镁合金的冲压成形工艺

镁合金的冲压成形工艺

近年来镁合金发展速度很快，每年都以20%~30%的速度增长。镁合金广泛用于汽车、摩托车、自行车等一些交通工具领域内，采用最多的加工方法是模具冲压成形。冲压生产相比其它成形加工方法来说，具有生产率高，操作简单，零件表面光洁，尺寸精度高，强度和刚度大等优点。因此，特别适合于车辆的内外壳板、承载零件、散热片、挡泥板等之类零件。它的冲压性能和成形方法有别于钢板和铝板的成型工艺。要扩大镁合金的应用范围，研究镁合金板材冲压技术具有重要义。

镁合金的冲压成形冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。冲压加工是一种金属冷变形加工方法。所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。

冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。

与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。

(1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。

（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。

（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

镁合金常用的成形方法有压铸、半固态铸造、挤压铸造、挤压和轧制等,其中镁合金产品的80%是通过铸造方法获得。镁合金的冲压成形是一种技术难度较大的生产工艺,但以其生产效率高、可直

接使用高密度的轧制板料而具有大的市场优势和广阔的发展前景。在冲压成形工艺中,拉深成形最为复杂,难度也较大。由于镁合金晶体结构是密排六方(Hcp)，滑移系少,常温下塑性较差,一般都必须在150℃以上进行拉深成形。根据专家研究结果,镁合金板材在250℃左右拉深时其拉深比超过铝合金和低碳钢板的常温拉深成形极限,在175℃时镁合金板杯形件拉深的拉深比可达210，而在225℃时可达310，超过了钢板、铝板在室温下的拉深比(分别为212和216)。在该温度下镁合金拉深成形性能与钢板、铝板在室温下的拉深性能相近。

镁合金冲压成形的特点镁合金与铝、钢等材料相比，塑性很低，变形时金属流动困难。为了提高其变形能力，适合在较高温度下进行，一般要加热到200℃以上。在此温度下，它比铝、钢的冲压性能还好。加热过高，超过300℃，会造成强度迅速下降，同时，由于板料的异向性，加热温度又不均匀时，在拉深过程中极易开裂。加热时间对冲压变形的影响也很大，在长时间的保温下会引起晶粒急剧长大。实验证明，镁合金板材在320~350℃下保温超过1小时，废品率明显增加。对于复杂镁合金制件，若采用简单工序，在多工序冲压中，往往需要多次加热，但只要控制好温度，对其冲压性能的影响不大。在工序间应采用中间退火，退火温度或保温时间取决于板材厚度。

镁合金的弯曲变形与硬铝相似，其中最小弯曲半径值和回弹值大小和硬铝相对应的值几乎相等。其最大不同点在于变形温度。镁合金一般采用热弯，当弯角小于90°时，冷弯很难保证外层不出现裂纹。

镁合金在加热条件下的拉深工艺与非合金钢的变形相似。极限拉深系数相同，模具几何参数相似。在冷状态下，即使工艺参数正确，模具结构合理，也很难避免拉裂现象的产生。

翻边工艺因是局部金属变形，其允许变形程度与优质碳素钢在数值上差别不大，也可以在冷状态下进行。