一种铝合金儿童安全座椅骨架的成型方法技术

本发明专利技术涉及一种铝合金儿童安全座椅骨架的成型方法，属于汽车领域，解决现有铝合金无法用于成型儿童安全座椅骨架的问题。包括：制备用于儿童安全座椅骨架成型的铝合金粉末；设计儿童安全座椅骨架的尺寸及形状，通过三维建模软件建模，得到儿童安全座椅骨架模型；将儿童安全座椅骨架模型文件转换为stl格式，通过切片软件定义打印方向，确定打印层数及间距，获得切片文件；将切片文件导入3D打印机，输入打印参数进行打印，得到第一儿童安全座椅骨架；将第一儿童安全座椅骨架进行热等静压或普通热处理，得到第二儿童安全座椅骨架；对第二儿童安全座椅骨架进行喷砂处理，得到儿童安全座椅骨架。本发明专利技术可一体成型儿童安全座椅骨架，满足使用要求。满足使用要求。满足使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金儿童安全座椅骨架的成型方法


[0001]本专利技术涉及汽车
，尤其涉及一种铝合金儿童安全座椅骨架的成型方法。

技术介绍

[0002]安全座椅的材质可以分为两类，一类是主体支撑材质，另一类是起保护作用的缓冲材质。主体支撑材质主要选用钢质材料、塑料材料；其中钢质支撑材料的强度更高，韧性较好，但是钢制材料相对比较笨重，不便于提携；且ISOFIX接口(国际标准化组织固定装置，是一个关于在汽车中安置儿童座椅的新标准)都有承重上限，大量使用钢骨架结构会使得安全座椅重量偏高，不便于携带，更重要的是会导致安全座椅惯性增大，发生碰撞时，儿童被甩出的风险增大，所以极少有纯钢骨架结构的安全座椅。塑料材质的安全座椅结构密度小，但是强度相对较低，当发生碰撞时容易被挤压变形，从而对儿童的生命安全产生威胁。为了满足儿童安全座椅支撑结构的强度需求及接口承重要求，目前高端儿童安全座椅采用比较多的塑料+钢骨架椅身结构。
[0003]钢制儿童安全座椅骨架由于形状较为复杂，强度较高，因此一般采用冷冲压或热冲压成型，这两种工艺最大的缺陷在于需要根据构件的形状设计特定的模具，加工工艺复杂，模具及设备的维修成本高，生产周期较长，且材料的利用率较低，通常不超过75％，造成巨大的原料浪费。铝合金相较于钢材密度更低，约为钢材的1/3；此外，相比钢材，铝合金的耐蚀性能更为优异，无需涂装便可使用，更加环保，且铝合金材料易回收，再处理成本低，属于节能环保绿色材料。然而传统的高强铝合金由于韧性不足，成型性、焊接性能较差，而安全座椅骨架的形状较为复杂，高强铝合金难以一次成型，因此铝合金一直没能应用于儿童安全座椅中。
[0004]3D打印技术以粉末、丝材为原料，通过建立三维模型并切片实现逐层成型，是成型复杂形状构件最好的途径，然而传统牌号的铝合金，在打印过程中极易出现打印裂纹，无法满足3D打印的使用要求，现有通过调配铝合金成分进行3D打印得到的铝合金产品不能满足儿童安全座椅骨架的性能要求。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种铝合金儿童安全座椅的成型方法，用以解决至少以下技术问题之一：1、钢质材料作为儿童座椅的骨架时，钢制材料密度较高，比强度较低，导致儿童安全座椅骨架质量过重，惯性较大，发生碰撞时，儿童被甩出的风险增大；2、塑料作为儿童座椅骨架时，塑料结构密度小，但是强度相对较低，当发生碰撞时容易被挤压变形，从而对儿童的生命安全产生威胁；3、现有高端儿童安全座椅采用比较多的塑料+钢骨架椅身结构，钢制骨架一般采用冷冲压或热冲压成型，成型时需要根据骨架的形状设计特定的模具，加工工艺复杂，生产周期长；4、现有牌号的铝合金，用于3D打印制备的合金产品，强韧性及成形性不满足儿童安全座椅骨架的使用要求，不能用于制备儿童安全座椅。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术提供了一种铝合金儿童安全座椅骨架的成型方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：制备用于儿童安全座椅骨架成型的铝合金粉末，所述铝合金粉末成分配比，以质量百分数计为：Mg：3.0～5.5％，Zr：0.15～1.25％，Mn：0.51～2.0％，Si：0.1～2.5％，Sc：0.15～0.75％，Ti≤0.5％，Fe≤0.4％，Er≤0.5％，Y≤0.5％，其余为Al及不可去除的杂质元素；
[0009]步骤2：设计儿童安全座椅骨架的尺寸及形状，通过三维建模软件进行建模，得到儿童安全座椅骨架模型；
[0010]步骤3：将儿童安全座椅骨架模型文件转换为stl格式，通过切片软件定义打印方向，确定打印层数及间距，获得切片文件；
[0011]步骤4：将切片文件导入3D打印机，输入打印参数进行3D打印，得到第一儿童安全座椅骨架；
[0012]步骤5：将第一儿童安全座椅骨架进行热等静压处理或普通热处理，得到第二儿童安全座椅骨架；
[0013]步骤6：对第二儿童安全座椅骨架进行1～3次喷砂处理，得到儿童安全座椅骨架。
[0014]进一步地，所述步骤1包括：
[0015]S11：按照铝合金成分配比称取一定量的纯金属铸锭和/或合金锭、Si粉、ZrH2粉；
[0016]S12：通过真空熔炼纯金属铸锭和合金铸锭，获得预合金铸锭；
[0017]S13：将预合金铸锭通过雾化制粉，获得第一预合金粉末；
[0018]S14：混粉，通过三维混粉机或球磨机将第一预合金粉末与Si粉、ZrH2粉末混合，得到第二预合金粉末；
[0019]S15：将第二预合金粉末通过筛网进行分筛处理，获得满足尺寸和形状要求的第三预合金粉末；
[0020]S16：对筛分获得的满足尺寸和形状要求的第三预合金粉末进行真空干燥处理，获得铝合金粉末。
[0021]进一步地，步骤S11中，所述Si粉和ZrH2粉末的粒径为2～5μm。
[0022]进一步地，步骤S14中，所述混粉过程为：加入氧化锆球做为混粉介质，通过三维混粉机或球磨机将第一预合金粉末与Si粉、ZrH2粉末混合；
[0023]所述三维混粉机或球磨机的转速为10～20r/min，混粉时间为2～10h，所述氧化锆球中氧化锆质量占比为15～25％。
[0024]进一步地，所述步骤2包括：
[0025]S21：设计目标儿童安全座椅骨架的尺寸和形状；
[0026]S22：根据目标儿童安全座椅骨架的尺寸和形状，使用建模软件的草图工具，在平面上绘制儿童安全座椅骨架的基本形状和尺寸；
[0027]S23：使用建模软件的特征工具，将草图转化为三维实体，得到第一儿童安全座椅骨架模型；
[0028]S24：使用有限元仿真软件进行模拟仿真，对第一儿童安全座椅骨架模型的应力场、应变场及质量进行模拟分析；
[0029]S25：根据模拟分析结果，判断模型分析结果是否满足停止迭代条件，若满足，则确
定儿童安全座椅骨架模型，若不满足，则对第一儿童安全座椅骨架模型进行结构优化，得到第二儿童安全座椅骨架模型；
[0030]S26：对第二儿童安全座椅骨架模型的应力场，应变场及质量进行模拟分析，根据模拟分析结果，判断模型分析结果是否满足停止迭代条件，若满足，则确定第二儿童安全座椅骨架模型为最终儿童安全座椅骨架模型，若不满足，则对第二儿童安全座椅骨架模型进行结构优化，重复进行模拟分析，直至经过N次迭代得到的第N儿童安全座椅骨架模型满足停止迭代条件，则为最终儿童安全座椅骨架模型。
[0031]进一步地，步骤S25中，所述停止迭代条件为：同时满足第N儿童安全座椅骨架模型的等效应力与目标儿童安全座椅骨架应力比值≥1，第N儿童安全座椅骨架模型与目标儿童安全座椅骨架质量比≤0.4。
[0032]进一步地，步骤4中，所述3D打印为选择性激光熔化，将选择性激光熔化设备的基板进行预热，预热温度为50～320℃。
[0033]进一步地，所述选择性激光熔化参数为：扫描功率为200～400W，扫速为400本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金儿童安全座椅骨架的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：制备用于儿童安全座椅骨架成型的铝合金粉末，所述铝合金粉末成分配比，以质量百分数计为：Mg：3.0～5.5％，Zr：0.15～1.25％，Mn：0.51～2.0％，Si：0.1～2.5％，Sc：0.15～0.75％，Ti≤0.5％，Fe≤0.4％，Er≤0.5％，Y≤0.5％，其余为Al及不可去除的杂质元素；步骤2：设计儿童安全座椅骨架的尺寸及形状，通过三维建模软件进行建模，得到儿童安全座椅骨架模型；步骤3：将儿童安全座椅骨架模型文件转换为stl格式，通过切片软件定义打印方向，确定打印层数及间距，获得切片文件；步骤4：将切片文件导入3D打印机，输入打印参数进行3D打印，得到第一儿童安全座椅骨架；步骤5：将第一儿童安全座椅骨架进行热等静压处理或普通热处理，得到第二儿童安全座椅骨架；步骤6：对第二儿童安全座椅骨架进行1～3次喷砂处理，得到儿童安全座椅骨架。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：S11：按照铝合金成分配比称取一定量的纯金属铸锭和/或合金锭、Si粉、ZrH2粉；S12：通过真空熔炼纯金属铸锭和合金铸锭，获得预合金铸锭；S13：将预合金铸锭通过雾化制粉，获得第一预合金粉末；S14：混粉，通过三维混粉机或球磨机将第一预合金粉末与Si粉、ZrH2粉末混合，得到第二预合金粉末；S15：将第二预合金粉末通过筛网进行分筛处理，获得满足尺寸和形状要求的第三预合金粉末；S16：对筛分获得的满足尺寸和形状要求的第三预合金粉末进行真空干燥处理，获得铝合金粉末。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S11中，所述Si粉和ZrH2粉末的粒径为2～5μm。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S14中，所述混粉过程为：加入氧化锆球做为混粉介质，通过三维混粉机或球磨机将第一预合金粉末与Si粉、ZrH2粉末混合；所述三维混粉机或球磨机的转速为10～20r/min，混粉时间为2～10h，所述氧化锆球中氧化锆质量占比为15～25％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈硕，秦明花，何静，唐培新，李向阳，吕周晋，
申请(专利权)人：江苏钢研昊普科技有限公司，
类型：发明
国别省市：