一种采用半熔挤压法制备镁合金板生产线及其工艺

摘要

本发明涉及一种采用半熔挤压法制备镁合金板生产线，包括进料装置、旋转式挤压机、挤压模具和镁合金板加工装置。进料装置包括进料筒1、进料阀门2和氩气输送装置3。旋转式挤压机包括挤压机壳体4、压料螺旋杆5和加热器6。挤压模具包括模具体7、管状型腔8、型腔保温装置9、阀门10和冷却装置11，模具体7上设置若干排气孔12。镁合金板加工装置包括切割部件13、扩缝部件14、展平滚轮组15和同步整压装置16。本发明的镁合金板生产工艺是与上述生产线配套的镁合金板制备工艺，包括放料、熔料、挤压、制板和封存等步骤。本发明相比“镁锭热轧”和“无锭轧制”工艺具有设备和工艺简单可靠、能耗低、成品率高和生产成本低的显著进步。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备镁合金板生产线及其工艺，特别涉及一种采 用挤压法制备镁合金板生产线及其工艺，属于金属板材加工制备领 域。

背景技术

镁合金板具有重量轻、减震性好、韧性高、散热性好等特点，而 且其还具备电磁波屏蔽等功能，目前已越来越多地应用于航空、通讯、 电子及汽车领域。传统的制备镁合金板也和制备其它金属板材一样主 要采用热轧方法，具体是使用镁合金板坯料经过反复升温和多道轧制 加工成镁合金板，但是镁合金板冷却速度快，镁合金屑在高温下极易 氧化燃烧，因此制备镁合金板的难度大，而且镁合金板在轧制过程中 极易开裂，轧制的镁合金板边角开裂多，所以其成品率通常不到50 ％，造成镁合金板的生产成本很高。为了克服以上问题，业内通常采 用“无锭轧制”的工艺生产镁板，具体是将镁合金熔化成液态，然后 浇铸成制定尺寸的镁合金板坯，然后再将镁合金板坯轧制成板材，最 后修整加工出成品。这种“无锭轧制”工艺虽然改善了使用镁锭热轧 方法带来的一些缺点，但是其本身仍然存在问题，具体是仍然存在多 道轧制带来的工序冗繁、设备复杂和能源消耗较大的问题，例如申请 号是200580034305.3的专利文件公开的制备镁合金板的工艺和设 备，这个方案虽然解决了制备镁合金板尺寸和镁合金板机械性能的问 题，但是其能源消耗较大，而且设备较多，占地面积也较大，因而生 产成本也较高。

发明内容

本发明的采用半熔挤压法制备镁合金板生产线及其工艺公开了 新的方案，采用半熔挤压的工艺和设备制备板材，解决了“镁锭热轧” 和“无锭轧制”工艺带来的加工难度大、成品率低、设备复杂和能耗 高的问题。

本发明的采用半熔挤压法制备镁合金板生产线包括进料装置、旋 转式挤压机、挤压模具和镁合金板加工装置。

进料装置包括进料筒1、进料阀门2和氩气输送装置3，进料阀 门2设置在进料筒1出口端，氩气输送装置3出气口与进料阀门2连 通，镁合金屑通过进料筒1和进料阀门2进入旋转挤压机，氩气通过 进料阀门2进入进料筒1，氩气将镁合金屑与空气隔离。

旋转式挤压机包括挤压机壳体4、压料螺旋杆5和加热器6，挤 压机壳体4进料口与进料阀门2出料口连通，挤压机壳体4出料口与 挤压模具进口密闭连通，压料螺旋杆5固定设置在挤压机壳体4进料 口和挤压机壳体4出料口间，加热器6将进入挤压机壳体4内的镁合 金屑加热至半熔状态，压料螺旋杆5将半熔状态镁合金通过挤压机壳 体4出料口推压入挤压模具。

挤压模具包括模具体7、管状型腔8、型腔保温装置9、阀门10 和冷却装置11，模具体7上设置若干排气孔12，管状型腔8中产生 的气体通过排气孔12排出挤压模具，管状型腔8进料口与挤压机壳 体4出料口密闭连通，型腔保温装置9固定设置在管状型腔8外部的 模具体7上，阀门10设置在管状型腔8出口端，关闭状态的阀门10 将管状型腔8出口封闭，开启状态的阀门10将管状型腔8出口敞开， 冷却装置11设置在管状型腔8出口端外侧，挤压成型的镁合金管经 阀门10和冷却装置11排出挤压模具。

镁合金板加工装置包括切割部件13、扩缝部件14、展平滚轮组 15和同步整压装置16，切割部件13设置在冷却装置11出口端镁合 金管排出通道内，扩缝部件14固定设置在切割部件13尾端，切割部 件13将排出的镁合金管切开，扩缝部件14将镁合金管的切缝部位扩 缝展开，展平滚轮组15和同步整压装置16依次设置在扩缝部件14 的后方，展平滚轮组15将经扩缝的镁合金管摊开展平，同步整压装 置16将经摊开展平的镁合金管整压成型。

本发明的镁合金板生产工艺是与上述生产线配套的镁合金板制 备工艺，包括步骤：(1)将适当大小的镁合金屑放入进料筒内，打开 进料阀门和氩气输送装置，镁合金屑隔绝空气进入旋转式挤压机；(2) 开启旋转式挤压机，压料螺旋杆将上述镁合金屑挤压传送至挤压机出 料口，加热器将上述镁合金屑加热至晶粒细小的半熔状态；(3)关闭 挤压模具的出料阀门，上述半熔状态的镁合金进入挤压模具的管状型 腔，冷却至固态，型腔保温装置保持型腔内镁合金坯的温度在设定的 范围内，半熔状态镁合金带入的氩气通过排气孔排出型腔，型腔内的 镁合金被挤压成晶粒致密的镁合金管；(4)打开挤压模具的出料阀门， 冷却装置11将进入的镁合金管冷却保温至设定温度范围内，切割部 件将推压出的镁合金管切开，扩缝部件将镁合金管上的切缝扩展加 宽，展平滚轮组将经扩缝的镁合金管摊开展平成镁合金板坯，同步整 压装置将上述镁合金板坯精密整压成镁合金板；(5)将上述镁合金板 切割成定制的镁合金板材，将上述镁合金板材封装送仓库保存。

本发明的采用半熔挤压法制备镁合金板生产线及其工艺相比“镁 锭热轧”和“无锭轧制”工艺具有设备和工艺简单可靠、能耗低、成 品率高、废料少和生产成本低的显著进步。

附图说明

图1是本发明采用半熔挤压法制备镁合金板生产线的示意图。

图1中，1是进料筒，2是进料阀门，3是氩气输送装置，4是挤 压机壳体，5是压料螺旋杆，6是加热器，7是模具体，8是管状型腔， 9是型腔保温装置，10是阀门，11是冷却装置，12是排气孔，13是 切割部件，14是扩缝部件，15是展平滚轮组，16是同步整压装置， 17是调压管道，18是调压冲头，19是气体冷却通道。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明采用半熔挤压法制备镁合金板生产线的示意 图。本方案制备的镁合金板主要是应用于汽车和电子通讯领域里的各 种镁合金板，也可以是航空等领域里的镁合金板。将适当大小的镁合 金屑放入进料筒1，镁合金屑可以采用专用设备制备而得，其大小基 本确定不变，开启进料阀门2和氩气输送装置3，氩气经过进料阀门 2进入镁合金屑区域，保证其不被空气氧化，本案可以优选0.02Mpa 压力的氩气。开启挤压机，镁合金屑进入挤压机壳体4，在压料螺旋 杆5的推动下向挤压机壳体4出料口运动，在这个过程中挤压机壳体 4内的镁合金屑受到加热器6的加热变成晶粒细小的半熔状态，其温 度在500℃左右，为了节约能源并保证镁合金屑在进入型腔前的半熔 状态，本案的加热器6采用梯度加热的方法，所谓梯度加热是指在挤 压机进料口和出料口间采用逐渐升温的方式对镁合金屑加热，具体可 以是400℃～520℃。关闭阀门10，半熔状态的镁合金屑进入管状型 腔8，在压料螺旋杆5的推力作用下冷却成晶粒致密的镁合金管，型 腔内的空气以及镁合金屑带入的氩气从排气孔12排出，排气孔12可 以是两个排气通道，具体布置在型腔的首尾两端，与此同时，型腔保 温装置9调节型腔内的温度，使其维持在350℃～400℃左右，然后 开启阀门10，镁合金管进入冷却装置11，冷却至200℃～300℃左右。 经过冷却装置11的镁合金管被切割部件13切缝割开，扩缝部件14 将上述切缝扩展加宽，展平滚轮组15将经扩缝的镁合金管摊开展平 成镁合金板坯，同步整压装置16将上述镁合金板坯精密整压成镁合 金板。最后，同步冲压装置将经整压成型的镁合金板裁剪成定制的镁 合金板材，包装运送装置将镁合金板材封装运送到仓库保存。上述展 平、同步整压以及同步冲压的加工过程也应当在设定的温度下进行， 保证镁合金板不易开裂。其中，同步冲压装置和包装运送装置在图1 中并未显示出，但是这两个装置可以选用本领域通用的设备，本领域 技术人员根据本方案很容易联想到应当采用何种设备，故省略。

本方案采用挤压的工艺将镁合金屑在半熔状态下直接制备成晶 粒致密的镁合金板，相比使用高温熔化和多道轧制的工艺，不但简化 了设备和工艺，而且节约了能源，提高了成品率和产品质量，具有显 著的技术进步和经济效益。

为了进一步提高生产效率，避免人为误操作带来的损失，本方案 还可以引入一套电子智能控制系统，电子智能控制系统包括PLC控制 器、温度传感器、压力传感器和速度传感器，温度传感器将监测得到 的半熔状态镁合金屑的温度信号传送给PLC控制器，压力传感器将监 测得到的半熔状态镁合金屑的压力信号传送给PLC控制器，速度传感 器将监测得到的同步整压装置16传送速度信号传送给PLC控制器， PLC控制器根据得到的温度、压力和速度信号调整加热器6、压料螺 旋杆5和同步整压装置16的工作状态。

为了使挤压机壳体4内镁合金屑受热均匀，本方案的加热器6可 以选择环形电加热器组，环形电加热器组包括若干环形电加热器，环 形电加热器套装在挤压机壳体4进料口与出料口间的外壁上。

为了便于调节管状型腔8内的压力，本方案在模具体7内设置调 压管道17，在调压管道17内设置调压冲头18，调压冲头18通过调 压管道17调整管状型腔8内镁合金的压力，具体是通过上述调压冲 头18在调压管道17内的运动来调整型腔内的压力。

为了使型腔内镁合金快速冷却到设定的保持温度，本方案在设置 型腔保温装置9外，还可以在模具体7中心轴向位置设置气体冷却通 道19，冷却气体通过气体冷却通道19带走管状型腔8内的多余热量。

为了保证整个生产线的平稳运行，减少装置间连接方式对镁合金 板传送产生的影响，本方案的扩缝部件14可以选择狭端与切割部件 13尾端固定连接的楔形部件，展平滚轮组15包括一对设置在与冷却 装置11出口端处在相同水平高度的沿镁合金管轴线对称位置的展平 滚轮，展平滚轮的中心到冷却装置11出口端的距离是整压成型后镁 合金板宽度的1.6倍。

本方案的镁合金板生产线及其生产工艺不限于实施例的范围，本 领域技术人员根据本方案，结合公知常识作出的替换方案也属于本方 案的范围。