CN108790296A - 一种钎焊蜂窝板的制造方法及蜂窝板 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种钎焊蜂窝板的制造方法，该方法的步骤包括：将预先涂胶堆叠黏结成型的具有钎料层的复合铝箔拉伸成蜂窝状的铝蜂窝芯；利用装卡装置将铝蜂窝芯压固在两块具有钎料层的胚板之间形成层状结构；在氮气环境下对装卡固定的层状结构进行钎焊处理，获得蜂窝板。本申请采用拉伸法将胶合的铝箔拉伸成蜂窝状，进行胶裂解处理后再与铝板直接进行一次钎焊，使蜂窝芯材之间、芯材与铝板之间完全冶金结合，高效、低能耗。

Description

一种钎焊蜂窝板的制造方法及蜂窝板

技术领域

本申请涉及轨道交通领域，具体地，涉及一种钎焊蜂窝板的制造方法及蜂窝板。

背景技术

在轨道交通领域中，例如地铁、城轨车辆等交通车辆中使用的地板、顶板等大多为陶粒砂和胶粘铝蜂窝材料。陶粒砂由于无法满足设计的减重要求，逐渐被淘汰。而胶粘铝蜂窝板由于蜂窝芯之间、蜂窝芯与铝板之间用胶接的方式连接，很容易受到周围环境及胶粘剂自身性能的制约。比如在高原环境容易脱胶、起鼓、不可修复等局限。

例如，申请号：200910094562.6的专利申请中公开了一种钎焊式金属蜂窝板的制备方法，其铝蜂窝芯的制备都是采用辊压成型后组装成蜂窝状，蜂窝芯组装精度很难满足且效率低，很难实现工业化生产。

例如，申请号：201410796743.7的专利申请中公开了一种无胶复合板及其制造工艺，虽然提到了与本发明是类似的焊接工艺，但是提到蜂窝状用翅片机辊压成型，未提到蜂窝状的制造工艺。

例如，申请号：201210177885.3的专利申请中公开了一种铝蜂窝芯材及蜂窝板的制备方法是在真空钎焊后采用拉伸法制备钎焊铝蜂窝芯，之后再与铝板真空焊接。真空钎焊耗能、生产效率低、且二次焊接大大增加生产成本。

例如，申请号：201310003242.1的专利申请中公开了一种金属蜂窝芯材及蜂窝三明治板的制备方法。虽然提到了用拉伸法制备蜂窝芯，但是用胶料或钎料涂在非复合铝箔上直接与涂了钎料的铝板焊接，此种工序用胶料并不能保证蜂窝芯之间的冶金连接。用钎料后再拉伸成蜂窝状则属于二次钎焊，效率低、耗能。

综上所述，现有技术中存在的不足之处在于：

1、胶粘铝蜂窝受环境和工作条件的影响，容易脱胶。采用辊压成型后组装成蜂窝状，蜂窝芯组装精度很难满足且效率低，很难实现工业化生产；

2、采用拉伸法制备钎焊铝蜂窝芯，真空钎焊后之后再与铝板真空或者气氛炉钎焊。真空钎焊耗能、生产效率低、且二次焊接增加能耗提高生产成本。

发明内容

本申请实施例中提供了一种钎焊蜂窝板的制造方法及蜂窝板，以解决现有技术中胶粘铝蜂窝容易脱胶，蜂窝芯组装精度低；钎焊铝蜂窝芯成本高，效率低的问题。

本发明提供了一种钎焊蜂窝板的制造方法，该方法的步骤包括：

将预先涂胶堆叠黏结成型的具有钎料层的复合铝箔拉伸成蜂窝状的铝蜂窝芯；

利用装卡装置将铝蜂窝芯压固在两块具有钎料层的胚板之间形成层状结构；

在氮气环境下对装卡固定的层状结构进行钎焊处理，获得蜂窝板。

一种利用权利要求1所述方法制成的蜂窝板。

本发明的有益效果如下：

与现有技术相比，本发明通过涂胶工艺将双面复合铝箔制成铝蜂窝状，在将蜂窝状与单面复合铝板钎焊，焊接只需要在蜂窝状与复合铝板喷涂钎剂，焊后芯材之间冶金结合完全不受胶粘影响，芯材之间、蜂窝状与板材之间冶金结合，强度高、重量轻、隔音、防火、环保、可焊接、可完全回收。既克服成型法制备蜂窝芯装配效率低且耗能的缺点，也克服了真空钎焊或二次钎焊制备铝蜂窝耗能高、效率低的不足。本发明钎焊铝蜂窝状装配精度高，操作简单，可大幅提高生产效率，适合工业化生产。。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明所述一种钎焊蜂窝板的制造方法的示意图；

图2为本发明所述单胶条印胶辊的示意图；

图3为本发明所述双胶条印胶辊的示意图；

图4为本发明所述单胶条涂胶铝箔堆叠的断面的示意图；

图5为本发明所述双胶条涂胶铝箔堆叠的断面的示意图；

图6为本发明所述板体装卡装置的示意图；

图7为本发明所述板体装卡装置中压紧机构的示意图；

图8为本发明所述板体装配后板体装卡装置的爆炸示意图；

图9为本发明所述单胶条钎焊蜂窝板的工艺流程图；

图10为本发明所述双胶条钎焊蜂窝板的工艺流程图；。

1、工装平台，2、压紧机构，3、石墨压板，4、层状胚板；

21、螺套，22、插销，23、压头，24、压紧弹簧。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的核心思路是，采用拉伸法将涂了环氧胶的双面复合铝箔拉伸成蜂窝状，胶裂解后再与涂了钎料的单面复合铝板直接进行一次钎焊，焊后蜂窝芯材之间、芯材与铝板之间完全冶金结合，达到高效、低能耗的目的。

如图1所示，本发明提供了一种钎焊蜂窝板的制造方法，该方法的主要包括如下步骤：

将预先涂胶堆叠黏结成型的具有钎料层的复合铝箔拉伸成蜂窝状的铝蜂窝芯；

对蜂窝状的铝蜂窝芯进行脱胶处理；

将脱胶处理后的铝蜂窝芯固定在两块具有钎料层的胚板之间进行钎焊处理，获得蜂窝板。

根据实际工艺的情况，也可以将拉伸成蜂窝状的铝蜂窝芯固定在两块胚板之间后直接进行钎焊处理，获得蜂窝板。简化步骤的优势在于，可以利用钎焊炉中的高温，同时实现裂解铝蜂窝芯上的胶体和对由铝蜂窝芯置于两块胚板之间形成的层状结构进行钎焊，仅需控制好钎焊与裂解的时机即可。

本实例中，所述胚板可以采用单层或多层的板材料，例如，复合铝板、钢板和钢铝复合板等。所述复合铝箔可以采用双面复合铝箔。在使用钢板时可以在钢板上先镀上一层过渡材料，通过过渡材料与铝蜂窝芯钎焊，保证在钎焊后的稳固性。在使用钢铝复合板时，利用铝材料面与铝蜂窝芯接触，这样，在钎焊后可以良好的实现夹持板和蜂窝填料的稳固性。

本实例中，复合铝箔黏结成型的步骤包括：在复合铝箔的表面以阵列的形式涂覆胶黏剂；将至少两个涂覆有胶黏剂的复合铝箔以使胶黏剂错位布置的方式堆叠固定，形成黏结成型的复合铝箔；

本方案所述方法进一步包括：在脱胶处理后的铝蜂窝芯和胚板的具有钎料的表面上喷洒钎剂。其中，所述钎剂为粉末状或液态状。优选地，所述钎剂采用氟铝酸钾钎剂。

本实例中，所述铝箔可以选用双面复合铝箔，厚度保证在0.08至0.6毫米之间，复合比在8％至12％之间即可。所述铝板可以选用多层或者单层复合铝板，厚度保证在1.0毫米到5毫米之间即可，复合比在8％至12％之间即可。

本方案中，为了保证所有材料的黏结、组装、钎焊等过程中，不受材料表面的污垢影响，在蜂窝板制造过程前，可以先判断采用的材料是否需要进行预处理。例如，本实例中，胚板选用复合铝板，蜂窝芯材料采用复合铝箔，则由于铝箔和铝板上沉积有氧化膜或油污，需要事先采用磷酸三钠的碱性水溶液去除复合铝箔和复合铝板的氧化膜及油污，以便这些材料在后续使用过程中不会由于污垢而影响加工。

本实例中，对于复合铝箔上的涂胶工具可以直接采用涂胶机处理。所述胶黏剂可以采用环氧、酚醛、橡胶混合的胶黏剂，此种胶在300℃到450℃挥发裂解。对于涂胶的工艺可以采用单胶条或双胶条。如图2所示，单胶条涂覆方式的胶辊宽度为xL，胶辊间距为4L进行涂覆铝箔印胶速度为2-80米/分钟，优选地，印胶速度可以为8-40米/分钟，将印胶完的铝箔在室温到150℃范围内烘干。如图3所示，双胶条胶辊设计如图，按照所需铝蜂窝状边长L设计双胶条胶辊，双胶条与未涂胶部位的总宽度为xL，未涂胶部位的形状可自行设计，宽度≤yxL，其中，系数y可以取0.8。胶辊间距为4L，铝箔印胶速度：2-80米/分钟，优选地，印胶速度可以为8-40米/分钟。由于实际工程需要，对于拉伸成蜂窝芯的结构可能是非正六边形，因此，通过调整上述胶辊宽度中x的量值即可改变后续拉伸蜂窝芯的六边形形态，一般x的取值规则为：x＜1，蜂窝状为扁六边形；x＝1，蜂窝状为正六边形；x＞1，蜂窝状为长六边形。

但需要注意的是：单胶条由于铝箔接触面为涂胶部位，胶裂挥发后残留物会影响到接触位置的钎焊强度。单胶条整个接触面接涂胶，钎焊后冶金结合部位会有缺陷；双胶条则在胶条之间未涂胶，也不存在胶挥发后残留物影响接触位置钎焊，实现为涂胶部位完全冶金结合，提高芯体接触面的强度。因此，本申请优选的采用双胶条方式涂覆胶黏剂。

按照胶黏剂涂覆方式的不同，分别按照如图4或者图5所示的方式，将涂覆完胶黏剂的两个复合铝箔错位堆叠。再分别通过热压和切片处理，获得铝蜂窝芯。其中，热压的要求需要满足：压力0.3-0.5Mpa，固化温度170℃-200℃，保温时间2.5h-3h。切片的要求需要满足：切割精度≤0.05mm。

通过在复合铝箔的表面以阵列的形式涂覆胶黏剂；将两个涂覆有胶黏剂的复合铝箔以使胶黏剂错位布置的方式堆叠固定，形成黏结成型的复合铝箔，再经过拉伸，形成蜂窝状的铝蜂窝芯。

接下来可以选择对铝蜂窝芯进行脱胶处理。脱胶的具体步骤包括：将拉伸后的蜂窝状放入连续式氮气保护炉内，炉内设置废气回收装置，炉内温度：300-450℃，保护气氛为氮气，以速度为1.2米/分钟运行5-80分钟，优选地，运行时间为10-20分钟，胶体挥发裂解后从冷却系统处取下，达到预定温度时取下芯体，此时，芯体能够保持稳固的连接状态，无需再次加装固定。

脱胶工艺主要是为了保证铝蜂窝芯的蜂窝状结构能够与复合铝板实现良好的焊接效果，并且通过脱胶提前去除胶体裂解产生的气味，防止焊接过程中胶体裂解挥发熏黑芯体，钎焊后蜂窝板美观牢固。

通过蜂窝状的铝蜂窝芯进行脱胶处理后，可以选择在脱胶处理后的铝蜂窝芯和胚板的具有钎料的表面上喷洒钎剂。喷钎剂时，需将粉状或液态钎剂喷到蜂窝状和复合铝板的钎料层的上。本实例中，优选地采用氟铝酸钾钎剂作为钎剂。

本实例中，将铝蜂窝芯固定在两块胚板之间形成层状结构。在现有技术中，获得由铝蜂窝芯置于两块胚板之间形成的层状结构之后就可以进行钎焊，但是，由于在钎焊的过程中，是在氮气保护环境下进行，同时钎焊温度较高，导致该层状结构的变形，从而影响最终的钎焊成品质量，降低产率。因此，本方案中，在钎焊之前增加一道装卡工序。利用如图6所示的板体装配装置对铝蜂窝芯和胚板进行装配。用夹具将铝蜂窝芯与上、下复合面板固定在工装平台1上，压紧机构2的压头23压紧后保证平均受力在0.1-0.3bar。本方案中，装卡的具体步骤为：

如图6所示和图8所示，先将穿入工装平台1，通过如图7所示的压紧机构2的螺套21上的螺纹与工装初步紧固，再将喷完钎剂的由铝蜂窝芯置于两块胚板之间形成的层状结构组装好放入工装平台1，再将固定压板缓慢压在蜂窝板上。拧出压紧机构2的4个插销22，使得压紧机构2的压头23通过压紧机构2的耐高温的压紧弹簧24作用在定型板上。用六角扳手拧动压紧机构的压紧螺套21，此时压紧螺套21与工装紧固使得压紧弹簧收缩产生更大的作用力作用在定型板3上。

对装配成型的由铝蜂窝芯置于两块胚板之间形成的层状结构进行钎焊处理。本实例中，钎焊的具体步骤包括：将装配好的由铝蜂窝芯和两块胚板组成的层状结构置于具有氮气的钎焊炉中，所述钎焊炉为间歇式或连续式惰性气氛钎焊炉，钎焊温度为600℃到650℃摄氏度，优选地，钎焊温度控制在615℃到640℃。所述钎焊炉冷方式采用惰性气体风冷，冷却区间为640℃到250℃。

通过最终的冷却，从冷却区取出用于支撑或承重的蜂窝板。

如图9和图10所示，分别为单胶条和双胶条涂覆方式下的钎焊蜂窝板制造流程。

下面通过一组实例对本方案作进一步说明：

本方案设计一种钎焊蜂窝板的制造方法，其具体的步骤如下：

1)：复合铝箔、复合铝板表面预处理，去除氧化膜及油污；

所述复合铝箔为双面复合，厚度为0.08至0.6毫米，里层为3系铝合金，钎料层为4系铝合金，复合比为8％-12％。所述复合铝板为单面复合，厚度为1.0毫米到5毫米，钎料层为4系铝合金，复合比为8％-12％。去氧化膜及油污用磷酸三钠的碱性水溶液清洗加少许表面活性剂。

2)：复合铝箔进入涂胶机，按照一定的间距进行涂覆；

所述胶为树脂类，热压温度150到200度，树脂类胶在250至450度烘干裂解挥发，所述复合铝箔为双面复合，厚度为0.08至0.6毫米，里层为3系铝合金，钎料层为4系铝合金，复合比为8％-12％。

3)：将涂胶的铝箔错位堆叠；

4)：堆叠后的铝箔放在热压机进行热压，温度为150℃-200℃；

5)：热压后按照蜂窝状厚度进行裁切；

6)：裁切后拉伸成蜂窝状

拉伸后的蜂窝状为六边形，边长为3至35毫米。

7)：将粉状或液态钎剂喷到蜂窝状和有钎料的面的复合铝板上；

所述钎剂为氟铝酸钾钎剂。

8)：用夹具将蜂窝状与喷完钎剂面的上、下复合铝板固定；

9)：烘干。

所述树脂类胶在250至450度烘干裂解挥发。

10)：炉中钎焊，将夹装好的铝蜂窝板送至炉中焊接；

所述钎焊炉为间歇式或连续式惰性气氛钎焊炉，温度为615到640度。

11)：冷却

所述钎焊蜂窝板的冷却方式采用惰性气体风冷，冷却区间为640到250度。

本方案所述方案制成的蜂窝板能够保证蜂窝芯之间、蜂窝芯与铝板间是冶金结合，克服了胶粘剂粘接强度易受环境影响的不足，不受环境制约，具有剥离强度高、抗压、环保、可回收等诸多优良性能，同时提高了蜂窝芯的定位精度，降低了加工成本，在轨道交通、航空航天、船舶、建筑等领域应用前景广阔。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (21)

1.一种钎焊蜂窝板的制造方法，其特征在于，该方法的步骤包括：

将预先涂胶堆叠黏结成型的具有钎料层的复合铝箔拉伸成蜂窝状的铝蜂窝芯；

利用装卡装置将铝蜂窝芯压固在两块具有钎料层的胚板之间形成层状结构；

在氮气环境下对装卡固定的层状结构进行钎焊处理，获得蜂窝板。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述胚板采用单层或多层复合铝板；或，

钢板；或，

钢铝复合板。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述将预先涂胶堆叠黏结成型的具有钎料层的复合铝箔拉伸成蜂窝状的铝蜂窝芯的前一步骤包括：

在复合铝箔的表面以阵列的形式涂覆胶黏剂；

将至少两个涂覆有胶黏剂的复合铝箔以使胶黏剂错位布置的方式堆叠固定，形成黏结成型的复合铝箔。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述利用装卡装置将铝蜂窝芯压固在两块具有钎料层的胚板之间形成层状结构的步骤包括：

将蜂窝状的铝蜂窝芯置于两个胚板之间，并通过工装夹具固定在工装平台(1)上；

在上层胚板的上表面压盖定型板(3)；

通过压紧机构(2)将定型板(3)紧压在由铝蜂窝芯和两块胚板组成的层状结构上，定型所述层状结构。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，用于将脱胶处理后的铝蜂窝芯固定在两块具有钎料层的胚板之间的装配装置包括：工装平台(1)、压紧机构(2)和定型板(3)；

所述工装平台(1)设有多个用于支撑压紧机构(2)的支撑部；

所述两块胚板和铝蜂窝芯依次放置工装平台(1)上，所述定型板(3)压盖在上层胚板的表面，通过压紧机构(2)将定型板(3)紧压在上层胚板上。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述压紧机构包括：螺套(21)、压头(23)和压紧弹簧(24)；

所述压紧弹簧(24)和压头(23)依次置于所述螺套(21)内；

所述螺套(21)的套壁上进一步设有销孔，通过插销(22)对所述压头(23)进行限位。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述钎焊的步骤包括：

将装卡固定的层状结构置于氮气中；

保持温度在600℃至650℃之间，对装卡固定的层状结构进行钎焊；

对钎焊后的板体进行冷却处理，获得蜂窝板。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该方法进一步包括：在铝蜂窝芯和胚板的具有钎料的表面上喷洒钎剂。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述钎剂为粉末状或液态状。

10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述钎剂采用氟铝酸钾钎剂。

11.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述在复合铝箔的表面以阵列的形式涂覆胶黏剂的前一步骤包括：对复合铝箔和胚板表面的污垢进行预处理。

12.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述预处理是采用磷酸三钠的碱性水溶液去除所述复合铝箔和胚板上的污垢。

13.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述复合铝箔上胶黏剂的涂覆方式为横向阵列或纵向阵列。

14.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述胶黏剂采用环氧、酚醛、橡胶混合的胶黏剂。

15.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述涂覆胶黏剂是采用涂胶机对复合铝箔进行胶黏剂涂覆处理。

16.根据权利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述胶黏剂的涂胶工艺采用单胶条或双胶条的方式涂覆。

17.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述胶黏剂错位布置的错位宽度小于或等于2倍的胶黏剂宽度。

18.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述将预先涂胶堆叠黏结成型的具有钎料层的复合铝箔拉伸成蜂窝状的铝蜂窝芯的后一步包括：对黏结成型的复合铝箔进行热压和切片处理。

19.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述将预先涂胶堆叠黏结成型的具有钎料层的复合铝箔拉伸成蜂窝状的铝蜂窝芯的后一步包括：对蜂窝状的铝蜂窝芯进行脱胶处理。

20.根据权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述脱胶处理的步骤包括：

将拉伸成蜂窝状的铝蜂窝芯置于氮气中；

在保持温度在300℃至450℃的条件下，以预定时间和速度进行胶裂解处理；

对裂解处理后的铝蜂窝芯进行冷却处理，获得脱胶处理后的铝蜂窝芯。

21.一种利用权利要求1所述方法制成的蜂窝板。