專利名稱：鎂合金整體圓筒擠沖技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎂合金的變形加工技術(shù)，尤其屬于鎂合金整體圓筒的擠沖成型技術(shù)。
背景技術(shù)：
鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)比較負(fù)、電化學(xué)當(dāng)量較小，是高比能量電池陽(yáng)極材料。用鎂合金作為陽(yáng)極制成的鎂干電池的主要優(yōu)點(diǎn)是放電電壓平穩(wěn)、平均工作電壓也比鋅錳干電池高、比能量比鋅錳干電池大、耐儲(chǔ)存性能好(尤其是耐高溫儲(chǔ)存性能)、在低溫也具有較好的工作能力，鎂干電池不使用汞緩蝕劑，這種干電池的鎂資源非常豐富，所以是綠色環(huán)保干電池品種。生產(chǎn)成本與普通鋅錳電池相當(dāng)，生產(chǎn)和使用與鋅錳電池兼容，所以是理想的普通鋅錳干電池的更新?lián)Q代產(chǎn)品。鎂干電池雖具有良好的放電特性及優(yōu)異的高溫下儲(chǔ)存性能，但是鎂筒整體成型困難，造成鎂干電池沒有得到商業(yè)推廣。最近已在圓柱形鎂干電池的研究方面取得了進(jìn)展(見專利申請(qǐng)?zhí)?2138096.1)。
鎂是最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料之一，其比強(qiáng)度、比剛度僅次于鈦合金及合金結(jié)構(gòu)鋼，其它如抗沖擊、可回收性能、均優(yōu)于鋁合金。鎂資源豐富，制取容易，冶煉、熔鑄耗能低，鎂已成為僅次于鋼鐵、鋁合金的第三大金屬結(jié)構(gòu)材料。尤其是在結(jié)構(gòu)、器具和設(shè)備輕量化的制造領(lǐng)域中鎂合金起著特別重要的作用。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)過(guò)程要消耗大量的物資，其中包括單兵使用的輕武器子彈。但隨著單兵武器裝備的復(fù)雜化和多樣化，例如數(shù)字化裝備的大量使用，在單兵負(fù)荷不超過(guò)規(guī)定重量的前提下，如果仍然使用比重很大的銅質(zhì)殼子彈，則勢(shì)必要大大減少?gòu)椝幍臄y帶數(shù)量，從而減低士兵的戰(zhàn)斗力。因此單兵武器輕量化，包括使用更輕的子彈，例如采用比重只有銅的五分之一的鎂合金制造輕量化子彈殼是十分有意義的。
鎂干電池的陽(yáng)極圓筒、單兵輕武器子彈殼體在加工過(guò)程中的中間產(chǎn)品，兩類產(chǎn)品有相似的形狀，即都是開口有底的圓筒，此種開口有底圓筒最好的制造方法是用圓餅坯料擠沖成型。但是鎂合金變形加工性能不好，鎂干電池的發(fā)展歷史也說(shuō)明，圓柱形鎂干電池的發(fā)展主要受制于鎂合金陽(yáng)極整體圓筒難于制造，用鎂合金制造子彈殼也遇到鎂干電池的陽(yáng)極殼體相同的問(wèn)題。
現(xiàn)有的專利文獻(xiàn)及技術(shù)資料缺乏干電池鎂合金整體圓筒和鎂合金子彈殼殼體擠沖技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
鎂合金屬密排六方晶體結(jié)構(gòu)，在室溫只有一個(gè)滑移面，鎂合金塑性差，變形抗力大，冷作硬化的敏感性大，矯頑力很高，并且對(duì)應(yīng)變速度很敏感，變形溫度范圍窄，粘性大，流動(dòng)性差，體積熱容小，此外鎂高溫易氧化燃燒等。因此鎂合金不論用什么方式變形加工，對(duì)生產(chǎn)條件要求嚴(yán)格，例如模具的溫度最好要維持在180-300℃的范圍，把鎂合金坯料升溫到200℃以上，一般是280-420℃。采用一般的生產(chǎn)技術(shù)工序繁雜、生產(chǎn)困難、生產(chǎn)成本高。
鎂合金的變形加工需要通過(guò)賦予一定的條件來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括細(xì)小的晶粒、適當(dāng)?shù)臏囟?、小的?yīng)變速率等，鎂合金的塑性與其化學(xué)成分密切相關(guān)，也和合金的組織狀態(tài)有關(guān)，適當(dāng)?shù)暮辖鸷瓦m當(dāng)?shù)慕M織可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的和大批量的變形加工。
鎂合金的流動(dòng)性差，需要根據(jù)材料在模具中流動(dòng)狀態(tài)設(shè)計(jì)模具，例如等通道角擠壓，即在高溫條件下，鎂合金在沖頭的推動(dòng)下經(jīng)過(guò)直徑相同的彎曲通道(型腔)中被頂出，在此過(guò)程中，鎂合金材料內(nèi)部各處受到的都是純切應(yīng)力，鎂合金的組織得到明顯的細(xì)化。模具型腔表面光潔度要高，以利于金屬的流動(dòng)，光潔的模具型腔表面能防止制品表面粗糙、劃傷，此外需要采用潤(rùn)滑劑配合。
鎂合金導(dǎo)熱性能好，加熱的鎂合金遇到冷模具會(huì)產(chǎn)生激冷而造成裂紋；鎂合金易產(chǎn)生切邊裂紋，鎂合金的加熱溫度和保溫時(shí)間不僅影響擠沖工藝性能，也影響擠沖后的產(chǎn)品的組織和性能，加熱溫度過(guò)高和保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，再結(jié)晶愈充分，引起組織粗大，從而使鎂合金的機(jī)械性能降低，最長(zhǎng)的保溫時(shí)間取決于合金種類和加熱溫度。
因此必須采用最佳的工藝和參數(shù)才能使用擠沖技術(shù)加工開口有底的整體圓筒。本發(fā)明通過(guò)選取適當(dāng)?shù)逆V合金、優(yōu)化的坯料預(yù)處理、潤(rùn)滑劑、模具設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)鎂合金整體圓筒的一次擠沖成型。
為了簡(jiǎn)化生產(chǎn)條件，在常溫下實(shí)施一次擠沖成型生產(chǎn)過(guò)程，是十分有意義的。
具體實(shí)施例實(shí)施例一鎂合金圓餅坯料軟化熱處理和滾光、潤(rùn)滑預(yù)處理。軟化熱處理是將圓餅坯料緩慢加熱到385-420℃并保溫1-3小時(shí)(鎂合金圓餅坯料越厚，需要的保溫時(shí)間越長(zhǎng))，然后取出自然冷卻。將軟化熱處理后的圓餅裝入滾筒進(jìn)行磨光處理，使圓餅尖角和表面通過(guò)滾動(dòng)而磨光。待圓餅?zāi)ス獠⑶宄バ己?，裝入滾筒內(nèi)并加入潤(rùn)滑劑滾動(dòng)，使圓餅表面均勻地涂上一層潤(rùn)滑劑，然后取出即可放進(jìn)擠沖模具內(nèi)在室溫下進(jìn)行一次冷擠沖成鎂合金整體圓筒。
用于鎂干電池陽(yáng)極合金的選鎂-鋁-鋅系鎂合金，成分為Al2％，Zn1％，Mn0.45％，余為鎂。制造子彈殼鎂合金選鎂-鋁-鋅系合金或鎂-鋅系合金，可根據(jù)不同的產(chǎn)品選擇不同牌號(hào)，以保證產(chǎn)品必要的強(qiáng)度和剛度。
擠沖模具設(shè)計(jì)針對(duì)鎂合金的流動(dòng)性差，為有利于鎂合金的流動(dòng)，金屬的流道角盡可能有較大的圓角，即在高溫條件下，鎂合金在壓頭的推動(dòng)下經(jīng)過(guò)平滑的彎曲通道(型腔)運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中，使鎂合金材料內(nèi)部各處受到的盡可能是純切應(yīng)力。模具型腔表面的光潔度要高，一般為12級(jí)以上。
潤(rùn)滑劑可采用油類或皂類，如汽缸油、空壓機(jī)油、機(jī)油、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂等，用量以保證鎂合金圓餅坯料均勻涂敷一層潤(rùn)滑劑。
本實(shí)施例未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
實(shí)施例二鎂合金圓餅坯料直接進(jìn)行滾光處理后，再均勻地涂上一層潤(rùn)滑劑，把鎂合金圓餅坯料加熱到200-420℃，擠沖模具的溫度保持在180-300℃的范圍，對(duì)鎂合金圓餅進(jìn)行一次溫?cái)D沖成鎂合金整體圓筒。
本實(shí)施例未述部分與實(shí)施例一相同。
本發(fā)明進(jìn)行了開口有底鎂合金整體圓筒的一次擠沖成型實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)，各項(xiàng)性能良好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明具有制造方法簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低，綜合指標(biāo)優(yōu)良，開口有底鎂合金整體圓筒陽(yáng)極用于各種型號(hào)的鎂干電池，電池性能優(yōu)異；用于擠沖輕武器子彈殼中間品性能優(yōu)良。
權(quán)利要求
1.鎂合金整體圓筒擠沖技術(shù)，其特征在于產(chǎn)品的材料是鎂合金，產(chǎn)品的形狀是開口有底的整體圓筒，圓筒是用鎂合金圓餅一次擠沖成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金整體圓筒擠沖技術(shù)，鎂合金圓餅坯料在擠沖前要先進(jìn)行磨光處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的鎂合金整體圓筒擠沖技術(shù)，其特征在于經(jīng)磨光處理的鎂合金圓餅在擠沖前要均勻涂上一層潤(rùn)滑劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的鎂合金整體圓筒擠沖技術(shù)，其特征在于擠沖過(guò)程是模具溫度在180-300℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫?cái)D沖一次成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎂合金整體圓筒擠沖技術(shù)，其特征在于鎂合金圓餅坯料在擠沖時(shí)應(yīng)預(yù)熱并保持在200-420℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的鎂合金整體圓筒擠沖技術(shù)，其特征在于鎂合金圓餅坯料事先進(jìn)行軟化熱預(yù)處理，然后擠沖模具和軟化處理后的鎂合金圓餅坯料以及整個(gè)擠沖操作過(guò)程均在室溫情況下進(jìn)行擠沖一次成型，亦稱冷擠沖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂合金整體圓筒擠沖技術(shù)，主要用于各種圓筒形鎂干電池殼體、輕武器子彈殼體圓筒中間品的生產(chǎn)。本發(fā)明主要采用鎂合金圓餅坯料通過(guò)溫?cái)D沖或冷擠沖一次成型。溫?cái)D沖的特征在于模具和鎂合金坯料在全部擠沖操作過(guò)程中需要在加熱和保溫溫度下進(jìn)行，冷擠沖的特征在于鎂合金坯料應(yīng)事前進(jìn)行軟化熱處理，然后擠沖模具和鎂合金坯料在整個(gè)擠沖操作過(guò)程均在室溫狀況下進(jìn)行。溫?cái)D沖和冷擠沖的鎂合金圓餅坯料在擠沖前都要進(jìn)行表面滾光和在表面涂敷潤(rùn)滑劑。
文檔編號(hào)B21D51/10GK1548254SQ0313617
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月17日
發(fā)明者李華倫, 黃育宏 申請(qǐng)人:李華倫, 黃育宏