用的生产技术，与现有技术相比，它具有如下有益效果：
(1)强度和刚度性能优良：由于本发明采用的板材晶粒细小，使成型零件的强度和刚度获得提高，与压铸件相比，其强度提高40～53％，如表1所示。
(2)成型性能好：在本发明合理工艺参数下(成型温度、成型压力、保压时间等)，由于热变形提高了镁合金材料的塑性，使材料的延伸率提高95～98.5％，成型壁厚比压铸件薄，如表1所示。
(3)成型精度高：采用本发明可以加工出一些形状复杂的薄壁构件，成型压力小，成型尺寸不受限制。
(4)工序简单，操作方便：采用气胀成型方法，可在省去凸模的条件下一次成型，无回弹，制造成本低。
表1
屈服强度，MPa 延伸率，％ 最小壁厚，mm
压铸件 140～180 5～8 1
本发明 300 100～350 0.2
提高 40～53％ 95～98.5％ -
附图说明：
图1是本发明加热过程的结构示意图，图2是胀型过程的结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：本实施方式是这样对镁合金薄板进行气胀成型的：a、加热过程：将镁合金板料装入模具中，随后将板料加热至气胀成型温度200～400℃，保温时间为10～60分钟，以保证板料受热均匀；b、加压过程：在模具上施加压缩载荷，使凹模、通气板与板料之间压合；c、胀型过程：向模具内充入气体，充入气体的压力为0.1～0.8MPa，保压10～30分钟，使板料向模具型腔内胀型；d、成型过程：继续向模具内增加气压，使其气压达到1～1.5MPa，保压10～30分钟，使板料逐步贴合在模具型腔的表面，直至完全充模，形成与模具型面相同的零件，最后经冷却脱模即成成品。所述镁合金板料的厚度小于等于1mm，晶粒尺寸小于10μm，在胀型过程中向模具内充入的气体为惰性气体或氮气，所述惰性气体为氦、氖、氩、氪、氙、氡。
具体实施方式二：本实施方式的板料采用1mm厚的Mg-Zn-Zr薄板4，晶粒尺寸为8μm。加热过程是在超塑成型机中进行(如图1所示)，超塑成型机由炉体2、在炉体2上方的压头1、与压头1相连接的盖板9、放在炉体2内部的支撑架7组成，成型模具结构由凹模3、通气板5、充气口8和通气管6组成，凹模3和通气板5上下设置，充气口8开在通气板5上，通气管6与充气口8连通。将通气板5放在支撑架7的上面，将板料4放在通气板5上，并把凹模3放在板料4上面。随后将板料4加热至成型温度300℃，保温30分钟，将压头1和盖板9向下移动，直至使凹模3、通气板5与板料4之间压紧；胀型过程中从通气管6向通气板5内充入气体为氩气，其压力为0.2MPa，保压20分钟，使板料4产生合适的塑性变形；在成型过程中，继续向通气板5内加气压至1MPa，保压10分钟，使板料完全充模(如图2所示)，最后成型阶段气压要合适，如气压过大，易使板料胀破，如气压过小，会导致板料充模不充分，影响成型件的精度；放出成型件10内的氩气，去掉压力，使成型件和模具随炉体2一同冷却至室温，在从模具中取出成型件。
具体实施方式三：本实施方式的板料采用0.8mm厚的Mg-Zn-Zr薄板4，晶粒尺寸为7μm。加热过程是在超塑成型机中进行(如图1所示)，将板料4放在通气板5上，并把凹模3放在板料4上面，随后将板料4加热至镁合金的成型温度300℃，保温30分钟，将压头1和盖板9向下移动，直至使模具凹模3、通气板5与板料4之间压紧；胀型过程中向通气板5内充入气体为氩气，其压力为0.1MPa，保压20分钟，使板料4产生合适的塑性变形；在成型过程中，继续向通气板5内加气压至0.9MPa，保压10分钟，使板料完全充模(如图2所示)；最后放出成型件10内的氩气，去掉压力，使成型件和模具随炉体2一同冷却至室温，在从模具中取出成型件。