CN104260436A - 一种金属金字塔型点阵夹芯板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属金字塔型点阵夹芯板及其制备方法，它涉及一种点阵夹芯板及其制备方法。本发明的目的是要解决现有金属点阵结构的制备成本高、材料利用率低、制备过程长、手工操作多以及在制备过程中对金属点阵结构引入较多的制备缺陷的问题。一种金属金字塔型点阵夹芯板包括金字塔型点阵芯子、金属上面板和金属下面板。制备方法：一、制备金属波纹板；二、制备金属金字塔型点阵结构单胞；三、制备金字塔型点阵芯子；四、制备金属金字塔型点阵夹芯板。本发明制备的金属金字塔型点阵夹芯板具有成本低、材料利用率高、制备过程短的优势；与现有制备金属点阵结构的成本相比，降低了20％～30％。本发明可获得一种金属金字塔型点阵夹芯板。
Description
技术领域
本发明涉及一种点阵夹芯板及其制备方法。
背景技术
金属点阵材料是极具潜力的先进轻质多功能结构材料，与传统材料最大不同在于其拥有高的孔隙率和千变万化的微结构，因而具有许多的优良性能。结构方面具有超轻、高比强、高比刚、耐冲击等特点；功能方面具有高效隔热散热、吸声效果佳、多功能集成等特点。现有金属点阵结构的制备工艺均存在不足之处，如熔模铸造法的不足在于工艺流程复杂、制备成本高、且铸造过程中易产生缺陷；冲压折叠钎焊法的不足在于冲压过程造成的废料多、制备成本高；拉挤放电切割法的不足在于放电切削用时较长、制备成本高等。
发明内容
本发明的目的是要解决现有金属点阵结构的制备成本高、材料利用率低、制备过程长、手工操作多以及在制备过程中对金属点阵结构引入较多的制备缺陷的问题，而提供一种金属金字塔型点阵夹芯板及其制备方法。
一种金属金字塔型点阵夹芯板包括金字塔型点阵芯子、金属上面板和金属下面板；
所述的金字塔型点阵芯子是由多个金属金字塔型点阵结构单胞组成；每个金属金字塔型点阵结构单胞是由四根杆件组成的具有金字塔型的一体件；在每根杆件平行于水平面的固定撑脚的上表面开有矩形嵌锁槽口，或在每根杆件平行于水平面的固定撑脚的下表面开有矩形嵌锁槽口；相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口扣合固定为一体，形成金字塔型点阵芯子；
所述的金字塔型点阵芯子中所有金属金字塔型点阵结构单胞的上端面与金属上面板固定连接，金字塔型点阵芯子中所有金属金字塔型点阵结构单胞的下端面与金属下面板固定连接。
一种金属金字塔型点阵夹芯板的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、制备金属波纹板：通过热挤压成型工艺或冷辊轧成型工艺将金属材料制备成带有上平台和下平台的金属波纹板；
二、制备金属金字塔型点阵结构单胞：在步骤一得到的金属波纹板的上平台和下平台处，通过机械开槽方法加工出矩形嵌锁槽口；再将加工好的带有矩形嵌锁槽口的金属波纹板沿波纹方向切割成带有矩形嵌锁槽口的金属波纹条；最后将带有矩形嵌锁槽口的金属波纹条进行剪裁，通过矩形嵌锁槽口按照十字交叉方式相互咬合，再使用常温固化胶膜将相互咬合的矩形嵌锁槽口粘结成一体，形成金字塔型点阵结构单胞；所述的矩形嵌锁槽口的宽度为2mm，深度为1mm；所述的金属波纹条的宽度为2mm；
三、制备金字塔型点阵芯子：将步骤二得到的相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口扣合固定为一体，形成金字塔型点阵芯子；
四、制备金属金字塔型点阵夹芯板：将步骤三制备的金字塔型点阵芯子中所有金属金字塔型点阵结构单胞的上端面与金属上面板固定连接，金字塔型点阵芯子中所有金属金字塔型点阵结构单胞的下端面与金属下面板固定连接，得到金属金字塔型点阵夹芯板。
本发明的优点：
一、本发明无论是通过热挤压成型工艺制备的密度低、硬度低、延展性好的铝合金波纹板或者通过冷辊轧成型工艺制备的密度高、硬度大的不锈钢波纹板，这两种制备工艺均具有生产效率高、可批量化生产等优点；
二、本发明制备的金属金字塔型点阵夹芯板具有成本低、材料利用率高、制备过程短、手工操作少等优势；与现有制备金属点阵结构的成本相比，降低了20％～30％；本发明解决了现有金属点阵结构在制备过程中对金属点阵结构引入较多的制备缺陷的问题。
本发明可获得一种金属金字塔型点阵夹芯板。
附图说明
图1为具体实施方式八所述的金属金字塔型点阵夹芯板的结构示意图；图中1为金字塔型点阵芯子，2为金属上面板，3为金属下面板；
图2为具体实施方式八所述的金属波纹板的结构示意图；图1中1-1为金属波纹板，1-2为金属波纹板上平台，1-3为金属波纹板下平台；
图3为具体实施方式八所述的带有矩形嵌锁槽口的金属波纹板的结构示意图，图3中1-1为带有矩形嵌锁槽口的金属波纹板，1-7为矩形嵌锁槽口；
图4为具体实施方式八所述的金属波纹条的结构示意图；
图5为具体实施方式八所述的金字塔型点阵芯子的结构示意图；图5中1-5为金字塔型点阵芯子上端的所有两个金属金字塔型点阵结构单胞相互咬合处，1-6为金字塔型点阵芯子下端的所有两个金属金字塔型点阵结构单胞相互咬合处；
图6为具体实施方式八所述的金字塔型点阵结构单胞，图6中1-7为矩形嵌锁槽口。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种金属金字塔型点阵夹芯板包括金字塔型点阵芯子1、金属上面板2和金属下面板3；
所述的金字塔型点阵芯子1是由多个金属金字塔型点阵结构单胞4组成；每个金属金字塔型点阵结构单胞4是由四根杆件组成的具有金字塔型的一体件；在每根杆件平行于水平面的固定撑脚的上表面开有矩形嵌锁槽口1-7，或在每根杆件平行于水平面的固定撑脚的下表面开有矩形嵌锁槽口1-7；相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞4之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口1-7扣合固定为一体，形成金字塔型点阵芯子1；
所述的金字塔型点阵芯子1中所有金属金字塔型点阵结构单胞4的上端面与金属上面板2固定连接，金字塔型点阵芯子1中所有金属金字塔型点阵结构单胞4的下端面与金属下面板3固定连接。
本实施方式的优点：
一、本实施方式无论是通过热挤压成型工艺制备的密度低、硬度低、延展性好的铝合金波纹板或者通过冷辊轧成型工艺制备的密度高、硬度大的不锈钢波纹板，这两种制备工艺均具有生产效率高、可批量化生产等优点；
二、本实施方式制备的金属金字塔型点阵夹芯板具有成本低、材料利用率高、制备过程短、手工操作少等优势；与现有制备金属点阵结构的成本相比，降低了20％～30％；本实施方式解决了现有金属点阵结构在制备过程中对金属点阵结构引入较多的制备缺陷的问题。
本实施方式可获得一种金属金字塔型点阵夹芯板。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的金字塔型点阵芯子1中所有金属金字塔型点阵结构单胞4的上端面与金属上面板2固定连接是通过粘结或焊接进行连接的。其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述的金字塔型点阵芯子1中所有金属金字塔型点阵结构单胞4的下端面与金属下面板3固定连接是通过粘结或焊接进行连接的。其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：金属金字塔型点阵结构单胞4的制备过程是按以下步骤完成的：
首先通过热挤压成型工艺或冷辊轧成型工艺将金属材料制备成带有上平台1-2和下平台1-3的金属波纹板1-1；再在金属波纹板1-1的上平台1-2和下平台1-3处，通过机械开槽方法加工出矩形嵌锁槽口1-7；再将加工好的带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹板1-1沿波纹方向切割成带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹条1-4；最后将带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹条1-4进行剪裁，通过矩形嵌锁槽口1-7按照十字交叉方式相互咬合，再使用常温固化胶膜将相互咬合的矩形嵌锁槽口1-7粘结成一体，形成金字塔型点阵结构单胞4；所述的矩形嵌锁槽口的宽度为2mm，深度为1mm；所述的金属波纹条1-4的宽度为2mm。其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的金属材料为轻金属材料或重金属材料；所述的轻金属材料为铝合金；所述的重金属材料为不锈钢。其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述的金属材料为轻金属材料，是通过热挤压成型工艺制备出带有上平台1-2和下平台1-3的金属波纹板1-1；所述的金属材料为重金属材料，是通过冷辊轧成型工艺制备出带有上平台1-2和下平台1-3的金属波纹板1-1。其他步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞4之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口1-7扣合固定为一体，并用常温固化胶膜将扣合的矩形嵌锁槽口1-7粘结成一体，形成金字塔型点阵芯子1。其他步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：结合图1至图6，本实施方式是一种金属金字塔型点阵夹芯板的制备方法具体是按以下步骤完成的：
一、制备金属波纹板：通过热挤压成型工艺或冷辊轧成型工艺将金属材料制备成带有上平台1-2和下平台1-3的金属波纹板1-1；
二、制备金属金字塔型点阵结构单胞：在步骤一得到的金属波纹板1-1的上平台1-2和下平台1-3处，通过机械开槽方法加工出矩形嵌锁槽口1-7；再将加工好的带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹板1-1沿波纹方向切割成带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹条1-4；最后将带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹条1-4进行剪裁，通过矩形嵌锁槽口1-7按照十字交叉方式相互咬合，再使用常温固化胶膜将相互咬合的矩形嵌锁槽口1-7粘结成一体，形成金字塔型点阵结构单胞4；所述的矩形嵌锁槽口1-7的宽度为2mm，深度为1mm；所述的金属波纹条1-4的宽度为2mm；
三、制备金字塔型点阵芯子：将步骤二得到的相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞4之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口1-7扣合固定为一体，形成金字塔型点阵芯子1；
四、制备金属金字塔型点阵夹芯板：将步骤三制备的金字塔型点阵芯子1中所有金属金字塔型点阵结构单胞4的上端面与金属上面板2固定连接，金字塔型点阵芯子1中所有金属金字塔型点阵结构单胞4的下端面与金属下面板3固定连接，得到金属金字塔型点阵夹芯板。
本实施方式所述的将带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹条1-4进行剪裁，通过矩形嵌锁槽口1-7按照十字交叉方式相互咬合，再使用常温固化胶膜将相互咬合的矩形嵌锁槽口1-7粘结成一体，形成金字塔型点阵结构单胞4；所述的十字型槽口交叉处的宽度为2mm，深度为1mm。
本实施方式所述的相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞4之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口1-7扣合固定为一体，并用常温固化胶膜将扣合的榫槽粘结成一体，形成金字塔型点阵芯子1。
图1为具体实施方式八所述的金属金字塔型点阵夹芯板的结构示意图；图中1为金字塔型点阵芯子，2为金属上面板，3为金属下面板；
图2为具体实施方式八所述的金属波纹板的结构示意图；图1中1-1为金属波纹板，1-2为金属波纹板上平台，1-3为金属波纹板下平台；
图3为具体实施方式八所述的带有矩形嵌锁槽口的金属波纹板的结构示意图，图3中1-1为带有矩形嵌锁槽口的金属波纹板，1-7为矩形嵌锁槽口；
图4为具体实施方式八所述的金属波纹条的结构示意图；
图5为具体实施方式八所述的金字塔型点阵芯子的结构示意图；图5中1-5为金字塔型点阵芯子上端的所有两个金属金字塔型点阵结构单胞相互咬合处，1-6为金字塔型点阵芯子下端的所有两个金属金字塔型点阵结构单胞相互咬合处；
图6为具体实施方式八所述的金字塔型点阵结构单胞，图6中1-7为矩形嵌锁槽口。
本实施方式的优点：
一、本实施方式无论是通过热挤压成型工艺制备的密度低、硬度低、延展性好的铝合金波纹板或者通过冷辊轧成型工艺制备的密度高、硬度大的不锈钢波纹板，这两种制备工艺均具有生产效率高、可批量化生产等优点；
二、本实施方式制备的金属金字塔型点阵夹芯板具有成本低、材料利用率高、制备过程短、手工操作少等优势；与现有制备金属点阵结构的成本相比，降低了20％～30％；本实施方式解决了现有金属点阵结构在制备过程中对金属点阵结构引入较多的制备缺陷的问题。
本实施方式可获得一种金属金字塔型点阵夹芯板。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同点是：步骤一中所述的金属材料为轻金属材料或重金属材料；所述的轻金属材料为铝合金；所述的重金属材料为不锈钢。其他步骤与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八至九之一不同点是：步骤四中所述的将步骤三制备的金字塔型点阵芯子1中所有金属金字塔型点阵结构单胞4的上端面与金属上面板2固定连接是通过粘结或焊接进行连接的；将步骤三制备的金字塔型点阵芯子1中所有金属金字塔型点阵结构单胞4的下端面与金属下面板3固定连接是通过粘结或焊接进行连接的。其他步骤与具体实施方式八至九相同。
采用以下试验验证本发明的有益效果：
试验一：一种金属金字塔型点阵夹芯板的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、制备金属波纹板：通过热挤压成型工艺或冷辊轧成型工艺将金属材料制备成带有上平台1-2和下平台1-3的金属波纹板1-1；
二、制备金属金字塔型点阵结构单胞：在步骤一得到的金属波纹板1-1的上平台1-2和下平台1-3处，通过机械开槽方法加工出矩形嵌锁槽口1-7；再将加工好的带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹板1-1沿波纹方向切割成带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹条1-4；最后将带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹条1-4进行剪裁，通过矩形嵌锁槽口1-7按照十字交叉方式相互咬合，再使用常温固化胶膜将相互咬合的矩形嵌锁槽口1-7粘结成一体，形成金字塔型点阵结构单胞4；所述的矩形嵌锁槽口1-7的宽度为2mm，深度为1mm；所述的金属波纹条1-4的宽度为2mm；
三、制备金字塔型点阵芯子：将步骤二得到的相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞4之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口1-7扣合固定为一体，形成金字塔型点阵芯子1；
四、制备金属金字塔型点阵夹芯板：将步骤三制备的金字塔型点阵芯子1中所有金属金字塔型点阵结构单胞4的上端面与金属上面板2固定连接，金字塔型点阵芯子1中所有金属金字塔型点阵结构单胞4的下端面与金属下面板3固定连接，得到金属金字塔型点阵夹芯板。
本实施方式所述的将带有矩形嵌锁槽口1-7的金属波纹条1-4进行剪裁，通过矩形嵌锁槽口1-7按照十字交叉方式相互咬合，再使用常温固化胶膜将相互咬合的矩形嵌锁槽口1-7粘结成一体，形成金字塔型点阵结构单胞4；所述的十字型槽口交叉处的宽度为2mm，深度为1mm；
本试验所述的相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞4之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口1-7扣合固定为一体，并用常温固化胶膜将扣合的矩形嵌锁槽口1-7粘结成一体，形成金字塔型点阵芯子1；
本试验的制备工艺均具有生产效率高、可批量化生产等优点；
本试验制备的金属金字塔型点阵夹芯板具有成本低、材料利用率高、制备过程短、手工操作少等优势；与现有制备金属点阵结构的成本相比，降低了25％；本试验解决了现有金属点阵结构在制备过程中对金属点阵结构引入较多的制备缺陷的问题。
Claims (10)
1.一种金属金字塔型点阵夹芯板，其特征在于一种金属金字塔型点阵夹芯板包括金字塔型点阵芯子(1)、金属上面板(2)和金属下面板(3)；
所述的金字塔型点阵芯子(1)是由多个金属金字塔型点阵结构单胞(4)组成；每个金属金字塔型点阵结构单胞(4)是由四根杆件组成的具有金字塔型的一体件；在每根杆件平行于水平面的固定撑脚的上表面开有矩形嵌锁槽口(1-7)，或在每根杆件平行于水平面的固定撑脚的下表面开有矩形嵌锁槽口(1-7)；相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞(4)之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口(1-7)扣合固定为一体，形成金字塔型点阵芯子(1)；
所述的金字塔型点阵芯子(1)中所有金属金字塔型点阵结构单胞(4)的上端面与金属上面板(2)固定连接，金字塔型点阵芯子(1)中所有金属金字塔型点阵结构单胞(4)的下端面与金属下面板(3)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种金属金字塔型点阵夹芯板，其特征在于所述的金字塔型点阵芯子(1)中所有金属金字塔型点阵结构单胞(4)的上端面与金属上面板(2)固定连接是通过粘结或焊接进行连接的。
3.根据权利要求1所述的一种金属金字塔型点阵夹芯板，其特征在于所述的金字塔型点阵芯子(1)中所有金属金字塔型点阵结构单胞(4)的下端面与金属下面板(3)固定连接是通过粘结或焊接进行连接的。
4.根据权利要求1所述的一种金属金字塔型点阵夹芯板，其特征在于金属金字塔型点阵结构单胞(4)的制备过程是按以下步骤完成的：
首先通过热挤压成型工艺或冷辊轧成型工艺将金属材料制备成带有上平台(1-2)和下平台(1-3)的金属波纹板(1-1)；再在金属波纹板(1-1)的上平台(1-2)和下平台(1-3)处，通过机械开槽方法加工出矩形嵌锁槽口(1-7)；再将加工好的带有矩形嵌锁槽口(1-7)的金属波纹板(1-1)沿波纹方向切割成带有矩形嵌锁槽口(1-7)的金属波纹条(1-4)；最后将带有矩形嵌锁槽口(1-7)的金属波纹条(1-4)进行剪裁，通过矩形嵌锁槽口(1-7)按照十字交叉方式相互咬合，再使用常温固化胶膜将相互咬合的矩形嵌锁槽口(1-7)粘结成一体，形成金字塔型点阵结构单胞(4)；所述的矩形嵌锁槽口的宽度为2mm，深度为1mm；所述的金属波纹条(1-4)的宽度为2mm。
5.根据权利要求4所述的一种金属金字塔型点阵夹芯板，其特征在于所述的金属材料为轻金属材料或重金属材料；所述的轻金属材料为铝合金；所述的重金属材料为不锈钢。
6.根据权利要求5所述的一种金属金字塔型点阵夹芯板，其特征在于所述的金属材料为轻金属材料，是通过热挤压成型工艺制备出带有上平台(1-2)和下平台(1-3)的金属波纹板(1-1)；所述的金属材料为重金属材料，是通过冷辊轧成型工艺制备出带有上平台(1-2)和下平台(1-3)的金属波纹板(1-1)。
7.根据权利要求1所述的一种金属金字塔型点阵夹芯板，其特征在于所述的相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞(4)之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口(1-7)扣合固定为一体，并用常温固化胶膜将扣合的矩形嵌锁槽口(1-7)粘结成一体，形成金字塔型点阵芯子(1)。
8.一种金属金字塔型点阵夹芯板的制备方法，其特征在于一种金属金字塔型点阵夹芯板的制备方法具体是按以下步骤完成的：
一、制备金属波纹板：通过热挤压成型工艺或冷辊轧成型工艺将金属材料制备成带有上平台(1-2)和下平台(1-3)的金属波纹板(1-1)；
二、制备金属金字塔型点阵结构单胞：在步骤一得到的金属波纹板(1-1)的上平台(1-2)和下平台(1-3)处，通过机械开槽方法加工出矩形嵌锁槽口(1-7)；再将加工好的带有矩形嵌锁槽口(1-7)的金属波纹板(1-1)沿波纹方向切割成带有矩形嵌锁槽口(1-7)的金属波纹条(1-4)；最后将带有矩形嵌锁槽口(1-7)的金属波纹条(1-4)进行剪裁，通过矩形嵌锁槽口(1-7)按照十字交叉方式相互咬合，再使用常温固化胶膜将相互咬合的矩形嵌锁槽口(1-7)粘结成一体，形成金字塔型点阵结构单胞(4)；所述的矩形嵌锁槽口(1-7)的宽度为2mm，深度为1mm；所述的金属波纹条(1-4)的宽度为2mm；
三、制备金字塔型点阵芯子：将步骤二得到的相邻的两个金属金字塔型点阵结构单胞(4)之间的固定撑脚通过矩形嵌锁槽口(1-7)扣合固定为一体，形成金字塔型点阵芯子(1)；
四、制备金属金字塔型点阵夹芯板：将步骤三制备的金字塔型点阵芯子(1)中所有金属金字塔型点阵结构单胞(4)的上端面与金属上面板(2)固定连接，金字塔型点阵芯子(1)中所有金属金字塔型点阵结构单胞(4)的下端面与金属下面板(3)固定连接，得到金属金字塔型点阵夹芯板。
9.根据权利要求8所述的一种金属金字塔型点阵夹芯板的制备方法，其特征在于步骤一中所述的金属材料为轻金属材料或重金属材料；所述的轻金属材料为铝合金；所述的重金属材料为不锈钢。
10.根据权利要求8所述的一种金属金字塔型点阵夹芯板的制备方法，其特征在于步骤四中所述的将步骤三制备的金字塔型点阵芯子(1)中所有金属金字塔型点阵结构单胞(4)的上端面与金属上面板(2)固定连接是通过粘结或焊接进行连接的；将步骤三制备的金字塔型点阵芯子(1)中所有金属金字塔型点阵结构单胞(4)的下端面与金属下面板(3)固定连接是通过粘结或焊接进行连接的。
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