[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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，本发明提出采用“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。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明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。

本发明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；