一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法和装置，步骤为：对镁合金及其它合金板进行表面处理，交替叠放，装入凹模和料筒之间，并对料筒施加压边力；在料筒中填入适量固体颗粒作为传压介质；压机带动压头对固体颗粒介质施加一定压力，并将模具及坯料加热至一定温度；使多层板在固体颗粒介质传压作用下成形；保温保压一定时间使多层板间实现扩散连接，开模，获得其它金属包覆镁合金多层结构件。与先制备多层复合板，再对复合板成形的传统方法相比，该发明专利技术省去了复合板制备工序，可避免复合板成形层间开裂等问题，从而显著提高多层结构件质量和生产效率，并大幅度降低生产成本。

A method and device for forming and compounding clad magnesium alloy multilayer structure

The invention discloses a method and device for forming and composite preparation of clad multi-layer magnesium alloy structural parts. The steps are as follows: surface treatment of magnesium alloy and other alloy plates, alternately stacking, loading between the die and the barrel, and applying the blank holder force to the barrel; filling the barrel with appropriate amount of solid particles as the pressure transmitting medium; the press drives the head to exert certain pressure on the solid particle medium And heating the die and blank to a certain temperature; forming the multi-layer plate under the pressure transfer of solid particle medium; holding the heat and pressure for a certain time to realize the diffusion connection between the multi-layer plates, opening the mold, and obtaining other metal clad magnesium alloy multi-layer structure parts. Compared with the traditional method of preparing multilayer composite plate first and then forming the composite plate, the invention saves the preparation process of the composite plate, avoids the problems such as interlayer cracking of the composite plate forming, so as to significantly improve the quality and production efficiency of multilayer structural parts, and greatly reduce the production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法和装置
本专利技术一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法和装置，属于复合板成型

技术介绍
镁及镁合金耐腐蚀性差是限制其广泛应用的主要因素之一。为改善其耐蚀性，可对其进行表面改性，常用的方法有化学转化膜法、阳极氧化、气相沉积、激光熔覆、热喷涂等。然而这些方法均需专门的设备，且工艺过程复杂，生产成本较高。相比之下，铝及铝合金等其他金属通常具有较好的耐蚀性及塑性成形性能，且表面可修复性、可修饰性好。因此，在镁合金制品表面包覆一层耐蚀性好的其它合金层，制成其它金属包覆镁合金构件，则可在保护镁合金基体的同时又能发挥其比强度和比刚度高、减震性能和电磁波屏蔽性能好等优点，并且不需要专门的表面改性设备和工艺过程。目前，对于其它金属包覆镁合金冲压件，通常的做法是，先通过各种方法制备出其它金属包覆镁合金复合板，然后再将复合板通过拉深、弯曲等冲压工艺深加工成冲压件。近年来，复合板制备的常用方法有轧制复合法、扩散连接法、爆炸复合法等。轧制复合法是将两种表面洁净的金属板材交叠，通过轧机强大的作用力并配合热处理工艺使得板材结合界面处形成稳固连接。扩散连接法是将相互交叠的金属板材在高温、高压作用下保持一定时间，使原子间发生扩散从而形成牢固的扩散连接结合。爆炸复合法是一种特殊的焊接技术，是通过炸药爆炸产生的高压冲击波使金属运动发生碰撞产生变形而实现界面处的冶金结合。这三种方法都可以成功制得其它金属包覆镁合金复合板，但界面处都会有硬脆的金属间化合物生成，使得复合板在后续加工过程中成形性能下降，容易发生层间开裂。所以先制备复合板再成形零件的工艺过程，不仅工艺流程复杂，能源损耗大，生产效率低，生产成本高，且成形的多层结构件层界面开裂严重，零件质量不高。如果使镁板和其它金属板叠在一起进行整体成形，同时又能实现原位复合，不但可以省去其它金属包覆镁合金复合板制备的前道工序，降低成本，提高效率，又可避免冲压成形造成的界面层破坏，从而最终获得结构连续、性能均匀、界面结合性能好，耐蚀性好的其它金属包覆镁合金构件。鉴于此，本专利技术提出采用“固体颗粒介质拉胀成形-扩散连接复合”新方法制备其它金属包覆镁合金构件。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法和装置，该方法和装置省去复合板制备的前道工序，降低成本，提高效率，同时避免复合板冲压成形造成的界面层破坏。本专利技术通过以下技术方案实现：一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法，包括以下步骤：步骤一、对镁合金及包覆合金板用剪板机或线切割机进行裁剪，镁合金及包覆合金板的厚度、尺寸和形状由所制备零件的壁厚、形状与尺寸决定，镁合金板厚度小于5mm、尺寸和形状不限，包覆合金板厚度小于镁合金板厚度，尺寸和形状同镁合金板；步骤二、对裁剪好的镁合金及包覆合金板进行表面处理，去除裁剪好的镁合金与包覆合金板相互接触表面的氧化皮；以有利于板间的扩散连接复合。步骤三、将镁合金及包覆合金板交替叠放，置于模具中，并对模具的料筒施加压边力P1；压边力P1的大小由零件的尺寸、形状以及板材的强度等因素决定，可通过查冲压手册进行确定。步骤四、在料筒中填入适量固体颗粒作为传压介质；所述固体颗粒总体积为凹模内腔容积的1.5～2倍；步骤五、为使板间空气排出，避免加热过程中氧化，使压机带动冲头对固体颗粒介质施加压力P2，使叠层板发生塑性变形，以冲头接触固体颗粒介质后下移位移进行衡量，位移量范围为5～10mm；步骤六、将模具及坯料加热至成形温度T1，使多层板在固体颗粒介质传压作用下成形，得到成形零件；步骤七、在连接温度T2和连接压力P3下，成形零件及固体颗粒介质在时间t内，使多层板间实现扩散连接；步骤八、将所述模具打开，取件，完成合金板包覆镁合金的多层结构件制备。优选的，所述包覆合金板包括铝合金板、钛合金板、钢板、镍合金板、铜合金板等中的一种或几种。优选的，所述料筒具有容纳固体颗粒介质和充当压边圈的双重作用。优选的，步骤四中所述固体颗粒介质为粒径小于3mm的石英砂或钢球。优选的，压力P2大小以压紧叠层板，并使其发生适量变形而不破裂为宜。优选的，步骤六中模具及坯料加热方式为管式电阻炉加热或感应加热，加热温度范围为：150℃～450℃。优选的，多层板在固体颗粒介质传压作用下的成形方式为纯胀形或先拉深后胀形复合成形。优选的，步骤七中成形件层间扩散连接温度T2范围为：350℃～450℃；连接压力P3范围为：10MPa～30MPa；保温保压的时间t范围为：30min～90min。一种包覆型镁合金多层板复合制备所用装置，包括工作台、模具、加热炉和液压系统，所述工作台上设置有加热炉，所述加热炉底部设置有模具垫板，所述加热炉内部设置有模具，模具设置于模具垫板上，所述模具包括分体的料筒和凹模，所属于料筒中空，所述凹模中部与料筒中空部相对应设置有凹腔；所述液压系统包括压头、液压缸、液压机机架、液压泵站和控制台，所述液压机架设置于工作台上，所述液压机架上部穿设有液压机滑块，顶部设置有液压机上横梁，所述液压机上横梁中部设置有液压缸，所述液压缸底部连接液压机滑块，所述液压机滑块底部设置有压头垫板和压头固定板，所述压头固定板底部设置压头，所述压头活动设置于料筒的中空部内，所述压头形状与料筒中空部相匹配；所述液压缸连接有液压泵站，所述液压泵站通过控制台控制。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术先将镁合金与包覆金属板叠加，在一定温度范围内采用固体颗粒介质拉胀成形，待叠层板充分贴模后，继续高温保压一定时间，使叠层板在高温高压作用下实现扩散连接，通过控制成形及连接温度、时间和压力最终获得结构连续、层界面强度高、耐腐蚀性好的其它金属包覆镁合金构件。本专利技术省去复合板制备的前道工序，降低成本，提高效率，同时避免复合板冲压成形造成的界面层破坏。（1）适用范围广。本专利技术的一种其它金属包覆镁合金多层结构件固体颗粒介质拉胀成形与复合一体化方法，不同板间的结合方式为机械结合和扩散连接结合，因此该专利技术可实现铝合金、钛合金、铜合金等多种合金板材的一种或几种与镁合金板材的复合。（2）低成本、高效率。目前，其它金属包覆镁合金多层结构件的传统做法是，先采用轧制、热压等方法制备其它金属包覆镁合金复合板，在对复合板进行冲压成形制备多层结构件。而本专利技术的一种其它金属包覆镁合金多层结构件固体颗粒介质拉胀成形与复合一体化方法，直接将其它合金板与镁合金板进行叠加成形和扩散连接复合，即实现了多层板成形与复合一体化，省去了复合板制备的前道工序，可大幅度降低成本，提高效率。（3）层界面结合良好。本专利技术的一种其它金属包覆镁合金多层结构件固体颗粒介质拉胀成形与复合一体化方法，是在多层板成形后再进行复合，可避免传统的复合板成形过程中由于变形导致的层间开裂问题，因此可实现多层板间良好的层界面结合。（4）模具成本低，可成形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、对镁合金及包覆合金板用剪板机或线切割机进行裁剪，镁合金及包覆合金板的厚度、尺寸和形状由所制备零件的壁厚、形状与尺寸决定，镁合金板厚度小于5mm、尺寸和形状不限，包覆合金板厚度小于镁合金板厚度，尺寸和形状同镁合金板；/n步骤二、对裁剪好的镁合金及包覆合金板进行表面处理，去除裁剪好的镁合金与包覆合金板相互接触表面的氧化皮；/n步骤三、将镁合金及包覆合金板交替叠放，置于模具中，并对模具的料筒施加压边力P1；/n步骤四、在料筒中填入适量固体颗粒作为传压介质；所述固体颗粒总体积为凹模内腔容积的1.5～2倍；/n步骤五、对固体颗粒介质施加压力P2，使叠层板发生塑性变形，以冲头接触固体颗粒介质后下移位移进行衡量，位移量范围为5～10mm；/n步骤六、将模具及坯料加热至成形温度T1，使多层板在固体颗粒介质传压作用下成形，得到成形零件；/n步骤七、在连接温度T2和连接压力P3下，成形零件及固体颗粒介质在时间t内，使多层板间实现扩散连接；/n步骤八、将所述模具打开，取件，完成合金板包覆镁合金的多层结构件制备。/n

【技术特征摘要】
1.一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对镁合金及包覆合金板用剪板机或线切割机进行裁剪，镁合金及包覆合金板的厚度、尺寸和形状由所制备零件的壁厚、形状与尺寸决定，镁合金板厚度小于5mm、尺寸和形状不限，包覆合金板厚度小于镁合金板厚度，尺寸和形状同镁合金板；
步骤二、对裁剪好的镁合金及包覆合金板进行表面处理，去除裁剪好的镁合金与包覆合金板相互接触表面的氧化皮；
步骤三、将镁合金及包覆合金板交替叠放，置于模具中，并对模具的料筒施加压边力P1；
步骤四、在料筒中填入适量固体颗粒作为传压介质；所述固体颗粒总体积为凹模内腔容积的1.5～2倍；
步骤五、对固体颗粒介质施加压力P2，使叠层板发生塑性变形，以冲头接触固体颗粒介质后下移位移进行衡量，位移量范围为5～10mm；
步骤六、将模具及坯料加热至成形温度T1，使多层板在固体颗粒介质传压作用下成形，得到成形零件；
步骤七、在连接温度T2和连接压力P3下，成形零件及固体颗粒介质在时间t内，使多层板间实现扩散连接；
步骤八、将所述模具打开，取件，完成合金板包覆镁合金的多层结构件制备。


2.根据权利要求1所述的一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法，其特征在于，所述包覆合金板包括铝合金板、钛合金板、钢板、镍合金板、铜合金板等中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法，其特征在于，所述料筒具有容纳固体颗粒介质和充当压边圈的双重作用。


4.根据权利要求1所述的一种包覆型镁合金多层结构件成形与复合制备方法，其特征在于，步骤四中所述固体颗粒介质为粒径小于3mm的石英砂或钢球。
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【专利技术属性】
技术研发人员：林鹏，崔晓磊，张晶，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14