镁合金挤压成型工艺及装备

镁合金挤压成型工艺及装备

吕波长,张卫刚,杨庆国

山西银光华盛镁业股份有限公司

摘要：镁合金作为结构金属中最轻的金属，已在很多领域被广泛使用。但就目前来讲，镁合金型材产品的挤压在镁合金深加工领域还有很多瓶颈问题，对各种镁合金材料还没有一套完全成熟的工艺，需要进一步进行摸索和研发。本文对镁合金挤压成型工艺着重在工艺装备方面，对整个镁合金挤压成型工艺进行阐述。

Abstract: as the lightest structural metal, magnesium alloys have been widely used in many fields. However, at present, there are still many bottleneck problems in the field of magnesium alloy deep processing in the extrusion of magnesium alloy profile products. There is no fully mature process for various magnesium alloy materials, which needs further exploration and research and development. In this paper, the magnesium alloy extrusion process is emphasized on the process equipment, and the whole magnesium alloy extrusion process is described.

关键字：镁合金挤压成型、挤压机、工频炉、冷床

1镁合金挤压成型技术的发展现状

镁合金是结构金属中最轻的金属，各种镁合金的密度只有约1.8g/cm3，重量比铝轻三分之一，是钢的五分之一，具有较高的比刚度，导热性好，有良好的切削加工性，有较好的减震性能。

我国是镁产业大国，产能、消费和出口均居世界首位，目前已知的镁合金深加工产品已应用于航空航天、军工、医疗器械、轨道交通、电子产品、纺织机械、牺牲阳极以及建筑材料等领域，主要是满足各行业对轻量化的需求。

随着各行业对镁合金挤压材的应用越来越广，镁合金挤压型材的材质牌号越来越多，型材的形状正向着宽幅、大截面、薄壁方面发展，挤压的难度系数不断加大。

2 镁合金挤压机

目前世界上拥有的挤压机约8000台左右，用于镁合金型材挤压的挤压机仅仅只有约100台，并且大多数均为铝材挤压机，可以做镁合金型材挤压，但是精度不高，对于精度要求较高的产品，实现连续挤压比较困难。

镁合金挤压型材与铝合金挤压型材挤压的区别为镁合金的变形抗力较铝合金大，镁合金的金属流动性较铝合金差。所以，镁合金挤压机在设计制造时，对挤压机的几个重要参数指标要严格要求。

2.1前梁

由于镁合金变形抗力大，前梁和压力的要求至为重要。通过观察可以发现，专业用于挤压镁合金型材的挤压机，前梁较铝合金挤压机厚30~50%左右（观察的经验数据），因为前梁在挤压的过程中，是主要的受力点，对于经常挤压变形抗力大的材料，如果前梁的强度不够，会使得前梁变形。

2.2 比压

镁合金挤压机一般要求比压（单位面积上受到的压力）大约在70~100左右，小于100，对于挤压比大的宽幅薄壁型材会非常难于挤压，经常会闷车；大于100，挤压杆会承受不住高压力而弯曲或折断。

2.3主缸的工进速度

镁合金挤压机与铝合金挤压机的动作流程基本一样，对主缸工进速度要求较铝合金有很大区别，由于镁合金金属流动性差，产品流出速度慢，所以，很微弱的速度变化，就会对镁合金产品的表面产生很大的影响。

挤压速度是挤压产品的关键参数之一，速度的管控直接影响到产品质量，不同材质的挤压产品对挤压速度的要求是不一样的。镁合金挤压机对工进速度的要求侧重于慢速部分，对于液压系统的压力稳定要求也很高，调速过程中要保持压力的平稳变化，尤其是液压泵开口很小的时候的压力跳动至关重要。因此，镁合金挤压机对主缸的工进速度和液压泵给定量的变化的要求很严格。铝合金的挤压速度要求很快，镁合金的挤压速度很慢，视型材结构以及截面面积而定，大约为铝合金的1/4~1/10不等。

3 工频感应炉

工频感应炉作为型材挤压的第一道工序，起着至关重要的作用，温度的控制范围和温度的均匀性，均会对挤压产品的机械性能产生影响，合理的加热工艺是保证挤压产品质量的关键点之一。

工频感应炉的原理是通过金属切割磁力线产生短路的感应电流做功，从而使金属产生热量。它与传统的电阻式加热炉相比较，主要优点是加热速度快，减少劳动强度，操作方便，可连续作业性强；缺点是短时间内加热不均匀,需要温度均衡时间，如果加热过程过于急促，可能导致棒料局部过烧现象出现。所以，镁合金挤压成型过程中，加热工艺的确定也是很重要的一环，要让铸棒在每个加热区间内有足够的均温时间。

4 辅机

辅机主要包含牵引机、冷床、拉直机、锯床四大类。

牵引机的主要功能是将挤压出来的产品按固定的方向运动，具有一定的改变模具内金属流向的作用。

冷床的主要功能是将中断后的产品在冷却的过程中移动到锯床位置，在移动的过程中，铝合金型材是可以进行拉直处理的，但镁合金不同，镁合金挤压过程中产品流速很慢，同一支产品前后的温差较大，热缩量的不同导致产品冷却后，尺寸的差异就很大，同时，镁合金具有记忆功能，后期的矫直也是比较麻烦的。铝合金的矫直可以在常温下通过拉直机进行，镁合金必须在加热的状态下，才能进行矫直，所以辅机的配置中，不能用拉直机直接进行矫直。

锯床的功能是将连续挤压出来的产品按一定长度进行裁断。镁合金产品在锯切成品时，不能使用镁屑回收装置，大量的镁屑聚集会产生自燃等危险。在实际生产过程中，主要采用切削液和镁屑分离，并勤打扫的方式，对镁屑进行回收，并迅速进行压块，可保证生产的安全进行。

5 小结

随着国家对轻量化的不断要求，镁合金挤压产品也在越来越多的领域被应用，这势必会带来镁合金挤压成型工艺的快速发展。工艺的成熟，势必会带来产品成本的降低、应用范围的扩大，未来几年，镁合金产品必将会被更多的领域所应用。