专利名称：一种镁合金承力结构板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种镁合金承力结构板及其制造方法，属于镁合金结构设计及其制造技术领域。
背景技术：
镁合金材料是目前工程应用中质量最轻的金属材料，具有比重小，比强度高，比刚度高，导电、导热性能好，减震性好，电磁屏蔽好，易切削加工，易于回收等多种优点，广泛应用在航空、航天、汽车、船舶、电子信息产品中，成为21世纪最有应用前景的金属材料。目前应用最为广泛的有铸造行业应用的AZ91D镁合金，在型材、板材中应用的变形镁合金AZ31、 AZ61、AZ80、ZK60等。然而现有的镁合金材料的力学性能较低，这严重制约了镁合金材料的应用和推广。目前国内外广泛开展了提高镁合金强度的研究工作，研制出的新型镁合金材料具有较高的力学性能，其中以添加稀土元素来提高镁合金的强度为主，目前已经制定出了一些标准牌号的稀土镁合金材料，并应用于工业化生产中。然而这些研究成果有着共同的缺点，那就是镁合金中稀土含量较高。稀土元素含量高导致材料的成本较高，市场竞争力差，限制了其应用领域和范围。综合这些因素，导致了这些材料仍然处于实验室阶段，难以大批量的生产，镁合金在结构上的应用受到限制。
采用合理的结构设计，从镁合金使用产品的结构上提高其使用性能，不仅能够快速扩大镁合金的使用范围，而且与现有的加工技术、镁合金材料具有相容性，能够实现低成本、简便工艺的快速工业化生产，对于扩大镁合金材料在工程中的应用具有重要意义。发明内容
本发明的目的是为了扩大镁合金在结构工程，特别是承力结构上的应用，提供一种镁合金承力结构板及其制造方法。
本发明的一种镁合金承力结构板包括板体，其特征是板体由镁合金材料制成，板体的一侧面为平面，在板体的另一侧面上密布有截面为正多边形的、边沿相互连接的立槽， 立槽口部壁厚1mm 10_、立槽侧壁斜度2° 10°、立槽口部边长IOmm 200_、立槽高度10mm 50mm、板体厚1mm 5mm。
所述立槽的截面的边数< 8。
所述镁合金承力结构板的制造方法如下
将镁合金材料加热至720°C ±5°C，保温直至完全熔化，熔化镁合金时采用I. 5 2L/min的工业普通氩气进行保护，熔化后保持熔液温度720V ±5°C保温20min ;采用液态挤压模具，按镁合金承力结构板的整体结构设计活动模具芯，将活动模具芯安装于液态挤压模具内，模具底板内设置冷却空气通道；将液态挤压模具安装于油压机上，安装好的模具预热至700°C ±5°C，喷涂以石墨为主的液态脱模剂，按照计算好的镁合金承力结构板所需镁合金材料的量向模具内定量浇入镁合金溶液，随后进行挤压，通O. 4MPa O. 6MPa的压缩空气进行冷却，保持压力100S 160S后，开模取出底面密布有截面为正多边形的边沿相互连接的立槽结构、上面为平板结构的承力板，承力板采用自然空冷的方式冷却；清理模具进行下一次浇铸。
本发明的优点如下
(I)原材料来源广泛，采用符合国家标准的商业化镁合金材料，或者自行设计的镁合金材料；
(2)采用工业通用的油压机，设备具有通用性；
(3)模具设计灵活，可以根据结构需要灵活拆卸，工艺简便，便于维护，成本较低；
(4)承力结构灵活可变，板体的一侧为密布有截面为正多边形的边沿相互连接的立槽的“蜂窝结构”，此结构可以根据受力不同，灵活设计“蜂窝结构”的壁厚、斜度、大小、高度等；
(5)本发明的“蜂窝结构”不同于传统意义上的蜂窝结构，其具有单面平板结构，平板厚度根据要求可变，另一面的“蜂窝结构”具有“蜂窝”大小可变、壁厚可变、高度可变、斜度可变等众多优点，可以做到按需制造，灵活多变；其单面的“蜂窝结构”也不同于现有的蜂窝板的成型方法，本发明的液态挤压成型的承力结构板为一体成型，平板与“蜂窝结构”为冶金结合，不同于现有蜂窝板的分体式粘接结构，具有良好的力学性能；
(5)本发明的承力结构板制造工艺简便，工人简单培训即可熟练掌握，技术门槛较低，便于大规模生产；
(6)工艺技术具有通用性，可以适用于铝合金、铜合金、钢铁等其他材料的成型加工；
(7)镁合金强度较低，通过此种结构设计，可以大幅提高镁合金的承力性能，有利于镁合金在结构工程上的扩大应用。
图I是本发明的主视图2是图I的A-A向剖视图。
图中1、板体，2、截面为正多边形的立槽，R、立槽侧壁斜度。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式作进一步的说明
(I)准备符合国标的镁合金材料或自行设计的镁合金材料；
(2)熔炼工艺将镁合金加热至720V ±5°C，保温直至完全熔化，熔化镁合金时采用I. 5 2L/min的工业普通氩气进行保护，设备可采用电阻炉，燃气炉、工频电炉等多种熔化设备，熔化后保持熔液温度720°C ±5°C保温20min。
(3)挤压模具的设计及安装“蜂窝形”的结构采用整体式设计，按“蜂窝结构”设计出模斜度，根据立槽口部壁厚(Imm IOmm)、斜度R(2° 10° )、立槽口部边长(IOmm 200mm)、立槽高度(IOmm 50mm)设计不同的活动模具芯,根据产品需要安装于液态挤压模具内，模具底板内设置冷却空气通道。
(4)液态挤压铸造工艺将液态挤压模具安装于油压机上，安装好的模具预热至 7000C ±5°C，喷涂以石墨为主的液态脱模剂，浇入预先计算好的定量镁合金溶液，随后进行挤压，通O. 4MPa O. 6MPa的压缩空气进行冷却，保持压力100S 160S后，开模取出底面为“蜂窝”结构，上面为平板结构的承力结构板，清理模具进行下一次浇铸。
(5)挤压的蜂窝板采用自然空冷的方式冷却。
实施例I
(一 )原材料
采用符合国标的AZ31B镁合金。
( 二 )制造工艺
(I)准备符合国标的AZ31B镁合金材料；
(2)熔炼工艺将镁合金加热至720V，保温直至完全熔化，熔化镁合金时采用2L/ min的工业普通氩气进行保护，设备采用电阻炉，熔化后保持熔液温度720°C保温20min。
(3)挤压模具的安装将长度为I. 5m,宽度为O. 5m,承力结构板板体I的部分设计厚度3mm，立槽2的参数设计立槽口部边长为20mm，立槽高度20mm，立槽口部壁厚为5mm， 立槽斜度R为5°的“蜂窝”形活动模具芯，安装于固定模具内，装入200吨油压机上。
(4)液态挤压铸造工艺采用天然气将模具预热至705°C，并在模具内喷涂石墨脱模剂，浇入约8公斤镁合金溶液，随后进行挤压，通O. 5MPa压缩空气进行冷却，保持压力 120S后，开模取出底面为“蜂窝“结构，上面为平板结构的承力结构板，清理模具及承力结构板。
(5)将清理后的承力结构板自然冷却，之后进行承力实验，经检测，每平方米的承受能力达到2. 4吨,承力结构板的变形小于O. 5_。
实施例2
(一 )原材料
采用符合国标的AZ91D镁合金。
( 二 )制造工艺
(I)准备符合国标的AZ91D镁合金材料；
(2)熔炼工艺将镁合金加热至715°C，保温直至完全熔化，熔化镁合金时采用I.8L/min的工业普通氩气进行保护，设备采用电阻炉，熔化后保持熔液温度715°C保温 20mino。
(3)挤压模具的安装将长度为I. 2m,宽度为O. 8m,承力结构板板体I的部分设计厚度3臟，立槽2的参数设计立槽口部边长为40mm，立槽高度15臟，立槽口部壁厚为5臟， 立槽斜度R为3°的“蜂窝“形活动模具芯安装于固定模具内，装入200吨油压机上。
(4)液态挤压铸造工艺采用天然气将模具预热至700°C左右，并在模具内喷涂石墨脱模剂，浇入约11公斤镁合金溶液，随后进行挤压，通O. 4MPa压缩空气进行冷却，保持压力140S后，开模取出底面为“蜂窝“结构，上面为平板结构的承力结构板，清理模具及承力结构板。
(5)将清理后的蜂窝板自然冷却，之后进行承力实验，经检测，每平方米的承受能力达到2. 2吨，承力结构板的变形小于O. 5_。
权利要求
1.一种镁合金承力结构板，包括板体，其特征是板体由镁合金材料制成，板体的一侧面为平面，在板体的另一侧面上密布有截面为正多边形的边沿相互连接的立槽，立槽口部壁厚1mm 10_、立槽侧壁斜度2° 10°、立槽口部边长10mm 200_、立槽高度 10mm 50mm、板体厚1mm 5mm。
2.一种根据权利要求I所述的镁合金承力结构板的制造方法，其特征是将镁合金材料加热至720V ±5°C，保温直至完全熔化，熔化镁合金时采用I. 5 2L/min的工业普通氩气进行保护，熔化后保持熔液温度720°C ±5°C保温20min ;采用液态挤压模具，按镁合金承力结构板的整体结构设计活动模具芯，将活动模具芯安装于液态挤压模具内，模具底板内设置冷却空气通道；将液态挤压模具安装于油压机上，安装好的模具预热至700°C ±5°C， 喷涂以石墨为主的液态脱模剂，按照计算好的镁合金承力结构板所需镁合金材料的量向模具内定量浇入镁合金溶液，随后进行挤压，通O. 4MPa O. 6MPa的压缩空气进行冷却，保持压力100S 160S后，开模取出底面密布有截面为正多边形的边沿相互连接的立槽结构、上面为平板结构的承力板，承力板采用自然空冷的方式冷却。
全文摘要
本发明涉及一种镁合金承力结构板及其制造方法，承力结构板包括板体，其特征是板体由镁合金材料制成，板体的一侧面为平面，在板体的另一侧面上密布有截面为正多边形的边沿相互连接的立槽，立槽口部壁厚1mm～10mm、立槽侧壁斜度2°～10°、立槽口部边长10mm～200mm、立槽高度10mm～50mm、板体厚1mm～5mm；其制造方法采用模压方法整体成型，其优点是结构简单，整体力学性能好。
文档编号F16S1/12GK102937235SQ20121043932
公开日2013年2月20日 申请日期2012年10月28日 优先权日2012年9月22日
发明者狄石磊, 刘利涛 申请人:狄石磊, 刘利涛