способ изготовления прутков, труб и профилей из магниевых сплавов

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.

Описание изобретения к патенту

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.