Способ изготовления прутков, труб и профилей из магниевых сплавов

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при изготовлении прутков, труб и профилей из магниевых сплавов. Способ изготовления прутков, труб, профилей из магниевых сплавов осуществляется выдавливанием через фильеру сплава, имеющего в камере прессования температуру между солидусом и ликвидусом. Полученные полуфабрикаты имеют плотную мелкозернистую структуру без дефектов, характерных для отливок и прессованных заготовок, и уровень механических характеристик, соответствующих прессованным заготовкам. Способ может быть распространен на сплавы на основе алюминия и цинка.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к технологии изготовления прутков, труб и профилей из магниевых сплавов.

В последнее время мировой рынок магниевых сплавов постоянно расширяется, в том числе за счет замены пластмасс, алюминиевых и цинковых сплавов. Магниевые сплавы находят применение в автомобильной, приборостроительной промышленности, товарах народного потребления, медицине и использование их ограничено пока в основном стоимостью и возможностью технологического оборудования.

Известен способ изготовления прутков, труб, профилей методом прессования в твердом состоянии исходной заготовки при температурах 200-500 град/цел в зависимости от состава сплава (Магниевые сплавы, т.2, технология производства и свойства отливок и деформируемых полуфабрикатов, стр. 156, М., Металлургия, 1978 ), взятый в качестве прототипа. При этом прессование осуществляется при выдавливании заготовки через фильеру.

Однако этот способ требует, большого усилия прессования, особенно для изделий малого сечения ( 300-600 тс для прессования изделий и 3500-5000 тс для получения исходной заготовки). Кроме того, прессование ведется из специально подготовленной гомогенизированной и ободранной заготовки, а для труб малого диаметра проводится прошивка и дополнительная обточка заготовки. Эти обстоятельства определяют высокую энергоемкость и низкий коэффициент использования металла.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков. Цель достигается тем, что прутки, трубы, профили получают выдавливанием через фильеру сплава, нагретого до твердо-жидкого состояния, т.е. температуры между точками солидуса и ликвидуса. Причем, фильеру подогревают до температуры, близкой к температуре эвтектики. При такой технологии предотвращается пристеночная кристаллизация и формируется плоский фронт кристаллизации, перпендикулярный направлению выдавливания.

Возможность реализации способа была подтверждена на опытной установке, представляющей собой камеру с цилиндрической фильерой и поршнем. Камера и фильера независимыми нагревателями. Разброс температур по длине камеры не превышал 10^oC. Для предотвращения взаимодействия магния с материалом камеры и фильеры и предотвращения затекания магния в зазоры были выбраны специальные покрытия и уплотнения. В качестве привода использовались разрывная машина с максимальным усилием 10 тс и маслостанция.

А качестве исходного материала для экспериментов были использованы гранулы из сплава МА5 производства "Соликамский магниевый завод", имеющий широкий интервал солидус-ликвидус (500...600^oC).

Гранулы засыпались в холодную или разогретую камеру, продутую аргоном, и после выравнивания проводилось выдавливание. Для организации начала процесса при выдавливании вниз использовались стальные или магниевые пробки, установленные в фильеры, при выдавливании вверх пробки не использовались.

Температура расплава устанавливалась в пределах 520-550^oC для скоростей выдавливания 0,5-5,0 мм/с. Снижение скоростей и температуры приводило к началу кристаллизации в широкой части фильеры, формированию фронта кристаллизации в виде лунки, повышению давления и появлению характерных для известного процесса прессования поверхностных надрывов. Повышение скоростей выдавливания и температур может приводить к появлению жидкой фазы на выходе из фильеры. Положение фронта кристаллизации, кроме того, зависит от температуры фильеры, которая не должна превышать температуру солидуса.

В ходе исследования процесса были получены прутки и трубы диаметром 10,14 и 26 мм. При металлографическом исследовании установлено, что структура полученных изделий мелкозернистая, равноосная, близкая к структуре деформируемых полуфабрикатов. Дефекты, характерные как для отливок, типа усадочных пор и раковин, так и для прессованных заготовок, типа волосовин, закатов отсутствуют. Уровень механических свойств на прутках составил условный предел текучести не менее 20 кгс/мм², предел прочности не менее 30 кгс/мм², относительное удлинение не менее 10%, поперечное сужение не менее 20%, что соответствует уровню характеристик деформированных полуфабрикатов, полученных по технологии прототипа.

Таким образом, использование изобретения позволит: - повысить коэффициент использования металла при производстве заготовок до 0,95.

- снизить энергоемкость за счет использования прессового оборудования меньшей мощности (в 10 раз), за счет неполного расплава металла, исключения предварительных термообработок исходных заготовок.

Расширить номенклатуру изготавливаемых полуфабрикатов.

Формула изобретения

Способ изготовления прутков, профилей и труб из магниевого сплава, включающий нагрев магниевого сплава и выдавливание его через фильеру, отличающийся тем, что нагрев производят до температуры между точками солидуса и ликвидуса, а перед выдавливанием фильеру нагревают до температуры, не превышающей температуру солидуса сплава, и поддерживают ее в процессе выдавливания.