专利名称：一种充填异型泡沫铝及铝合金的能量吸收器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种能量吸收器，特别涉及一种异型能量吸收器。二、 背景技术现有技术以闭孔泡沫铝为重点的超轻型多孔金属，由于特殊的孔隙结构， 实现了材料轻质、多功能化，从而成为当前航天以及高技术的热点。由于汽车等 民用及高技术领域的需求，泡沫铝异型件、三明治结构正成为泡沫金属制备领域 中的前沿，其中将闭孔泡沫铝用作能量吸收已有报导，而现有的泡沫铝材料在作 为能量吸收器的时候，其能量吸收效率在60%左右，且在其吸收能量过程中会产 生碎屑，可能破坏包装，导致人员受伤，也会对周围电子电路的安全运行产生不利 影响。目前采用整体泡沫铝材料制造的能量吸收器，其形状由于制备工艺的限 制，比较单一，对需要保护的异型结构适用性不高，经常受到种种限制，特别是 对大体积部件防护，整体泡沫铝合金材料的制备非常困难，而采用拼接的方法， 就导致吸能效果降低；采用二次泡沫化铝合金异型件的能量吸收器，可将吸收效 率提高10%以上，满足各种高技术领域的能量吸收应用。三、 实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种吸能效率高、不产生碎屑、可 满足吸收特大冲击能量的，需要大型异型件要求的充填异型泡沫铝及铝合金的能 量吸收器。本实用新型的技术解决方案为 一种充填异型泡沫铝及铝合金的能量吸收 器，由金属外壳和二次泡沫化铝及铝合金异型件组成，所述二次泡沫化铝及铝合 金异型件为孔隙率在50.4%~93.8%变化，孔径l-5mm的二次泡沫化铝及铝合金 异型件。二次泡沫化铝及铝合金异型件为球形、圓柱形。二次泡沫化铝及铝合金 异型件的堆积密度V泡鹏/V壳体在30.0%~95.0%。 二次泡沫化铝及铝合金异型件的 尺寸在3 50mrn。本实用新型获得如下技术效果1、 本实用新型采用铝及铝合金作为基体材料的不同直径的球形件及不同大 小的圆柱等填充件，可以根据吸能要求及环境采用不同的堆积密度在异型壳体中 进行堆积，制成的异型能量吸收器质量更轻，吸能效率比整体泡沫铝提高10%以 上。图1中三条曲线分别是平均密度均为0.6g/cmS的整体泡沫铝，泡沫铝球堆积 和空心塑料球的应变-吸能效率响应曲线。其中泡沫铝合金球和塑料球均采用直径 为3-5mm的小球用作压缩性能实验。(1 )整体泡沫铝和泡沫铝球堆积应变-吸能 效率响应曲线具有较为稳定的平台区。它们在较低的应力水平下可产生大的应 变，由于其独特的压缩性能，具有良好的能量吸收能力和较大的能量吸收率。(2)采用整体泡沫铝时形变达到10%时开始进入能量吸收平台区，此时的吸能 效率为59%;而采用泡沫铝球堆积时当形变量达到13%时才开始进入能量吸收平 台区，其吸能效率高达82%，比整体泡沫铝合金的吸能效率更高，但平台区较整 体泡沫铝要稍短。这是由于采用泡沫铝球堆积时形成的间隙吸能及泡沫铝球本身 的吸能二者的综合作用。(3)采用空心塑料球的堆积方式时，应变发生初期时 吸能效率瞬间达到#_高，形变量达到15%后吸能效率急剧下降。从图中曲线表明 如果采用塑料球等材料作为包装设计或人员保护，冲击力会在瞬间超过一定值， 从而导致包装破坏和人员伤害。2、 本实用新型采用二次泡沫化方法制备的球形件及圆柱等异型件作填充 件，外用壳包泉的方法，在压缩过程中避免碎屑的产生，保证周边人员及电子等 设备的安全。3、 本实用新型采用二次泡沫化方法制备的球形件及圓柱等异型件作填充 件，解决了制备异型及超大尺寸能量吸收器的方法，可满足吸收特大沖击能量 的，需要大型异型件的要求。对于要保护的重要部件，采用焊接等方法制备各种 大型异型中空箱体，在箱体中填满各种尺寸及孔隙率的泡沫铝合金球形、圆柱等 异型件，当在大的冲击能量作用下，通过异型壳体变形、填充件堆积压缩转向密 实、填充件本身的塑性变形三种方式的共同作用来起到能量吸收的作用。4、 本实用新型采用铝、铁、钛、铜及其合金中的一种作为壳体，同时对壳 体的形状、厚度进行设计，可满足不同需求的吸能应用。5、 本实用新型采用铝、铁、钛、铜及其合金中的一种作为壳体，可进行防腐 蚀及美观处理，以适应于更宽领域的应用。6、 本实用新型采用二次泡沫化方法制备的球形件、圆柱等异型件，可采用铝 及多种铝合金作为基体材料，满足不同范围的吸能需求。四、
图1三种多孔材料的形变与吸能效率对比图五具体实施方式
实施例1第一步首先通过二次泡沫化方法，制备孔隙率为83.8%，平均孔径 1.7mm,平均直径为12mm的泡沫铝合金球形件，获得填充件；第二步采用厚度为3mm,直径为10mm的铝管作壳体，将二次泡沫化铝合 金填充件在壳体内完成堆积，其堆积密度为73.5%;第三步通过焊接的方法将铝管内泡沫填充件密封，制成异型能量吸收器。第四步对异型能量吸收器进行防腐蚀处理。实施例2第一步首先通过二次泡沫化方法，制备孔隙率为75.8%,平均孔径 1.7mm，平均直径为23mm的泡沫铝合金球形件，获得填充件；第二步采用厚度为2mm，直径为90mm的不锈钢直角弯管作壳体，将二次 泡沫化铝合金填充件在壳体内完成堆积,其堆积密度为65.3%;第三步通过焊接的方法将不锈钢直角弯管内泡沫填充件密封，制成异型能 量吸收器。第四步对异型能量吸收器进行防腐蚀处理。实施例3第一步首先通过二次泡沫化方法，制备孔隙率为50.4%,平均孔径 l.Omm,平均直径为23mm的泡沫铝合金球形件，获得填充件；第二步采用厚度为2mm，直径为90mm的不锈钢直角弯管作壳体，将二次 泡沫化铝合金填充件在壳体内完成堆积,其堆积密度为30.0%;第三步通过焊接的方法将不锈钢直角弯管内泡沫填充件密封，制成异型能 量吸收器。第四步对异型能量吸收器进行防腐蚀处理。 实施例4第一步首先通过二次泡沫化方法，制备孔隙率为93.8%,平均孔径 5.0mm,平均直径为23mm的泡沫铝合金球形件，获得填充件；第二步采用厚度为2mm，直径为90mm的不锈钢直角弯管作壳体，将二次 泡沫化铝合金填充件在壳体内完成堆积，其堆积密度为95.0%;第三步通过焊接的方法将不锈钢直角弯管内泡沫填充件密封，制成异型能 量吸收器。第四步对异型能量吸收器进行防腐蚀处理。
权利要求1. 一种充填异型泡沫铝及铝合金的能量吸收器，其特征在于由金属外壳和二次泡沫化铝及铝合金异型件组成，所述二次泡沫化铝及铝合金异型件为孔隙率在50.4％～93.8％变化，孔径1～5mm的二次泡沫化铝及铝合金异型件。
2. 根据权利要求1所述的一种充填异型泡沫铝及铝合金的能量吸收器，其 特征在于所述二次泡沫化铝及铝合金异型件为球形、圆柱形。
3. 才艮据;K利要求1所述的一种充填异型泡沫铝及铝合金的能量吸收器，其 特征在于二次泡沫化铝及铝合金异型件的堆积密度V泡沫g/V壳体在 30.0%~95.0%。
4. 根据权利要求1所述的一种充填异型泡沫铝及铝合金的能量吸收器，其 特征在于二次泡沫化铝及铝合金异型件的尺寸在3~50mm。
专利摘要一种充填异型泡沫铝及铝合金的能量吸收器，其特征在于由金属外壳和二次泡沫化铝及铝合金异型件组成，所述二次泡沫化铝及铝合金异型件为孔隙率在50.4％～93.8％变化，孔径1～5mm的二次泡沫化铝及铝合金异型件。本实用新型采用铝及铝合金作为基体材料的不同直径的球形件及不同大小的圆柱等填充件，可以根据吸能要求及环境采用不同的堆积密度在异型壳体中进行堆积，制成的异型能量吸收器质量更轻，吸能效率比整体泡沫铝提高10％以上。
文档编号F16F1/36GK201100355SQ20072003862
公开日2008年8月13日 申请日期2007年7月17日 优先权日2007年7月17日
发明者何德坪, 何思渊, 刘书田, 施国栋, 权 王, 甘望益, 禇旭明 申请人:东南大学