CN109204845A - 一种金属消音蜂窝结构的制造方法 - Google Patents
一种金属消音蜂窝结构的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109204845A CN109204845A CN201711363316.7A CN201711363316A CN109204845A CN 109204845 A CN109204845 A CN 109204845A CN 201711363316 A CN201711363316 A CN 201711363316A CN 109204845 A CN109204845 A CN 109204845A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- soundwich
- laser
- drilling
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000005219 brazing Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 6
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- 244000089486 Phragmites australis subsp australis Species 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D29/00—Power-plant nacelles, fairings, or cowlings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
- B64C1/40—Sound or heat insulation, e.g. using insulation blankets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
- B64F5/10—Manufacturing or assembling aircraft, e.g. jigs therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
本发明涉及一种金属消音蜂窝结构的制造方法,其将面板和蜂窝芯体进行钎焊后得到的金属蜂窝结构采用激光进行金属消音孔制孔,激光制孔时采用单级或多级分光镜系统，将单束激光光源分束为多束激光束流,实现多束激光束流同时进行金属消音孔的制孔。该方法在避免金属消音蜂窝钎焊过程堵孔，保证了消音性能的基础上，解决了当前单束激光光束逐个制孔时加工效率偏低的问题，提高了金属消音蜂窝的制孔效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属消音蜂窝结构的制造方法，属于航空制造技术领域。
背景技术
随着航空事业的不断发展，日益严重的航空噪声引起人们的普遍关注，航空噪声已成为噪声污染的重要来源，飞机噪声不仅会骚扰航线下特别是机场周围的居民，还会激起机身蒙皮的振动，引起舱内噪声，影响乘客和机组人员的舒适性。噪声指标已成为民用飞机设计的主要要求之一，国际民航组织和各国的适航机构相继颁布了飞机的噪声适航标准。为减少飞机的主要噪声源发动机噪音的向外辐射，发动机短舱消声设计已经成为飞机声学设计的重要组成部分。
由穿孔面板、蜂窝芯体、背面板组成的消音蜂窝结构是发动机短舱上用来消除噪音的首选结构，其不但重量轻、机械强度高，而且具有非常好的消音效果，在B737、B747、B777、B787、A320、A330、A380、C-17等飞机翼吊发动机短舱上均采用了蜂窝消音壁板结构。图1为短舱结构上采用消音蜂窝结构的部位。在发动机短舱结构不同部位采用了各种不同的消音蜂窝声衬结构，主要分为两类：一类是用于低温区的复合材料及铝合金消音蜂窝声衬结构，另一类是用于高温区的钛合金、不锈钢及高温合金等消音蜂窝声衬结构。
对于金属消音蜂窝结构，欧美等发达国家都对其制造技术进行了深入的研究，并广泛的应用在飞机发动机的短舱中。Rohr公司的Billy G. Cook研究了铝合金、不锈钢及钛合金消音蜂窝结构，采用先穿孔板制孔，然后将穿孔板、蜂窝芯体和背面板进行钎焊连接的制造工艺。Winford Blair采用相同的工艺流程对短舱排气喷嘴等高温部位用的Inconel、钛合金、321不锈钢、PH硬化不锈钢等金属消音蜂窝壁板结构制造技术进行了研究。Grumman公司、Goodrich公司、Benecor公司、Vertechs公司等也开展了钛合金、高温合金消音蜂窝结构用于短舱高温部位。波音公司R. Elangovan采用先钎焊蜂窝板，然后对面板进行激光打孔的方法进行了钛合金消音蜂窝壁板的制造。
采用先穿孔板制孔，然后将穿孔板、蜂窝芯体和背面板进行钎焊连接的制造工艺，在钎焊时易出现钎料堵塞消音孔的现象，带来钛合金消音蜂窝消音性能的下降。先蜂窝钎焊后激光打孔加工消音孔制造方法能很好的避免钎焊过程堵孔问题，保证消音性能。但单束激光进行钛合金消音孔制孔时存在以下问题：
(1) 钛合金消音蜂窝单束激光打孔的方法，一次仅能实现一个消音孔的加工，对于大型零件如短舱进气道蜂窝、排气道蜂窝等，消音孔数量庞大(百万级)，采用单束激光逐个加工消音孔时，加工效率低。
(2) 单束激光逐个加工消音孔时，为了获得更高的加工效率，对加工平台的运动速度和精度要求较高，受限于加工平台的运动速度和精度提升水平，单束激光逐个制孔的加工效率提升的空间有限。
发明内容
针对目前先蜂窝钎焊后单束激光逐一打孔制造方法加工效率低的问题，本发明提出了一种金属消音蜂窝结构的制造方法,其采用分光镜将单束激光光源分束为多束激光束流，进行金属消音蜂窝面板激光分束多束流同步打孔，实现了同时进行多个金属消音孔的制孔，在避免金属消音蜂窝钎焊过程堵孔，保证消音性能的基础上，解决了当前单束激光光束逐个制孔时加工效率偏低的问题，提高金属消音蜂窝的制孔效率。
为了实现本发明的目的,其采用了如下技术方案：
一种金属消音蜂窝结构的制造方法,其特征在于: 将面板和蜂窝芯体进行钎焊后得到的金属蜂窝结构采用激光进行金属消音孔制孔,激光制孔时采用单级或多级分光镜系统将单束激光分束为多束激光束流,同时进行多个金属消音孔的制孔。其中面板包括穿孔板和背面板。
进一步地，采用单级或多级分光镜系统将单束激光分光为2n束，其中n=分光镜级数，n≥1，配合五坐标激光加工平台进行金属消音蜂窝结构的多束激光束流同时制孔。
进一步地，所述金属消音蜂窝结构为钛合金消音蜂窝结构。
进一步地，所述金属消音蜂窝结构为钛合金/不锈钢异种材料消音蜂窝结构。
本发明的技术效果如下：
（1）其采用分光镜将单束激光光源分束为多束激光束流，进行金属消音蜂窝结构的多束激光束流同步打孔，在避免金属消音蜂窝钎焊过程堵孔，保证消音性能的基础上，解决了当前单束激光光束逐个制孔时加工效率偏低的问题，提高了金属消音蜂窝的制孔效率。
（2）适用于当前短舱进气道、外涵道、排气口等部位的钛合金消音蜂窝结构，大大提高了钛合金消音蜂窝结构的生产效率。
附图说明
图1 单级分光镜系统的单束激光光源分光为双束激光束流的原理示意图。
图中：1-激光器；2-光闸；3-光束吸收池；4-扩束镜；5-分光镜；6-第一反射镜；7-第二反射镜； 8-第一准直镜；9-第二准直镜；10-第一透镜；11-第二透镜；12-第一光纤；13-第二光纤；14-第一加工头；15-第二加工头。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明的一种金属消音蜂窝结构的制造方法作进一步阐述，但本发明的保护内容并不限于以下实施例。
实施例1
钛合金消音蜂窝结构的制造方法：将钛合金面板清理与清洗后，在其表面布置钎料，并将钛合金蜂窝芯体拼焊制备，然后将钛合金面板和钛合金蜂窝芯体钎焊装配，进入真空炉进行真空钎焊，钎焊合格后，在多束激光加工平台上将得到的钛合金消音蜂窝结构夹持与定位，进行多束激光束流同步制孔。采用的多束激光束流为双束激光束流，该双束激光束流是通过单束激光光源分光产生的，如图1所示，激光器1发出的单束激光经光闸2反射至扩束镜3，经过扩束镜4的激光束镜分光镜5分光后分为两束激光束流，第一束激光束流依次经过第一反射镜6、第一准直镜8、第一透镜10和第一光纤12后从第一加工头14射出，第二束激光束流依次经过第二反射镜7、第二准直镜9、第二透镜11和第二光纤13后从第二加工头15射出，第一加工头14和第二加工头15同时在钛合金面板上制孔。
实施例2
钛合金/不锈钢异种材料消音蜂窝结构的制造方法：将钛合金面板清理与清洗后，在其表面布置钎料，并将不锈钢蜂窝芯体清洗，然后将钛合金面板和不锈钢蜂窝芯体钎焊装配，进入真空炉进形真空钎焊,真空钎焊采用厚度为0.1～0.2mm的箔状Ag基钎料，钎焊温度为810～835℃，保温时间为5～15min。钎焊合格后，在多束激光加工平台上将钛合金消音蜂窝结构夹持与定位，进行多束激光束流制孔。采用的多束激光束流为大于两束的激光束流，该多束激光束流是通过单束激光光源分光产生的，采用单级或多级分光镜系统将单束激光分光为2n束，其中n=分光镜级数，n≥1，配合五坐标激光加工平台进行金属消音蜂窝结构的多束激光束流同时制孔，如图1所示，激光器1发出的单束激光经光闸2反射至扩束镜3，经过扩束镜4的激光束镜分光镜5分光后分为两束激光束流，第一束激光束流依次经过第一反射镜6、第一准直镜8、第一透镜10和第一光纤12后从第一加工头14射出，第二束激光束流依次经过第二反射镜7、第二准直镜9、第二透镜11和第二光纤13后从第二加工头15射出，第一加工头14和第二加工头15同时在钛合金面板上制孔。
Claims (4)
1.一种金属消音蜂窝结构的制造方法,其特征在于: 将面板和蜂窝芯体进行钎焊后得到的金属蜂窝结构采用激光进行金属消音孔制孔,激光制孔时采用单级或多级分光镜系统将单束激光分束为多束激光束流, 同时进行多个金属消音孔的制孔。
2.根据权利要求1所述的一种金属消音蜂窝结构的制造方法,其特征在于:采用单级或多级分光镜系统将单束激光分光为2n束，其中n=分光镜级数，n≥1，配合五坐标激光加工平台进行金属消音蜂窝结构的多束激光束流同时制孔。
3.根据权利要求1所述的一种金属消音蜂窝结构的制造方法,其特征在于:所述金属消音蜂窝结构为钛合金消音蜂窝结构。
4.根据权利要求1所述的一种金属消音蜂窝结构的制造方法,其特征在于:所述金属消音蜂窝结构为钛合金/不锈钢异种材料消音蜂窝结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711363316.7A CN109204845A (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 一种金属消音蜂窝结构的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711363316.7A CN109204845A (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 一种金属消音蜂窝结构的制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109204845A true CN109204845A (zh) | 2019-01-15 |
Family
ID=64991872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711363316.7A Pending CN109204845A (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 一种金属消音蜂窝结构的制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109204845A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111081211A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-28 | 福州大学 | 一种带耐高温金属阻尼夹芯结构的消声器及其工作方法 |
| RU2745839C1 (ru) * | 2020-09-03 | 2021-04-01 | Акционерное общество "РОТЕК" (АО "РОТЕК") | Способ изготовления прирабатываемого уплотнения |
| RU2795531C2 (ru) * | 2021-10-07 | 2023-05-04 | Акционерное общество "РОТЕК" (АО "РОТЕК") | Способ изготовления прирабатываемого уплотнения |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5741456A (en) * | 1993-01-13 | 1998-04-21 | Hurel Dubois Uk Limited | Carbon fibre panels with laser formed holes |
| CN101028671A (zh) * | 2007-04-09 | 2007-09-05 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 超短脉冲激光并行微加工方法及设备 |
| CN102883872A (zh) * | 2010-03-02 | 2013-01-16 | 吉凯恩航空服务有限公司 | 无缝声衬垫 |
| CN203817634U (zh) * | 2014-03-27 | 2014-09-10 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种多头高效激光加工系统 |
| CN104439716A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-03-25 | 深圳锜宏伟科技有限公司 | 激光加工系统及激光加工方法 |
| CN105921892A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-07 | 苏州中汽检测技术服务有限公司 | 一种激光加工装置及方法 |
| CN106042469A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-10-26 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制备方法 |
-
2017
- 2017-12-18 CN CN201711363316.7A patent/CN109204845A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5741456A (en) * | 1993-01-13 | 1998-04-21 | Hurel Dubois Uk Limited | Carbon fibre panels with laser formed holes |
| CN101028671A (zh) * | 2007-04-09 | 2007-09-05 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 超短脉冲激光并行微加工方法及设备 |
| CN102883872A (zh) * | 2010-03-02 | 2013-01-16 | 吉凯恩航空服务有限公司 | 无缝声衬垫 |
| CN203817634U (zh) * | 2014-03-27 | 2014-09-10 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种多头高效激光加工系统 |
| CN104439716A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-03-25 | 深圳锜宏伟科技有限公司 | 激光加工系统及激光加工方法 |
| CN105921892A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-07 | 苏州中汽检测技术服务有限公司 | 一种激光加工装置及方法 |
| CN106042469A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-10-26 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种内嵌微穿孔消音隔板吸声蜂窝的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 美国焊接学会钎焊委员会: "《钎焊手册》", 28 February 1982, 国防工业出版社 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111081211A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-28 | 福州大学 | 一种带耐高温金属阻尼夹芯结构的消声器及其工作方法 |
| RU2745839C1 (ru) * | 2020-09-03 | 2021-04-01 | Акционерное общество "РОТЕК" (АО "РОТЕК") | Способ изготовления прирабатываемого уплотнения |
| RU2745839C9 (ru) * | 2020-09-03 | 2021-04-14 | Акционерное общество "РОТЕК" (АО "РОТЕК") | Способ изготовления прирабатываемого уплотнения |
| RU2795531C2 (ru) * | 2021-10-07 | 2023-05-04 | Акционерное общество "РОТЕК" (АО "РОТЕК") | Способ изготовления прирабатываемого уплотнения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11059106B2 (en) | Systems and methods for forming perforations in a barrel structure | |
| CN109483060A (zh) | 水射流环境下气膜孔超快激光加工装置及方法 | |
| CN109204845A (zh) | 一种金属消音蜂窝结构的制造方法 | |
| CN205309586U (zh) | 一种飞秒激光加工航空发动机叶片气膜孔的装置 | |
| US9845728B2 (en) | Forming a nacelle inlet for a turbine engine propulsion system | |
| US9879545B2 (en) | Manufacture of hollow aerofoil | |
| CN107511584A (zh) | 一种马鞍形铝合金结构激光焊接工艺方法 | |
| CN105458530A (zh) | 一种飞秒激光加工航空发动机叶片气膜孔的装置及方法 | |
| CN104842077B (zh) | 一种铝合金微波组件钎焊片加工方法 | |
| EP3009346A1 (en) | Perforated surface for suction-type laminar flow control | |
| RU2012110524A (ru) | Составной компонент с поверхностью для пограничного слоя с внешней обшивки воздушного судна и способ его изготовления | |
| US20100126971A1 (en) | Process for producing through-holes in sheet members | |
| US20190323522A1 (en) | Sound attenuation apparatus and methods | |
| US20170057614A1 (en) | System, Apparatus and Methods for Hypersonic Shockwave Muffler | |
| CN105436839A (zh) | 航空发动机钛合金宽弦空心风扇叶片的制造方法 | |
| CN106975847A (zh) | 一种光纤脉冲激光诱导切割碳纤维复合材料的装置和方法 | |
| Marimuthu et al. | Delamination-free millisecond laser drilling of thermal barrier coated aerospace alloys | |
| EP3067153A1 (en) | Manufacture of a hollow aerofoil | |
| CN114939741B (zh) | 涡轮叶片气膜冷却孔超声射流辅助飞秒激光旋切复合加工装备及方法 | |
| CN112548077A (zh) | 一种铝合金-陶瓷复合结构整体液态成型方法 | |
| CN106624588B (zh) | 一种对半机匣喷涂变形处理方法 | |
| CN107030387A (zh) | 铝合金零件表面脱漆处理装置及方法 | |
| CN114734055B (zh) | 一种发动机扩压器凸台结构激光金属沉积制备方法 | |
| CN113001127A (zh) | 一种带主动冷却通道蒙皮加工方法和装置 | |
| CN206747799U (zh) | 一种光纤脉冲激光诱导切割碳纤维复合材料的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190115 |