CN108397680A - 一种夹芯金属板材 - Google Patents

Abstract

一种夹芯金属板材，包括上面板、下面板以及上面板与下面板之间的多个芯板；所述多个芯板之间设有贯通的气道，芯板与上面板、下面板之间利用高温气体经气道进行前后和/或左右流通加热实现钎焊。本发明一方面具有重量轻，强度大，隔热等优点，另一方面，能够保证夹芯金属板材不会因为热差而产生而变形，进而保证夹芯金属板材的永久使用寿命。

Description

一种夹芯金属板材

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是一种夹芯金属板材。

背景技术

现有的夹芯复合板大多是采用蜂窝夹芯板，蜂窝芯通常是紧密排列在一起，通过辐射加热的方式进行钎焊，这种加热方式加热慢，容易导致工件受热不均匀，从而产生热变形，大大提高次品率，降低使用寿命，提高生产成本；且加热完毕后需要再将工件输送至冷却腔冷却，不能一次性完成加热和冷却，大大提高工作时间，降低效率。

如CN100560350C公开了一种金属蜂窝夹芯组合吸能结构材料，吸能材料包括外壳、金属蜂窝夹芯体组合、隔板、金属钎料层，金属蜂窝夹芯体组合由1~4块金属蜂窝夹芯体组成，其中每个金属蜂窝夹芯体的端面呈正六边形蜂窝状，各部件通过金属钎料层钎焊连接在一起。这种结构是将金属蜂窝夹芯体紧密排列，采用常规的辐射加热方式进行钎焊，这样会使得金属蜂窝的外侧与中部之间温差大，受热不均匀，极易产生热变形。

又如CN 102628128 A公开了金属蜂窝结构，包含至少两个金属构件的复合金属结构，金属构件在钎焊操作中通过金属波纹夹芯彼此固定，其中，金属波纹夹层结构由包含铝芯层的波纹钎焊板材料制成，铝芯层两侧都包覆有铝钎焊包覆层，至少两个金属构件利用无钎剂受控气氛钎焊操作的方式通过金属蜂窝结构彼此固定。这种结构是将波纹钎焊板进行堆叠或缠绕，在非活性气体气氛中、在钎焊温度下对所述组件进行钎焊，但未采用高温气体在工件内腔中进行流通加热，仍然会导致受热不均匀。

现有的夹芯复合板也有采用芯板间隔排列的结构，但没有指出是形成贯通的气道，也并未提出将钎焊工艺与工件结构结合对工件内腔进行流通加热解决受热不均衡的技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种隔热，重量轻，强度大，受热均匀，保证永久寿命的夹芯金属板材。

本发明的技术方案是：一种夹芯金属板材，包括上面板、下面板以及上面板与下面板之间的多个芯板；所述多个芯板之间设有贯通的气道，芯板与上面板、下面板之间利用高温气体经气道进行前后和/或左右流通加热实现钎焊。

上述方案具有以下优点：（1）通过设置贯通的气道，使得夹芯金属板材的结构与钎焊工艺相结合，相比对夹芯金属板材的外表面采用辐射加热等方式而言，一方面高温气体贯通于夹芯金属板材内腔，与每个芯板接触，使夹芯金属板材的上下左右前后端的温度接近，大大提高均温性，这样，夹芯金属板材就不会因为热差而产生而变形，进而保证夹芯金属板材的永久使用寿命；第二方面，能够缩短加热时间，提高钎焊效率；第三方面，夹芯金属板材在钎焊过程中只需向其内腔通入高温气体，无需对夹芯金属板材进行移动，使得焊接效果更好，大大提高工件的钎焊质量；（2）采用芯板结构，其与上下面板的接触面积大，焊接牢固，且芯板的加入保证上面板和下面板受到应力后能够通过芯板进行疏散，从而减少夹芯金属板材的整体应力，进而增大结构的整体强度，具有重量轻，强度大的优点。

上述的高温气体的温度需大于钎焊所使用的钎料温度，并低于母材温度，使得钎料能够融化。高温气体为保护气体，如如氮气、氦气、氢气等。

进一步，所述贯通的气道为横向气道、纵向气道、斜向气道这三种结构之一或者这三种结构的任意组合。本发明的气道是指相邻芯板之间的间隙，根据芯板的排列方式不同，气道的结构也不同，可以是横向气道，如芯板之间在纵向上设有一定的排列间距，使得热气体穿过横向气道，对横向气道两侧的芯板进行加热钎焊；可以是纵向气道，如芯板之间在横向上设有一定的排列间距；还可以是斜向气道，如芯板之间斜向排列；又可以是他们之间的任意组合，如设置横纵向气道，一部分芯板横向间隔排列，另一部分芯板纵向间隔排列。

进一步，所述芯板为波浪芯板、瓦楞芯板、筋芯板、直芯板、格栅芯、蜂窝芯中的一种或它们之间的任意组合；或者芯板由两块相对称的波浪芯板、瓦楞芯板或筋芯板组成，两块芯板相对或相向连接成一体；或者芯板由两块相对称的波浪芯板、瓦楞芯板或筋芯板和直芯板组成，所述直芯板夹设于相对称的两块波浪芯板、瓦楞芯板或筋芯板之间；或者所述格栅芯包括多个呈三角形或四边形的网格通道；所述蜂窝芯包括多个呈N边形的网格通道，5≤N≤30。

其中，波浪芯板、瓦楞芯板、筋芯板均带有凹凸面，噪音能够被凹面吸收，而发出至凸面的噪音经凸面反射分散，被分散的噪音就会大大减弱，大大提高隔音效果。

格栅芯和蜂窝芯均为中空结构，大大提高轻量化，且格栅芯或蜂窝芯能够对上面板和下面板受到的应力后进行疏散，从而减少夹芯金属板材的整体应力，进而增大结构的整体强度，使得上述结构具有以下特点：同等强度下，重量最轻；同等重量下，强度最大。另外，由于格栅芯和蜂窝芯中空，通过上面板、下面板对格栅芯或蜂窝芯的上下端进行钎焊密封，形成较大空间的密闭层，大大提高隔音效果。

进一步，所述格栅芯或蜂窝芯的网格通道上设有孔；所述贯通的气道由设于每个网格通道上的孔实现。孔结构为气道贯通的另一种替代方案，即在每个格栅芯或蜂窝芯的网格通道上均开设至少两个孔，一个作为进气孔，一个作为出气孔，这样，高温气体通过穿过每个格栅芯或蜂窝芯的进气孔和出气孔实现对夹芯金属板材的前后和/或左右流通加热，使得每个格栅芯或蜂窝芯温度均匀。另外，上述的孔还可用于抽出空气，防止夹芯金属板材在高温环境下产生氧化，通过抽出空气，并置换进去保护气体，从而在无氧环境下进行钎焊。

进一步，所述格栅芯或蜂窝芯通过打胶形成所述的网格通道，在未打胶处整体开设孔，通过拉伸成型，拉伸后每个网格通道上均设有所述孔。该结构相对芯管而言，便于打孔，一次性打孔就可让每个网格通道上均开设孔，无须对各个网格通道分别打孔，大大缩短打孔时间，提高工作效率。通过打孔形成格栅芯或蜂窝芯内部贯通的气道，使得各个网格通道受热均匀。另外，通过打孔，能够进一步提高整体的轻量化。

进一步，所述芯板的上下两端设有翻边、扳边或折边；所述多个芯板包括带翻边、扳边或折边的芯板和/或未设置翻边、扳边或折边的芯板。芯板是否设置翻边、扳边或折边主要取决于芯板的管壁厚度，若厚度较大，则芯板的上端和下端与上下面板之间有较大的接触面积，不需翻边也能够保证钎焊的牢固性。而设有翻边、扳边或折边的结构，可以采用较薄的芯板，不仅节省原材料，降低成本，还易于成型，而设置翻边、扳边或折边一方面便于钎焊，降低与钎料连接的难度，使钎焊连接可一次性完成；另一方面，能够提高芯板与钎料之间的连接界面强度，进而提高整个钎焊层的抗拉强度和冲击热应力，保证夹芯金属板材的永久寿命。

进一步，所述芯板与上面板、下面板之间通过钎料经高温气体进行钎焊连接；所述钎料由电镀或热镀的形式获得，又或者将钎料直接铺设或以箔套的形式设于芯板与上面板、下面板之间。本发明采用电镀或热镀的形式，如电镀或热镀锡锌合金镀层，具有抗腐蚀性高、焊接性好、韧性好等优点，这样无需再添加其他钎料，通过热气体将热镀锡锌合金镀层熔化成液体与上面板、下面板连接成一体即可，具有良好的熔焊特性，焊接强度高。钎料直接铺设是指用现成的钎料直接铺设于芯板与上下面板之间，进行钎焊，钎料可以是铜钎料、锡钎料、铝钎料等，具有较高的熔点，能够耐高温，且钎焊强度高。以箔套的形式是指将钎料套在芯板上，如将钎料冲孔翻边，钎料包裹住芯板的端部，并向芯板内延伸，这样就能够将芯板牢固定位在面板之间，不易产生松动，大大提高焊接界面的联接强度，进而提高整体应力。

进一步，所述芯板的材质为不锈钢、碳钢、钛、钛合金、铝、铝合金、铜、铜合金中的一种。采用这些材质，使得芯板不易生锈，大大提高使用寿命。

进一步，相邻芯板之间均设有气道；或者部分芯板之间设有气道，另一部分芯板之间紧密连接。即每个芯板的四周均有高温气体流通加热，又或者每个芯板的四周至少一侧有高温气体流通加热，只要能够保证每一个芯板感应到温度即可。当然，如果是芯板上的孔作为气道的话，也可以将所有芯板紧密排列，且相邻芯板的孔位置相对应，位于边缘处的芯板作为进气口或出气口。

进一步，所述芯板的管壁厚度为0.01~20mm,，优选为0.1~15mm，更优选为1~10mm。

进一步，所述芯板与上面板、下面板之间利用冷气体经气道进行前后和/或左右流通降温而成型。这样，能够保证冷却温度均匀，提高钎焊质量，保证永久使用寿命。

进一步，所述若干个芯板的排列间隙中全部或部分填充有保温层；所述保温层的填充形状为块状、板状、片状、珠状、棒状、条状的一种或多种组合；所述保温层的材料为烧结颗粒、木屑、无机棉、发泡材料的一种或多种组合。通过在芯板的排列间隙中填充保温层，能够起到保温、隔音和隔振的效果；保温层可以塞满整个间隙，也可以填充一部分；为了防止保温层在间隙内产生晃动，可通过胶接方式固定。

进一步，上面板和下面板优选为金属板，更优选为不锈钢板。

本发明的夹芯金属板材可用于任何工程领域，如用作集装箱、房车、设备外壳、桥梁、路面、地板、飞机跑道、轨道基础、建筑用的梁、柱、板等，其具有重量轻、强度大、不生锈、不老化、寿命永久、隔热等优点，且连接或拼装简便，省时省力，能够大大提高经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1带铜钎料的结构示意图；

图3是本发明实施例2的结构示意图；

图4是本发明实施例3的结构示意图；

图5是本发明实施例4的结构示意图；

图6是本发明实施例9的结构示意图；

图7是本发明实施例10的结构示意图；

图8是本发明实施例11的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1和图2所示：一种夹芯金属板材，包括上面板1、下面板2以及上面板1与下面板2之间的若干个芯板；若干个芯板之间设有贯通的气道，芯板与上面板1、下面板2之间利用高温气体经气道进行左右流通加热实现钎焊。

具体地，芯板为波浪芯板31，波浪芯板31的数量可根据需要进行选择。相邻波浪芯板3之间间隔排列，形成横向气道4，其中波浪芯板31间的行间距为50mm。高温气体经横向气道4进入夹芯金属板材的内腔。其中，波浪芯板31与上面板1、下面板2之间通过铜钎料5经高温气体进行钎焊；波浪芯板31的板厚为6mm，使得波浪芯板31自带扳边311，铜钎料5铺设于波浪芯板3与上面板1、下面板2之间，高温气体的温度大于铜的熔点，且低于上面板、下面板和芯板的材质熔点，这样，通过高温气体将铜钎料5融化，利用液态铜钎料润湿母材，填充连接间隙并与母材相互扩散实现连接固定。钎焊完毕后，波浪芯板31与上面板1、下面板2之间利用冷气体经横向气道4进行左右流通冷却而成型。其中，高温气体和冷气体均为氮气。

实施例2

如图3所示：与实施例1的区别在于，波浪芯板由瓦楞芯板32替代，瓦楞芯板32的板厚为8mm，其它结构同实施例1。

实施例3

如图4所示：与实施例1的区别在于，波浪芯板由直芯板33替代，直芯板33的上下两端设有折边331，液态铜钎料润湿母材，填充折边33与上下面板之间的连接间隙并与上下面板之间相互扩散实现连接固定。

其它结构同实施例1。

实施例4

如图5所示：与实施例1的区别在于，芯板34由两块瓦楞芯板相对称连接组成，形成截面形状为六边形的芯管结构，相邻芯板34之间的行间距为70mm，高温气体经横向气道进入夹芯金属板材的内腔。铜钎料铺设于多个芯板34与上面板、下面板之间，利用高温气体变成液态铜钎料润湿母材，填充连接间隙并与母材相互扩散实现连接固定。

其它结构同实施例1。

实施例5

与实施例1的区别在于，铜钎料以箔套的形式设于芯板与上面板、下面板之间，即铜钎料包裹住芯板的端部，使得芯板被套住，这样就能够将芯板牢固定位在面板之间。

其它同实施例1。

实施例6

与实施例1的区别在于，铜钎料在未覆盖芯板的位置处设有镂空，如镂空成三角形，这样，能够防止钎焊过程中产生多余的铜钎料堆积的现象，大大提高钎焊质量。

其它结构同实施例1。

实施例7

与实施例1的区别在于，相邻波浪芯板之间倾斜排列，如倾斜45°角，形成斜向气道。

其它结构同实施例1。

实施例8

与实施例1的区别在于，相邻波浪芯板之间纵向间隔排列，形成纵向气道。

其它结构同实施例1。

实施例9

如图6所示：与实施例1的区别在于，一种夹芯金属板材，包括上面板、下面板以及上面板与下面板之间的若干个芯板；若干个芯板之间设有贯通的气道，芯板与上面板、下面板之间利用高温气体经气道进行左右流通加热实现钎焊。

具体地，芯板为格栅芯35，格栅芯35包括多个呈正方形的网格通道351，每个网格通道351上均开设有内部相互连通的孔352，例如在每个网格通道的前侧开设三个孔352，后侧开设三个孔352，即每个网格通道351上均设有进气孔和出气孔，高温氮气通过每个网格通道351，形成贯通的气道，使得每个格栅芯35内部的网格通道351温度均匀，大大提高钎焊质量，防止发生热变形。

其中，格栅芯35的板厚为5mm，形成扳边。上面板和下面板的材质为钛钢，芯板的材质为钛合金，钎料为通过热镀形式获得的锌镀层，通过高温氮气加热使得锌镀层融化变成液态实现钎焊。钎焊完毕后，格栅芯35与上面板、下面板之间利用冷氮经孔352进行流通冷却而成型。

实施例10

如图7所示：与实施例9的区别在于，格栅芯35’包括多个呈三角形的网格通道351’，在每个三角形网格通道351’的三条侧边均开设三个孔352’，高温氮气穿过网格通道351’之间的孔352’，形成贯通的气道。

上面板、下面板和芯板的材质均为铝合金，钎料为通过电镀形式获得的锡锌合金镀层，通过高温氮气加热使得锡锌合金镀层融化变成液态实现钎焊。钎焊完毕后，格栅芯35’与上面板、下面板之间利用冷氮经孔进行流通冷却而成型。

实施例11

如图8所示：与实施例9的区别在于，芯板为蜂窝芯36，蜂窝芯36包括多个呈正六边形的网格通道361，每个网格通道361的前侧开设三个孔362，后侧开设三个孔362，高温氮气通过每个网格通道361，形成贯通的气道。

蜂窝芯36通过打胶形成所述的网格通道361，在未打胶处整体开设孔，通过拉伸成型，拉伸后每个网格通道上均设有上述的孔362。

多个芯板包括多个蜂窝芯，多个蜂窝芯之间可以通过打胶形成一个整体，也可以将多个蜂窝芯间隔排列。

其他同实施例9。

实施例12

在实施例1的基础之上，在若干个芯板的排列间隙中全部填充有保温层；保温层的填充形状为条状；保温层的材料为无机棉。

实施例13

在实施例1的基础之上，在若干个芯板的其中一部分排列间隙中填充有木屑，木屑被压缩成块状，塞至芯板的间隙中，并通过胶体紧固。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种夹芯金属板材，其特征在于，包括上面板、下面板以及上面板与下面板之间的多个芯板；所述多个芯板之间设有贯通的气道，芯板与上面板、下面板之间利用高温气体经气道进行前后和/或左右流通加热实现钎焊。

2.根据权利要求1所述的夹芯金属板材，其特征在于，所述贯通的气道为横向气道、纵向气道、斜向气道这三种结构之一或者这三种结构的任意组合。

3.根据权利要求1所述的夹芯金属板材，其特征在于，所述芯板为波浪芯板、瓦楞芯板、筋芯板、直芯板、格栅芯、蜂窝芯中的一种或它们之间的任意组合；或者芯板由两块相对称的波浪芯板、瓦楞芯板或筋芯板组成，两块芯板相对或相向连接成一体；或者芯板由两块相对称的波浪芯板、瓦楞芯板或筋芯板和直芯板组成，所述直芯板夹设于相对称的两块波浪芯板、瓦楞芯板或筋芯板之间；或者所述格栅芯包括多个呈三角形或四边形的网格通道；所述蜂窝芯包括多个呈N边形的网格通道，5≤N≤30。

4.根据权利要求3所述的夹芯金属板材，其特征在于，所述格栅芯或蜂窝芯的网格通道上设有孔；所述贯通的气道由设于每个网格通道上的孔实现；或者所述格栅芯或蜂窝芯通过打胶形成所述的网格通道，在未打胶处整体开设孔，通过拉伸成型，拉伸后每个网格通道上均设有所述孔。

5.根据权利要求1~4任一项所述的夹芯金属板材，其特征在于，所述芯板的上下两端设有翻边、扳边或折边；所述多个芯板包括带翻边、扳边或折边的芯板和/或未设置翻边、扳边或折边的芯板。

6.根据权利要求1~4任一项所述的夹芯金属板材，其特征在于，所述芯板与上面板、下面板之间通过钎料经高温气体进行钎焊连接；所述钎料由电镀或热镀的形式获得，又或者将钎料直接铺设或以箔套的形式设于芯板与上面板、下面板之间。

7.根据权利要求1~4任一项所述的夹芯金属板材，其特征在于，所述芯板的材质为不锈钢、碳钢、钛、钛合金、铝、铝合金、铜、铜合金中的一种。

8.根据权利要求1~4任一项所述的夹芯金属板材，其特征在于，相邻所述芯板之间均设有气道；或者部分芯板之间设有气道，另一部分芯板之间紧密连接。

9.根据权利要求1~4任一项所述的夹芯金属板材，其特征在于，所述芯板的板壁厚度为0.01~20mm；或者所述芯板与上面板、下面板之间利用冷气体经气道进行前后和/或左右流通降温而成型。

10.根据权利要求1~4任一项所述的夹芯金属板材，其特征在于，所述多个芯板的排列间隙中全部或部分填充有保温层；所述保温层的填充形状为块状、板状、片状、珠状、棒状、条状的一种或多种组合；所述保温层的材料为烧结颗粒、木屑、无机棉、发泡材料的一种或多种组合。