CN106042469A - 一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功能蜂窝制造技术，涉及一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制备方法。本发明选择蜂窝的厚度在10mm‑200mm，蜂窝内腔边长应在2.0‑8.0mm，再将环氧树脂、双马来酰亚胺树脂或不饱和聚酯树脂等铺在支撑模具板上，将蜂窝置于支撑模具板铺有树脂的一面，并将蜂窝压入支撑模具板，内嵌隔板的嵌入具体深度为蜂窝深度的10％‑90％然后进行固化处理；然后，脱膜，得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构，再对得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构中的内嵌树脂隔板进行激光微穿孔处理，得到内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝。本发明利用蜂窝芯材内腔结构，设计形成具有内嵌隔板蜂窝结构，配合激光微穿孔技术，将内嵌式隔板上均匀分布微型吸音孔，得到这种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝。
Description
技术领域
本发明属于功能蜂窝制造技术，涉及一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制备方法。
背景技术
为了降低飞机发动机结构的噪声，目前的降噪技术多采用由微穿孔面板/蜂窝复合制备的夹心材料消声结构，其特征是蜂窝与微穿孔板黏贴，配合刚性背板构成的复合结构。其消声原理是，通过在面板上规则分布的孔洞将外部声波吸收传导进入蜂窝结构，声波在蜂窝内部反射、折射、穿过和吸收，而不再通过进入的孔洞传导出去，从而实现结构降噪的目的。这种消音蜂窝技术，通过特制的群钻机械在面板上开孔，利用胶膜与蜂窝材料组成复合夹心结构。通过面板穿孔板的设计，改变蜂窝结构尺寸以及夹心层数设计等途径，适应不同的声噪环境。由一层微穿孔面板和一层蜂窝组成的单自由度消声声衬针对的消声频率比较单一，为了增加消声声衬的消声频率，经常需要制备多自由度的消音结构。多自由度消声结构是将单层蜂窝变为多层蜂窝，并在每个蜂窝层之间添加一层多孔板，然而这种消声结构在使用中存在一定问题，例如，微穿孔板与蜂窝芯材进行粘接时，需要保证在粘接过程中孔眼不被堵住，此外，多自由度消音声衬在设计及制备过程中消声声衬力学性能大大下降，同时微穿孔板的加入，使得材料本身自重有了较大幅度增加。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制备方法
本发明的技术解决方案是：
(1)选择芳纶纸蜂窝、玻璃布蜂窝、铝蜂窝或者植物纤维蜂窝，蜂窝的厚度在10mm-200mm，,蜂窝内腔边长应在2.0-8.0mm，
(2)制备消声隔板：用石蜡、粘土粉或石膏粉制成支撑模具板，支撑模具板的厚度小于等于蜂窝的厚度，再将环氧树脂、双马来酰亚胺树脂或不饱和聚酯树脂等铺在支撑模具板上，将蜂窝置于支撑模具板铺有树脂的一面，并将蜂窝压入支撑模具板，内嵌隔板的嵌入具体深度为蜂窝深度的10％-90％然后进行固化处理；
(3)脱膜：采用冷却、风干硬化或者加热融化的方式，将支撑模具板取出，得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构，内嵌树脂隔板的厚度控制在0.3mm-4mm之间；
(4)对得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构中的内嵌树脂隔板进行激光微穿孔处理，得到内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝，激光微穿孔时的微孔尺寸范围为0.05mm-1.0mm。
根据环境消声要求，在完成内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制做后，重复上述步骤(2)-(4)实现多层内嵌树脂隔板的嵌入。
本发明具有的优点和有益效果是：
本发明针对目前现有材料面临的问题、研发背景和技术需求，综合应用和传统蜂窝材料提出的一个新的设计和制造方案，用于具有内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝。本发明的内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝复合结构，其显著特点是充分发挥先进蜂窝材料的结构特长，利用自制支撑模具板的支撑作用，将环氧树脂、双马来酰亚胺树脂或不饱和聚酯树脂等直接在蜂窝腔体指定位置固化形成内嵌树脂隔板。由于自制支撑模具板的支撑作用，内嵌树脂隔板表面平整，与蜂窝内壁得到很好地贴合，最大程度地保持消音结构的整体力学性能，同时减轻自重，充分发挥了微穿孔隔板与蜂窝内腔的协同吸声效果，是一种低成本、节省材料制备吸声蜂窝复合结构制备方法。
本发明利用蜂窝芯材内腔结构，设计形成具有内嵌隔板蜂窝结构，配合激光微穿孔技术，将内嵌式隔板上均匀分布微型吸音孔，得到这种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝，同时极大地保持了蜂窝材料原有的力学性能，同时较比现有技术，避免了堵胶、自重过高等问题出现。这个技术流程充分整合了相关的成熟技术，实现了低成本的设计、制造和技术集成综合利用。
为了实现多自由度声衬的消音功能，本发明设计了多层内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝，只需简单重复单层内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝部分制作过程，即可实现，有效避免现有多自由度消声声衬结构复杂、力学性能下降、自重过高以及声衬过厚等缺点。
附图说明
图1是本发明石蜡为模板制备内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝流程图(1蜂窝结构，2a石蜡模板，3a低温固化树脂，3d不饱和聚酯)；
图2是本发明采用石膏或粘土为模板制备内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝流程图(1蜂窝结构，2b石膏或粘土模板，3a低温固化树脂，3d不饱和聚酯)；
图3是本发明石膏或粘土为模板制备内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝(1蜂窝结构，2b石膏或粘土模板，3b中高温固化树脂，3c双马来酰亚胺)；
图4是内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝示意图；
图5是多层内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝示意图(1蜂窝结构，4多层内嵌微穿孔消音隔板)。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的设计和制备技术做进一步详细说明。
如上面所述的内嵌式微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制造技术，设计技术步骤如下：
(1)选择环氧树脂、双马来酰亚胺或不饱和聚酯，这些树脂的固化温度范围在30℃-200℃。
(2)选择用于制备消声蜂窝的蜂窝芯材，例如芳纶纸蜂窝、玻璃布蜂窝、铝蜂窝或者植物纤维蜂窝等，对于普通航空发动机降噪需求，主要选用芳纶纸蜂窝或玻璃布蜂窝。蜂窝的厚度在10mm～200mm，,蜂窝内腔边长应在2.0mm-8.0mm。
(3)选择石蜡、粘土、石膏可塑性好同时脱模性好的的材料制备蜂窝内腔的支撑模具。将上述材料制备成一定厚度的模具板，由于具有很好的可塑性，因此可以轻易被压入蜂窝内腔某个位置。
(4)在通过(3)制备的支撑模板上表面铺放一定厚度的树脂，对于室温下为固态的树脂体系可适当加温使其变为液态。然后将液态树脂连同支撑模具板一同压入蜂窝内腔。蜂窝压入液态树脂与支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％。
(5)加热至树脂固化温度，使树脂固化。
(6)采用冷却、风干硬化或者热固化的方式，将支撑模具板脱模取出，得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构，内嵌树脂隔板的厚度控制在0.3mm-4mm之间；
(7)条款(6)所述的内嵌树脂隔板蜂窝结构，使用激光微穿孔工艺进行对内嵌隔板进行穿孔，得到内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝。
(8)为了进一步增强消声效果，增加消声频率，重复步骤(3)-(7)制备多层内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝。
实施例1
一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝制备的设计与制备技术，其特征在于，设计和制备步骤(图1)如下：
(1)选择孔格边长为2.0mm-8.0mm的芳纶纸蜂窝、玻璃布蜂窝、铝蜂窝或者植物纤维蜂窝芯；
(2)选择石蜡作为模板材料，石蜡层上铺牌号为SY-37低温固化树脂(北京航空材料研究院产品)，将温度降至石蜡凝固点以下；
(3)将下层使用石蜡作为模板材料，上层铺有低温固化树脂SY-37，利用压机同时压入蜂窝内腔，蜂窝压入树脂与支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％；
(4)按照树脂SY-37使用说明书的要求，将温度升至树脂SY-37固化温度10-60℃进行固化作业，树脂固化温度低于石蜡凝固温度，故石蜡在树脂的固化过程中作为固态模具，起到了支撑作用；
(5)上述(4)中树脂SY-37充分固化后，将温度升至石蜡融化温度以上，移除石蜡液体后，得到具有内嵌隔板蜂窝结构；
(6)上述(5)得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构，利用激光穿孔技术，对内嵌隔板进行微穿孔处理，内隔板上均匀分布具有吸声效果的微孔，得到内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝(图4)。
实施例2
类似实施例1，利用石蜡作为模板材料，一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝制备的设计与制备技术，其特征在于，设计和制备步骤(图1)如下：
(1)其与实施例1的主要区别在于，选用牌号为240(亚仕兰出品)或牌号为8175(帝斯曼)不饱和聚酯作为内嵌消音隔板材料；
(2)选择石蜡作为模板材料，上述牌号的不饱和聚酯铺于石蜡之上，将温度降至石蜡凝固点以下；
(3)将下层使用石蜡作为模板材料，上层铺有液态不饱和聚酯，利用压机同时压入蜂窝内腔，蜂窝压入树脂与支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％；
(4)按照不饱和聚酯使用说明书的要求，将温度升至不饱和聚酯固化温度10-70℃进行固化作业，不饱和聚酯固化温度低于石蜡凝固温度，故石蜡在树脂的固化过程中作为固态模具，起到了支撑作用；
(5)上述(4)中不饱和聚酯充分固化后，将温度升至石蜡融化温度以上，移除石蜡液体后，得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构；
(6)上述(5)得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构，利用激光穿孔技术，对内嵌隔板进行微穿孔处理，内隔板上均匀分布具有吸声效果的微孔，得到内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝(图4)。
实施例3
1，一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝制备的设计与制备技术，其特征在于，吸声蜂窝设计和制备步骤(图2)如下：
((1)选择2.0mm-8.0mm孔格边长的芳纶纸蜂窝、玻璃布蜂窝、铝蜂窝或植物纤维蜂窝；
(2)选择粘土或石膏，与水调和后，制成具有柔软的粘土或石膏团，作为自制模具板，铺牌号为SY-37低温固化树脂(北京航空材料研究院产品)；
(3)将下层使用粘土或石膏作为自制模具板，上层铺有低温固化树脂SY-37，利用压机同时压入蜂窝内腔，蜂窝压入树脂与支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％；
(4)按照树脂SY-37使用说明书的要求，将温度升至树脂固化温度10-60℃进行固化作业，粘土或石膏团具有一定硬度，在树脂固化过程中起到了支撑作用；
(5)上述(4)低温固化树脂充分固化后，将温度调节至60-180℃，对模具进行干燥处理3-20小时，待模具完全风干固化后，取出模具即可得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构；
(6)上述(5)得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构，利用激光穿孔技术，对内嵌隔板进行微穿孔处理，内隔板上均匀分布具有吸声效果的微孔，得到内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝(图4)。
实施例4
类似实施例3，利用粘土或石膏团作为模板材料，一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝制备的设计与制备技术，其特征在于，吸声蜂窝设计和制备步骤(图2)如下：
(1)其与实施例3的主要区别在于，选用牌号为240(亚仕兰出品)或牌号为8175(帝斯曼出品)不饱和聚酯作为内嵌消音隔板材料；
(2)上述的液态不饱和聚酯铺于粘土或石膏模具板之上，同时压入蜂窝内腔中，蜂窝压入树脂与支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％；
(3)按照不饱和聚酯使用说明书的要求，将温度升至树脂固化温度10-70℃进行固化作业，粘土或石膏具有一定硬度，在树脂固化过程中起到了支撑作用；
(4)上述(3)中不饱和聚酯充分固化后，将温度调节至60-180℃，对粘土或石膏进行干燥处理3-20小时，待模具完全风干固化后，取出模具即可得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构；
(5)上述(4)得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构，利用激光穿孔技术，对内嵌隔板进行微穿孔处理，内隔板上均匀分布具有吸声效果的微孔，得到内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝(图4)。
实施例5
类似实施例3，利用粘土或石膏团作为模板材料，一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝制备的设计与制备技术，其特征在于，吸声蜂窝设计和制备步骤如下(图3)：
(1)其与实施例3的主要区别在于，选用牌号为3233、3234及5284等中高温固化树脂(北京航空材料研究院产品)作为内嵌消音隔板材料；
(2)上述的中高温固化树脂铺于粘土或石膏模板之上，将温度升至树脂黏流态温度以上，待树脂呈液态后，同时压入蜂窝内腔中，蜂窝压入树脂与支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％；
(3)按照牌号为3233、3234及5284中高温固化树脂使用说明书的要求，将温度升至树脂固化温度100-210℃进行固化作业，粘土或石膏具有一定硬度，在树脂固化过程中起到了支撑作用；
(4)上述(3)中高温树脂充分固化后，将温度调节至60-180℃，对粘土或石膏进行干燥处理，待模具完全风干固化后，取出模具即可得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构；
(5)上述(4)得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构，利用激光穿孔技术，对内嵌隔板进行微穿孔处理，内隔板上均匀分布具有吸声效果的微孔，得到内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝(图4)。
实施例6
类似实施例3，利用粘土或者石膏作为模板材料，一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝制备的设计与制备技术，其特征在于，吸声蜂窝设计和制备步骤如下(图3)：
(1)其与实施例3的主要区别在于，选用牌号为6421双马来酰亚胺(北京航空材料研究院产品)作为内嵌消音隔板材料；
(2)上述的双马来酰亚胺6421铺于粘土或石膏模板之上，将温度升至树脂黏流态温度以上，待树脂呈液态后，同时压入蜂窝内腔中，蜂窝压入树脂与支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％；
(3)按照双马来酰亚胺6421使用说明书的要求，将温度升至双马来酰亚胺固化温度90℃-250℃进行固化作业，粘土或石膏具有一定硬度，在树脂固化过程中起到了支撑作用；
(4)上述(3)双马来酰亚胺6421充分固化后，将温度调节至60℃-180℃，对粘土或石膏进行干燥处理，待模具完全风干固化后，取出模具即可得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构；
(5)上述(4)得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构，利用激光穿孔技术，对内嵌隔板进行微穿孔处理，内隔板上均匀分布具有吸声效果的微孔，得到内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝(图4)。
实施例7
类似实施例1和2，利用石蜡作为模板材料，一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝制备的设计与制备技术，其特征在于，吸声蜂窝设计和制备步骤如下：
(1)其与实施例1和2的主要区别在于，选用牌号为SY-37低温固化树脂(北京航空材料研究院产品)或牌号为240(亚仕兰出品)或牌号为8175(帝斯曼)不饱和聚酯作为内嵌消音隔板材料，并在实施例1和2的单层隔板基础上，制备多层内嵌树脂隔板；
(2)上述的牌号为SY-37低温固化树脂或牌号为240(亚仕兰出品)或牌号为8175(帝斯曼)不饱和聚酯铺于石蜡模板之上，利用压机将其同时压入蜂窝内腔中，蜂窝压入树脂与支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％；
(3)按照使用说明书的要求，将温度升至低温固化树脂或不饱和聚酯固化温度10-60℃进行固化作业，树脂固化温度低于石蜡凝固温度，故石蜡在树脂的固化过程中作为固态模具，在树脂固化过程中起到了支撑作用；
(4)上述(3)低温固化树脂或不饱和聚酯充分固化后，将温度升至石蜡融化温度以上，移除石蜡液体后，即可得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构；
(5)上述(4)得到的内嵌隔板的蜂窝结构，利用激光穿孔技术，对内嵌隔板进行微穿孔处理，内隔板上均匀分布具有吸声效果的微孔，得到单层内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝。
(6)上述(5)得到的内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝结构，根据实际吸声需要，可以重复步骤(2-5)，从而得到多层内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝(图5)。
实施例8
类似实施例3和4，利用粘土或石膏作为模板材料，一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝制备的设计与制备技术，其特征在于，吸声蜂窝设计和制备步骤如下：
(1)其与实施例3和4的主要区别在于，选用牌号为SY-37低温固化树脂(北京航空材料研究院产品)或牌号为240(亚仕兰出品)或牌号为8175(帝斯曼)不饱和聚酯作为内嵌消音隔板材料，并在实施例3和4的单层隔板基础上，制备多层内嵌树脂隔板；
(2)上述的牌号为SY-37低温固化树脂或牌号为240(亚仕兰出品)或牌号为8175(帝斯曼)不饱和聚酯铺于粘土或石膏自制模具板之上，利用压机将其同时压入蜂窝内腔中，蜂窝压入树脂与支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％；
(3)按照使用说明书的要求，将温度升至低温固化树脂或不饱和聚酯固化温度10-60℃进行固化作业，粘土或石膏具有一定硬度，在树脂固化过程中起到了支撑作用；
(4)上述(3)低温固化树脂或不饱和聚酯充分固化后，将温度调节至60-180℃，对粘土或石膏进行干燥处理，待模具完全风干固化后，取出模具即可得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构；
(5)上述(4)得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构，利用激光穿孔技术，对内嵌隔板进行微穿孔处理，内隔板上均匀分布具有吸声效果的微孔，得到单层内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝。
(6)上述(5)得到的内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝结构，根据实际吸声需要，可以重复步骤(2-5)，从而得到多层内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝(图5)。
实施例9
类似实施例5和6，利用粘土或石膏团作为模板材料，一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝制备的设计与制备技术，其特征在于，吸声蜂窝设计和制备步骤如下：
(1)其与实施例3的主要区别在于，选用牌号为3233、3234及3266中高温固化树脂(北京航空材料研究院产品)及牌号为6421双马来酰亚胺(北京航空材料研究院产品)作为内嵌消音隔板材料，并在实施例5和6的单层隔板基础上，制备多层隔板结构；
(2)上述的牌号为3233、3234及3266树脂或牌号为6421双马来酰亚胺铺于粘土或石膏模具板之上，将温度升至树脂黏流态温度以上，待树脂呈液态后，利用压机将其同时压入蜂窝内腔中，蜂窝压入树脂与支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％；
(3)按照树脂或双马来酰亚胺使用说明书的要求，将温度升至固化温度80-250℃℃进行固化作业，粘土或石膏具有一定硬度，在树脂固化过程中起到了支撑作用；
(4)上述(3)树脂或双马来酰亚胺充分固化后，将温度调节至60-180℃，对粘土或石膏进行干燥处理，待模具完全风干固化后，取出模具即可得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构；
(5)上述(4)得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构，利用激光穿孔技术，对内嵌隔板进行微穿孔处理，内隔板上均匀分布具有吸声效果的微孔，得到单层内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝。
(6)上述(5)得到的内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝结构，根据实际吸声需要，可以重复步骤(2-5)，从而得到多层内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝(图5)。
Claims (4)
1.一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制备方法，其特征在于:
(1)选择芳纶纸蜂窝、玻璃布蜂窝、铝蜂窝或者植物纤维蜂窝，蜂窝的厚度在10mm-200mm，,蜂窝内腔边长应在2.0-8.0mm，
(2)制备消声隔板，用石蜡、粘土粉或石膏粉制成支撑模具板，支撑模具板的厚度小于等于蜂窝的厚度，再将环氧树脂、双马来酰亚胺树脂或不饱和聚酯树脂等铺在支撑模具板上，将蜂窝置于支撑模具板铺有树脂的一面，并将蜂窝压入支撑模具板，然后进行固化处理；
(3)脱膜，采用冷却、风干硬化或者热固化的方式，将支撑模具板取出，得到具有内嵌树脂隔板的蜂窝结构，内嵌树脂隔板的厚度控制在0.3mm-4mm之间；
(4)对得到的内嵌树脂隔板的蜂窝结构中的内嵌树脂隔板进行激光微穿孔处理，得到内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝。
2.根据权利要求1所述的一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制备方法，其特征在于，所述蜂窝压入支撑模具板的深度根据环境消声要求确定，其具体深度为蜂窝深度的10％-90％。
3.根据权利要求1所述的一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制备方法，其特征在于，激光微穿孔时的微孔尺寸范围为0.05mm-1.0mm。
4.根据上述权利要求1所述的一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制备方法，其特征在于，根据环境消声要求，在完成内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制做后，重复权利要求1中的步骤(2)-(4)实现多层内嵌树脂隔板的嵌入。
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