專利名稱：纖維包覆的鎂管狀結(jié)構(gòu)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂基合金管狀結(jié)構(gòu)部件的加強(qiáng)用于增加能量吸收，尤其是沿部件軸線的壓縮載荷的吸收。更具體地，本發(fā)明涉及纖維包覆的鎂合金管。這種管在例如對(duì)車輛保險(xiǎn)杠以及其他車輛結(jié)構(gòu)部件(其用于吸收壓縮載荷或沖擊)的持續(xù)沖擊中顯示了顯著增加的能量吸收能力。
背景技術(shù)：
不斷地需要減小車輛部件的質(zhì)量以提高的燃料經(jīng)濟(jì)性。并且不斷地需要將應(yīng)用的鎂合金作為車輛應(yīng)用中減小重量的部件而裝配。本發(fā)明的目的是為了提高的能量吸收而裝配由鎂基合金成形的管狀部件，尤其是在部件受到沿管結(jié)構(gòu)的縱向軸線的壓縮載荷的時(shí)候。

發(fā)明內(nèi)容
本文構(gòu)思的是一對(duì)由鎂合金成形的管可用于在支撐例如前端車輛保險(xiǎn)杠時(shí)的能量吸收應(yīng)用。在很多實(shí)施例中，管的截面可為圓柱形或陡圓錐形(截頭的)以便接收壓縮載荷。保險(xiǎn)杠可附接到一對(duì)隔開的、水平對(duì)齊的、等長(zhǎng)的圓管的面向前的端部并由其承載，同時(shí)管的后端固定到車身結(jié)構(gòu)。適合的保險(xiǎn)杠構(gòu)件可放置在管上以接收例如相對(duì)低速?zèng)_擊 (其會(huì)以其他方式損壞車輛的鄰近車身部分)。在這種管-保險(xiǎn)杠布置中，管狀構(gòu)件被設(shè)計(jì)成接收沿管的軸線的突然壓縮載荷(以可能的變形)并吸收這種沖擊的大部分能量。管在軸向壓縮載荷下會(huì)受到一些變形，但預(yù)計(jì)到的是其將充分保持其初始形狀以避免對(duì)鄰近車輛面板或其他結(jié)構(gòu)造成損壞。然而，本文發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了當(dāng)擠出成形的鎂合金(AMI合金)管受到這種壓縮載荷時(shí)，鎂金屬趨于滲透破裂，使管破碎，而不是以某些有限的變形吸收載荷。這種使管破碎的現(xiàn)象即使當(dāng)圓鎂合金管以整體的、內(nèi)部的、半徑加強(qiáng)肋擠出成形時(shí)仍然發(fā)生。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了鎂合金管的能量吸收能力可通過利用纖維(優(yōu)選地玻璃纖維)以包覆圖案固定地包覆管的外圓周(或當(dāng)管不是圓形時(shí)的周邊)顯著地增加，其中，當(dāng)管的端部沿其縱向軸線被突然壓縮時(shí)加固管以防向外破裂。通常，優(yōu)選的是纖維被緊密地包覆，壓縮與管的外表面接觸并附接到管的表面。發(fā)現(xiàn)了這種纖維包覆允許鎂管在管失效或嚴(yán)重?fù)p壞之前承受更大壓縮載荷。玻璃纖維，或其他非金屬纖維，有時(shí)候優(yōu)選的是包覆材料，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)管將被期望工作的環(huán)境下它們不會(huì)引起鎂合金管的電化學(xué)腐蝕。玻璃纖維相對(duì)便宜并且可用于交織的或編織的層中，適合于圍繞和抵靠管狀結(jié)構(gòu)的外表面拉伸并拉緊表面且結(jié)合到表面。在其他實(shí)施例中，連續(xù)玻璃纖維可以沿管的軸線隔開的帶或在共同延伸的層中從管的一端到另一端繞管的外表面纏繞。在一些實(shí)施例中，在包覆之前、期間或之后，纖維可涂覆有適合的熱塑性或熱固性聚合物材料(有時(shí)候在本文稱為樹脂)，以用于聚合物樹脂包覆結(jié)合到管表面。有時(shí)候聚合物可用于將纖維從鎂管表面隔離開以避免腐蝕。在其他實(shí)施例中，纖維或纖維的端部可被熔融或以其他方式結(jié)合到管的外表面以將纖維固定就位。纖維可被纏繞從而繞管的外表面施加連續(xù)的張力。在其他情況下，纖維包覆將被應(yīng)用從而在管沿其縱向軸線被壓縮裝載時(shí)抑制管的向外變形。鎂合金管經(jīng)常為具有縱向軸線的圓柱形，但是它們可以其他截面構(gòu)造(例如方形， 矩形或其他多邊形)制備。而且，管可為具有不同截面的截頭錐的形狀。通常，用作壓縮構(gòu)件的圓錐管將具有適當(dāng)陡的側(cè)面以沿管的垂直軸線吸收壓縮力。鎂合金管可具有內(nèi)部硬化構(gòu)件以減小管在受到軸線壓縮載荷時(shí)向內(nèi)塌陷的趨勢(shì)。這種管經(jīng)常被擠出成形，但是它們可以其他方法(例如通過鑄造或通過由金屬片前驅(qū)體形狀成形)而成形。本發(fā)明的這些和其他目的和優(yōu)點(diǎn)將從本發(fā)明實(shí)施例的一些例子的詳細(xì)描述中變得明顯。在這些例子中會(huì)要參考示出的附圖，其在本說明書的下面部分描述。本發(fā)明還提供了以下方案
1. 一種由鎂基合金成形的管，所述管具有一定長(zhǎng)度和縱向軸線；內(nèi)部管表面和互補(bǔ)外部管表面，其與所述內(nèi)部表面隔開以限定管壁；以及沿所述管的縱向軸線隔開的相對(duì)端表
所述管的尺寸和形狀被設(shè)計(jì)為用作結(jié)構(gòu)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件用于接收壓縮應(yīng)力，所述壓縮應(yīng)力施加到所述管的端部并且沿所述管的軸線朝向所述管的相對(duì)端部作用；以及
所述管進(jìn)一步包括從端部到端部繞所述管的外表面包覆的纖維，所述纖維被包覆以在所述管的外表面上施加約束力，從而通過施加到所述管的端部的壓縮力來防止所述管的破裂；以及
包覆的纖維附接到所述管的外表面。2.如方案1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維涂覆有聚合物樹脂并且樹脂結(jié)合到所述管的外表面。3.如方案1所述的管，其特征在于，所述管具有至少一個(gè)肋，其延伸穿過所述管的軸線并且固定到所述管的內(nèi)表面，從而通過施加到所述管的端部的壓縮力來減小所述管的變形。4.如方案1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為金屬纖維并且包覆的金屬纖維通過聚合物材料的涂覆與所述鎂管的表面分開。5.如方案1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為玻璃纖維。6.如方案1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維包括玻璃纖維，其涂覆有聚合物樹脂并且利用樹脂結(jié)合到管表面。7.如方案1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為玻璃纖維，其以交織或編織纖維的形式包覆。8.如方案1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為玻璃纖維，其以交織或編織纖維的形式包覆，涂覆有熱固性樹脂并且利用樹脂結(jié)合到管外表面。9.如方案1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為連續(xù)玻璃纖維，其在從所述管的一端到另一端的連續(xù)層中繞管外表面包覆。10.如方案1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為連續(xù)玻璃纖維，其涂覆有聚合物樹脂并且在從所述管的一端到另一端的連續(xù)層中繞管外表面包覆。11.如方案1所述的管，其特征在于，連續(xù)玻璃纖維被包覆以在所述管的外表面上形成一系列隔開的纖維帶，所述纖維繞所述管的軸線包覆使得所述帶大致平行于所述管的端部放置。12.如方案1所述的管，其特征在于，涂覆樹脂的連續(xù)玻璃纖維被包覆以在所述管的外表面上形成一系列隔開的樹脂結(jié)合的纖維帶，所述纖維繞所述管的軸線包覆使得所述帶大致平行于所述管的端部放置。13.如方案1所述的管，其特征在于，所述管在截面上為圓形或多邊柱形。14.如方案1所述的管，其特征在于，所述管為具有圓形或多邊形截面的截頭錐。15.如方案3所述的管，其特征在于，所述管是圓形的并且具有以90度弧隔開的兩個(gè)直徑肋。16.如方案1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維利用環(huán)氧樹脂結(jié)合到所述管的外表面。17.如方案1所述的管，其特征在于，樹脂結(jié)合的包覆的纖維從所述管的一端延伸到另一端，基本上覆蓋汽缸的整個(gè)外表面。18.如方案1所述的管，其特征在于，環(huán)氧樹脂結(jié)合的包覆的纖維從所述管的一端延伸到另一端，基本上覆蓋汽缸的整個(gè)外表面。19.如方案1所述的管，其特征在于，其用于吸收車輛保險(xiǎn)杠上的壓縮沖擊。20.如方案1所述的管，其特征在于，其用于吸收車身上的壓縮沖擊。


圖1是鎂合金管的斜剖視圖，其包覆有結(jié)合的環(huán)氧樹脂，在其外表面上交織的玻璃纖維。在該示圖中，鎂合金管還具有4個(gè)內(nèi)部半徑支柱。圖2是壓縮應(yīng)力(單位為MPa)對(duì)壓縮應(yīng)變的數(shù)據(jù)曲線，比較了如圖1所示的玻璃纖維交織覆蓋的鎂合金管與相同形狀和成分的未涂覆鎂合金管的數(shù)據(jù)。圖3是在故障時(shí)能量吸收(單位為kj)的條形圖，比較了如圖1所示的玻璃纖維交織覆蓋的鎂合金管與相同形狀和成分的未涂覆鎂合金管的數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式如本說明書上面所述，鎂和鎂合金提供了大范圍的質(zhì)量節(jié)省，但是由鎂基合金成形的結(jié)構(gòu)構(gòu)件經(jīng)常不具有可接受的碰撞性能。有時(shí)候管被緩慢裝載；有時(shí)候管將受到突然沖擊，例如管用作車輛保險(xiǎn)桿支撐件或車身構(gòu)件(其可接收碰撞沖擊)時(shí)。發(fā)現(xiàn)了這種鎂基合金管結(jié)構(gòu)作為其原始單體件時(shí)不變形，但是它們趨于破裂和突然失效。為了克服該問題， 并且根據(jù)本發(fā)明，管狀鎂部件包覆有纖維，其抑制或防止鎂結(jié)構(gòu)構(gòu)件或制品在碰撞沖擊或其他壓縮載荷期間的破裂。鎂管可以各種形狀成形從而沿管的軸線接收壓縮載荷。很多管由圓柱形內(nèi)和外表面(其在形狀上可被認(rèn)為是圓形(環(huán)形)，方形，矩形或其他多邊形等)成形。其他管可具有截頭錐形狀，其截面具有廣泛范圍。本發(fā)明應(yīng)用于鎂合金管結(jié)構(gòu)，其通常在基本上直的軸線上具有兩個(gè)隔開的端部，并且被設(shè)計(jì)成受到壓縮力，該壓縮力抵靠管的一端施加并且向其他端傳送。鎂管可具有內(nèi)部肋或支柱從而抑制管在壓縮載荷期間向內(nèi)變形。這種內(nèi)部加強(qiáng)構(gòu)件將典型地為直的，延伸穿過管的軸線，并且相對(duì)端固定到管的內(nèi)表面。內(nèi)部加強(qiáng)構(gòu)件可延
5伸管的全部長(zhǎng)度或者在管的選定縱向區(qū)域中成形。管的外表面包覆有纖維以用于支撐壓縮裝載的鎂管以防管狀結(jié)構(gòu)的破裂或其他故障的目的。纖維可為玻璃纖維，碳纖維等。纖維可為金屬纖維。玻璃纖維經(jīng)常是優(yōu)選的， 因?yàn)樗鼈兪菑?qiáng)的，相對(duì)廉價(jià)的，可用于很多形式，并且在很多工作環(huán)境中不趨于腐蝕鎂管。 連續(xù)纖維(有時(shí)候稱作“粗紗”)可繞管以大致螺旋圖案纏繞。包覆是加強(qiáng)管的全部長(zhǎng)度。然而，連續(xù)纖維包覆可沿管的長(zhǎng)度在隔開的圓周帶中應(yīng)用。很多纖維(例如玻璃纖維)可在交織的或編織的布中使用，該布可繞管的外表面包覆以在壓縮載荷下支撐管。纖維包覆固定到管表面。很多纖維材料的端部可被熔融或以其他方式簡(jiǎn)單地附接到鎂管的外表面，從而適合地錨固纖維包覆從而用作其預(yù)計(jì)的支撐角色。然而，在本發(fā)明的很多實(shí)施例中，在包覆之前或之后，纖維涂覆有適合的聚合物材料，以及聚合物被硬化或固化使得纖維作為復(fù)合材料包覆的一部分嵌入聚合物中。聚合物涂層適合于幾乎任何纖維包裹，并且對(duì)于某些金屬纖維來說是必需的從而將它們與腐蝕誘發(fā)的與鎂管表面接觸隔離開。纖維包覆的鎂管將發(fā)現(xiàn)很多有用的應(yīng)用，其中重量相對(duì)輕的結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要承受壓縮載荷，尤其是突然壓縮載荷。例如在機(jī)動(dòng)車中，這種鎂管可用于將保險(xiǎn)杠附接到車身構(gòu)件，其中管用于吸收碰撞沖擊。實(shí)際上，這種管有時(shí)候被稱作“碰撞罐”。纖維包覆的鎂管使得現(xiàn)在要求比較重的金屬重量更輕的碰撞罐。而且，纖維包覆的鎂管可用作其他車身或底盤構(gòu)件，其成形或定位成接收突然碰撞沖擊等。說明性例子
下面的例子用于示出本發(fā)明的7個(gè)元件的組合。應(yīng)理解的是在纖維包覆的結(jié)構(gòu)鎂管的其他應(yīng)用中，不是所有的示出的元件都是必需的或是希望的。替代地，可使用包覆和管形狀的其他組合。根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)踐，擠出成形的AZ31鎂合金，以90度弧隔開的具有4個(gè)徑向內(nèi)部加強(qiáng)支柱的圓柱形管使用玻璃纖維交織層和環(huán)氧樹脂覆模成形。A^Bl鎂合金包括標(biāo)稱重量百分比大約3 wt%的鋁，1 wt%的鋅，基本上余量為鎂。玻璃纖維交織涂覆的管和相同未涂覆鎂合金管受到沿其相應(yīng)的汽缸軸線的壓縮載荷。結(jié)果是玻璃纖維交織和環(huán)氧樹脂覆模成形鎂管的能量吸收的多于300%的提高。圖1展示了例如擠出成形的AZ31合金管10的示圖，其例如可用作兩個(gè)(或多個(gè)) 碰撞罐構(gòu)件中的一個(gè)，該構(gòu)件用于在其管端之一附接到車身結(jié)構(gòu)的前端并且用于承載附接到其相對(duì)管端的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)。此類鎂合金支柱(或碰撞罐)在重量上比其他金屬支柱更輕并且可用于例如承載由能量吸收聚合物和聚合物復(fù)合材料成形的重量相對(duì)輕的保險(xiǎn)桿結(jié)構(gòu)。圖1示出了 AZ31合金的擠出成形的、圓柱形的管10，其表示鎂合金管被選定用于評(píng)估其吸收例如車身結(jié)構(gòu)中的壓縮載荷的能力。擠出成形的管10長(zhǎng)度大約為M6，外徑大約為50. 8 mm。管壁12的厚度均勻地大約為3. 5 mm。在該示例中，擠出成形的管10具有以90度隔開的4個(gè)內(nèi)部半徑支柱14 (或兩個(gè)直徑支柱)，并且其從管10的中心16延伸到管10的內(nèi)表面18。支柱14的每個(gè)(在徑向長(zhǎng)度上大約1英寸)像肋或壁一樣沿管10的全部長(zhǎng)度延伸。半徑支柱14用于提供對(duì)管10的結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)強(qiáng)度，包括支撐以抵抗在管端20， 22之間并且沿管的縱向軸線、經(jīng)過管中心16地施加壓縮載荷時(shí)的內(nèi)部塌陷。圖1中的管10具有成組的玻璃纖維束的交織24，其拉伸到與管10的外表面沈
6結(jié)合。玻璃纖維交織M以環(huán)氧樹脂浸漬并且通過樹脂以其固化或干燥的狀態(tài)結(jié)合到表面 26。該結(jié)合的樹脂，交織的玻璃纖維提供了對(duì)管10的加強(qiáng)，特別地但不是唯一地，在管受到端到端壓縮載荷時(shí)。在一個(gè)示例中，結(jié)合的環(huán)氧樹脂，交織的玻璃纖維M如下應(yīng)用到管10。在該示例中，擠出成形的、50.8 mm外徑的、546 mm長(zhǎng)的、AZ31鎂合金管(如圖1 所示)利用丙酮擦拭清潔。A&P Technology的玻璃纖維圓交織(#Z24L300R，標(biāo)稱3〃直徑， 18oz/yd2)被切成為長(zhǎng)度為19"(質(zhì)量為M.5 g)。玻璃纖維交織在鎂管的外表面上拉出然后縱向張緊以將交織緊密地拉到管。交織在管的端部捆扎到鎂管以維持玻璃纖維上的張緊?；诓ＡЮw維交織的質(zhì)量，希望的樹脂質(zhì)量為27. 3 g (大約為玻璃纖維交織的質(zhì)量的1/2)。需要過量的環(huán)氧樹脂來允許一些樹脂流過交織的部分的端部并且進(jìn)入吸膠布。40克環(huán)氧樹脂在室溫混合。樹脂的配方基于100份環(huán)氧樹脂(Dow 383)，80份酸酐固化劑(Lonza的MTHPA 600)和2份催化劑(Aldrich的BDMA)。樹脂被手工混合并脫氣 10分鐘。玻璃纖維交織-包覆管被放置在防粘膜片上并且環(huán)氧樹脂被灌注并且在超過包覆的纖維玻璃交織2/3的中心上手工散布。吸膠布被捆扎到交織端部。具有其覆蓋交織層的管然后以防粘膜包覆，然后以吸膠布包覆，最后以真空裝袋膜的外層包覆。在密封袋之后， 施加真空并且整個(gè)裝袋管被放入80度的烘箱。管留在烘箱中大約3小時(shí)以固化。在環(huán)氧樹脂被固化之后，保護(hù)袋被除去。多個(gè)玻璃纖維交織復(fù)合材料涂覆的鎂合金管通過該手工工藝制備。在上述裸(沒有玻璃纖維包覆)鎂合金管和如上所述制備的環(huán)氧樹脂結(jié)合的、玻璃纖維交織覆蓋的鎂合金管之間進(jìn)行了比較壓縮載荷測(cè)試。在每個(gè)測(cè)試中，管在支撐表面的一端上垂直地直立放置，并且壓縮載荷被施加到上端。在管的圓上端上均勻地并且沿直立管的垂直中心軸線直接地施加載荷。壓縮載荷被程控并施加從而以1 mm/s的速率向下增大每個(gè)管并使其變形。觀察到未涂覆的鎂管迅速滲透破裂并且塌陷。但是以樹脂結(jié)合的玻璃纖維交織包覆的鎂合金管承受更大的壓縮載荷。來自壓縮測(cè)試的數(shù)據(jù)在圖2和圖3的曲線中概括。在圖2的數(shù)據(jù)中看到裸鎂合金管在經(jīng)受大約0. 02的壓縮應(yīng)變之后在大約150 MPa的壓縮應(yīng)力下失效。玻璃纖維交織鎂合金管在大約450 MPa的壓縮應(yīng)力下和幾乎0.1的壓縮應(yīng)變下失效。因此，樹脂結(jié)合的玻璃纖維交織鎂合金管能夠在其失效前承受壓縮應(yīng)力，這是未涂覆鎂管失效的壓縮應(yīng)力的三倍。圖3顯示了裸鎂管和玻璃纖維交織鎂合金管的能量吸收數(shù)據(jù)(KJ)。如圖3所顯示的，纖維涂覆管的能量吸收是裸管的三倍以上。鎂管的纖維包覆的預(yù)計(jì)功能是確保鎂管結(jié)構(gòu)保持在沿管結(jié)構(gòu)的中心軸線的壓縮載荷路徑中并且吸收施加的能量。擠出成形的AZ31鎂合金管的手工應(yīng)用的玻璃交織包覆被認(rèn)為在實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)上非常有效和成功。上述制備玻璃交織包覆的鎂合金管的例子使用手動(dòng)疊放工藝，因?yàn)閮H有少數(shù)管被包覆。然而，纖維應(yīng)用到管狀結(jié)構(gòu)的外周邊能夠通過多個(gè)其他公知的且較高產(chǎn)量的技術(shù)中的任意技術(shù)完成。纖維應(yīng)用的預(yù)計(jì)結(jié)果是纖維在鎂管下面支撐鎂管以抵抗軸向壓縮力。例如，纖維可交織成套管，其能夠隨后在管上拉出，如上面的說明性例子所述。在擠出成形的鎂管的情況下，交織機(jī)器可被設(shè)計(jì)成以連續(xù)工藝直接交織到形成的擠出成形管上。在另一工藝中，管可經(jīng)由單纖維纏繞包覆，其中纖維束以受到機(jī)器控制孔眼的位置控制的纏繞角繞旋轉(zhuǎn)管纏繞。纖維還可利用纖維條帶纏繞在管上放置，纖維條帶纏繞類似于單纖維纏繞但是代替了單個(gè)的單纖維或束，薄寬度的條帶繞旋轉(zhuǎn)管纏繞。條帶可由單向纖維或編織或交織收集的纖維構(gòu)成，該纖維已經(jīng)裂成用于纏繞的適當(dāng)寬度。具有單纖維纏繞的變體，其中管保持靜止并且纏繞孔眼繞管軸線旋轉(zhuǎn)。管還可滾動(dòng)包覆。在該工藝中，編織織物的預(yù)切矩形塊沿一個(gè)邊緣附接到管，然后管沿其軸線旋轉(zhuǎn)直到整個(gè)織物已經(jīng)繞管包覆自身。在任何上述纖維應(yīng)用工藝中，纖維能夠應(yīng)用為“干”(沒有大量的聚合物樹脂)或 “濕”(輸入或涂覆聚合物樹脂)。在“干”纖維應(yīng)用的情況下，并且其中纖維不直接結(jié)合到管，將需要次要工藝在加固和固化步驟之后應(yīng)用聚合物樹脂。在“濕”纖維應(yīng)用的情況下， 將僅要求加固和固化步驟。因?yàn)榫酆衔飶?fù)合材料的功能是確保鎂保持在載荷路徑上并且吸收施加的能量，各種樹脂和纖維能夠用于這種目的。在上面的說明性例子中，熱固性環(huán)氧樹脂配方被應(yīng)用于交織的玻璃纖維。但是在其他實(shí)施例中，可優(yōu)選的是使用熱塑性聚合物材料。例如，涂覆熱塑性聚合物的玻璃纖維(或其他纖維材料)可繞鎂管包覆以形成抑制復(fù)合材料。例如，可使用涂覆有熱塑性樹脂(例如聚丙烯)的玻璃粗紗(例如PPG HYBON 2001)。在包覆過程中，管被保持在適合的升高的溫度，使得聚合物涂層充分可動(dòng)以用于包覆的纖維的加固。在另一例子中，適合的酚醛樹脂復(fù)合材料(例如PLENCO酚醛樹脂)可在單纖維纏繞工藝中應(yīng)用于玻璃纖維。因此，基于實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)，并且基于鎂管狀部件幾何形狀及其應(yīng)用以及載荷方向，樹脂的類型，纖維的類型，纖維在復(fù)合層中的定向和分布全部都要被優(yōu)化。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例以圓柱形管示出，所述圓柱形管通過使用AZ31鎂合金擠出成形。管可以其他截面形狀成形。例如，它們可為圓柱形或圓錐形，或者具有其他適合的結(jié)構(gòu)形狀。它們可為具有互補(bǔ)內(nèi)和外壁表面的方形，多邊形，或者采用相對(duì)薄壁管形成中的其他形狀。這種管可由其他鎂合金成形，其適于管鑄造或管由材料板等成型。因此，盡管本發(fā)明的實(shí)踐已經(jīng)以一些特定例子示出，但是應(yīng)理解的是本發(fā)明的范圍不限于這些示出的例子。
權(quán)利要求
1.一種由鎂基合金成形的管，所述管具有一定長(zhǎng)度和縱向軸線；內(nèi)部管表面和互補(bǔ)外部管表面，所述外部管表面與所述內(nèi)部表面隔開以限定管壁；以及沿所述管的縱向軸線隔開的相對(duì)端表面；所述管的尺寸和形狀被設(shè)計(jì)為用作結(jié)構(gòu)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件用于接收壓縮應(yīng)力，所述壓縮應(yīng)力施加到所述管的端部并且沿所述管的軸線朝向所述管的相對(duì)端部作用；以及所述管進(jìn)一步包括從端部到端部繞所述管的外表面包覆的纖維，所述纖維被包覆以在所述管的外表面上施加約束力，從而通過施加到所述管的端部的壓縮力來防止所述管的破裂；以及包覆的纖維附接到所述管的外表面。
2.如權(quán)利要求1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維涂覆有聚合物樹脂并且樹脂結(jié)合到所述管的外表面。
3.如權(quán)利要求1所述的管，其特征在于，所述管具有至少一個(gè)肋，其延伸穿過所述管的軸線并且固定到所述管的內(nèi)表面，從而通過施加到所述管的端部的壓縮力來減小所述管的變形。
4.如權(quán)利要求1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為金屬纖維并且包覆的金屬纖維通過聚合物材料的涂覆與所述鎂管的表面分開。
5.如權(quán)利要求1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為玻璃纖維。
6.如權(quán)利要求1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維包括玻璃纖維，其涂覆有聚合物樹脂并且利用樹脂結(jié)合到管表面。
7.如權(quán)利要求1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為玻璃纖維，其以交織或編織纖維的形式包覆。
8.如權(quán)利要求1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為玻璃纖維，其以交織或編織纖維的形式包覆，涂覆有熱固性樹脂并且利用樹脂結(jié)合到管外表面。
9.如權(quán)利要求1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為連續(xù)玻璃纖維，其在從所述管的一端到另一端的連續(xù)層中繞管外表面包覆。
10.如權(quán)利要求1所述的管，其特征在于，所述包覆的纖維為連續(xù)玻璃纖維，其涂覆有聚合物樹脂并且在從所述管的一端到另一端的連續(xù)層中繞管外表面包覆。
全文摘要
本發(fā)明涉及纖維包覆的鎂管狀結(jié)構(gòu)部件。具體地，鎂合金管構(gòu)件具有在機(jī)動(dòng)車車身結(jié)構(gòu)和其他應(yīng)用中減小重量的可能，但是它們?cè)谘毓艿目v向軸線端到端施加的壓縮應(yīng)力載荷下破裂和失效。發(fā)現(xiàn)了當(dāng)管的外表面緊密包覆有纖維(例如，玻璃纖維或其他適合纖維)時(shí)以及可選地結(jié)合到管表面的樹脂時(shí)，鎂合金管承受和吸收壓縮載荷的能力大幅度提高。
文檔編號(hào)F16S3/00GK102410438SQ20111028126
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者A. 羅 A., G. 基亞 H., F. 奎恩 J., N. 歐文斯 J. 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司