CN110421163A - 一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，包括以下步骤：材料的选择、制作模型、SLM成型、清理零件、真空退火、线切割、钳工和喷砂。本发明具备以下优点：零件制作工艺流程简单，主要由三维模型和设备保证，人为操作误差较小，零件一致性和稳定性比较好、需要的加工设备少，生产成本低、零件快速成型，能快速验证设计方案，大大缩短生产周期和生产成本、小批量零件生产周期短，生产效率高，且3D打印机打印出来的零件相对于现有的制作工具来说加工精度更高，设备成本要求低，生产快速、便捷、效率高，所生产的金属蜂窝零件一体成型，不存在局部缺陷，整体力学性能优良，同时可实现隔热和抗冲击等多种功能。
Description
技术领域
本发明涉及六边形金属蜂窝结构制备技术领域，具体为一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法。
背景技术
蜂窝夹芯板由于重量轻、强度高、刚性大、稳定性好、隔热和隔声等一系列优点，在飞机、列车、船舶和建筑等领域广泛使用，与胶粘蜂窝板和复合材料蜂窝板相比，金属蜂窝板在强度和使用寿命上具有较大的优势，且能够满足复杂多变的环境要求，具有可靠性高的优点，现有的六边形金属蜂窝结构的制备方法的步骤为：
(1)金属板材选择：根据强度、重量、使用环境的要求，选择材料类型、厚度合适的金属板材。
(2)材料切割：根据正六边形金属蜂窝芯胞元的高度要求，对金属板材进行切割。
(3)辊压成型：将切割后的金属板材采用辊压法制成半正六边形蜂窝条。
(4)清洗烘干：对半正六边形蜂窝条表面进行清洗及烘干处理。
(5)钎料涂覆：将半正六边形蜂窝条和备好的面板放置到钎剂溶液中，使钎剂均匀附在材料表面。
(6)结构装配：先将半正六边形蜂窝条按规律并排后通过点焊进行固定成正六边形金属蜂窝芯，再在正六边形金属蜂窝芯上下侧装配上盖板，形成六边形金属蜂窝结构。
(7)整体钎焊：将装配好的六边形金属蜂窝结构放入钎焊炉进行钎焊。
但目前的金属蜂窝板在制备方法上存在流程复杂、成型困难、六边形金属蜂窝结构零件单个胞元体一致性难保证、设备成本高且精度较低的缺陷。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，具备成型快、流程简单、单个胞元体一致性强、设备成本低且精度较高等优点，解决了但目前的金属蜂窝板在制备方法上存在流程复杂、成型困难、六边形金属蜂窝结构零件单个胞元体一致性难保证、设备成本高且精度较低的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，包括以下步骤：
1)材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料，备用。
2)制作模型：使用三维建模软件建造蜂窝结构零件模型，备用。
3)SLM成型：将蜂窝结构零件模型导入金属3D打印设备中，将符合要求的材料导入3D打印设备的储料箱制作建造包，进行建造，备用。
4)清理零件：蜂窝结构零件打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来，备用。
5)真空退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺，热处理工艺的时间在30-60分钟，备用。
6)线切割：采用线切割机将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件，备用。
7)钳工：使用打磨机对切割下来零件的表面进行打磨，备用。
8)喷砂：祛除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致，并使用喷砂设备对打磨后的零件进行喷砂，制作完成。
优选的，所述三维建模软件为Solidworks建模软件。
优选的，所述退火设备为真空退火炉，真空退火炉的型号为VTA系列真空退火炉。
优选的，所述线切割机的型号为DK7732线切割机。
优选的，所述打磨机的型号为3D曲面打磨机。
优选的，所述祛除零件表面污垢的设备为3D六轴自动化擦拭机。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，具备以下有益效果：
1、该六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，具备以下优点：零件制作工艺流程简单，主要由三维模型和设备保证，人为操作误差较小，零件一致性和稳定性比较好、需要的加工设备少，生产成本低、零件快速成型，能快速验证设计方案，大大缩短生产周期和生产成本、小批量零件生产周期短，生产效率高，且3D打印机打印出来的零件相对于现有的制作工具来说加工精度更高。
2、该六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，流程简单，可操作性强，易于实现，整体流程所涉及的增材制造、线切割和真空退火等都可以利用现有设备完成，设备成本要求低，生产快速、便捷、效率高，所生产的金属蜂窝零件一体成型，不存在局部缺陷，整体力学性能优良，同时可实现隔热和抗冲击等多种功能。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，包括以下步骤：
1)材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料，备用。
2)制作模型：使用三维建模软件建造蜂窝结构零件模型，所述三维建模软件为Solidworks建模软件，备用。
3)SLM成型：将蜂窝结构零件模型导入金属3D打印设备中，将符合要求的材料导入3D打印设备的储料箱制作建造包，进行建造，备用。
4)清理零件：蜂窝结构零件打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来，备用。
5)真空退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺，热处理工艺的时间在30分钟，所述退火设备为真空退火炉，真空退火炉的型号为VTA系列真空退火炉，备用。
6)线切割：采用线切割机将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件，所述线切割机的型号为DK7732线切割机，备用。
7)钳工：使用打磨机对切割下来零件的表面进行打磨，所述打磨机的型号为3D曲面打磨机，备用。
8)喷砂：祛除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致，并使用喷砂设备对打磨后的零件进行喷砂，所述祛除零件表面污垢的设备为3D六轴自动化擦拭机，能彻底的祛除零件表面的残留物，方便喷砂，制作完成。
实施例二：
1)材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料，备用。
2)制作模型：使用三维建模软件建造蜂窝结构零件模型，所述三维建模软件为Solidworks建模软件，备用。
3)SLM成型：将蜂窝结构零件模型导入金属3D打印设备中，将符合要求的材料导入3D打印设备的储料箱制作建造包，进行建造，备用。
4)清理零件：蜂窝结构零件打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来，备用。
5)真空退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺，热处理工艺的时间在40分钟，所述退火设备为真空退火炉，真空退火炉的型号为VTA系列真空退火炉，备用。
6)线切割：采用线切割机将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件，所述线切割机的型号为DK7732线切割机，备用。
7)钳工：使用打磨机对切割下来零件的表面进行打磨，所述打磨机的型号为3D曲面打磨机，备用。
8)喷砂：祛除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致，并使用喷砂设备对打磨后的零件进行喷砂，所述祛除零件表面污垢的设备为3D六轴自动化擦拭机，能彻底的祛除零件表面的残留物，方便喷砂，制作完成。
实施例三：
1)材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料，备用。
2)制作模型：使用三维建模软件建造蜂窝结构零件模型，所述三维建模软件为Solidworks建模软件，备用。
3)SLM成型：将蜂窝结构零件模型导入金属3D打印设备中，将符合要求的材料导入3D打印设备的储料箱制作建造包，进行建造，备用。
4)清理零件：蜂窝结构零件打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来，备用。
5)真空退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺，热处理工艺的时间在45分钟，所述退火设备为真空退火炉，真空退火炉的型号为VTA系列真空退火炉，备用。
6)线切割：采用线切割机将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件，所述线切割机的型号为DK7732线切割机，备用。
7)钳工：使用打磨机对切割下来零件的表面进行打磨，所述打磨机的型号为3D曲面打磨机，备用。
8)喷砂：祛除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致，并使用喷砂设备对打磨后的零件进行喷砂，所述祛除零件表面污垢的设备为3D六轴自动化擦拭机，能彻底的祛除零件表面的残留物，方便喷砂，制作完成。
实施例四：
1)材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料，备用。
2)制作模型：使用三维建模软件建造蜂窝结构零件模型，所述三维建模软件为Solidworks建模软件，备用。
3)SLM成型：将蜂窝结构零件模型导入金属3D打印设备中，将符合要求的材料导入3D打印设备的储料箱制作建造包，进行建造，备用。
4)清理零件：蜂窝结构零件打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来，备用。
5)真空退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺，热处理工艺的时间在50分钟，所述退火设备为真空退火炉，真空退火炉的型号为VTA系列真空退火炉，备用。
6)线切割：采用线切割机将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件，所述线切割机的型号为DK7732线切割机，备用。
7)钳工：使用打磨机对切割下来零件的表面进行打磨，所述打磨机的型号为3D曲面打磨机，备用。
8)喷砂：祛除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致，并使用喷砂设备对打磨后的零件进行喷砂，所述祛除零件表面污垢的设备为3D六轴自动化擦拭机，能彻底的祛除零件表面的残留物，方便喷砂，制作完成。
实施例五：
1)材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料，备用。
2)制作模型：使用三维建模软件建造蜂窝结构零件模型，所述三维建模软件为Solidworks建模软件，备用。
3)SLM成型：将蜂窝结构零件模型导入金属3D打印设备中，将符合要求的材料导入3D打印设备的储料箱制作建造包，进行建造，备用。
4)清理零件：蜂窝结构零件打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来，备用。
5)真空退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺，热处理工艺的时间在55分钟，所述退火设备为真空退火炉，真空退火炉的型号为VTA系列真空退火炉，备用。
6)线切割：采用线切割机将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件，所述线切割机的型号为DK7732线切割机，备用。
7)钳工：使用打磨机对切割下来零件的表面进行打磨，所述打磨机的型号为3D曲面打磨机，备用。
8)喷砂：祛除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致，并使用喷砂设备对打磨后的零件进行喷砂，所述祛除零件表面污垢的设备为3D六轴自动化擦拭机，能彻底的祛除零件表面的残留物，方便喷砂，制作完成。
实施例六：
1)材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料，备用。
2)制作模型：使用三维建模软件建造蜂窝结构零件模型，所述三维建模软件为Solidworks建模软件，备用。
3)SLM成型：将蜂窝结构零件模型导入金属3D打印设备中，将符合要求的材料导入3D打印设备的储料箱制作建造包，进行建造，备用。
4)清理零件：蜂窝结构零件打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来，备用。
5)真空退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺，热处理工艺的时间在60分钟，所述退火设备为真空退火炉，真空退火炉的型号为VTA系列真空退火炉，备用。
6)线切割：采用线切割机将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件，所述线切割机的型号为DK7732线切割机，备用。
7)钳工：使用打磨机对切割下来零件的表面进行打磨，所述打磨机的型号为3D曲面打磨机，备用。
8)喷砂：祛除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致，并使用喷砂设备对打磨后的零件进行喷砂，所述祛除零件表面污垢的设备为3D六轴自动化擦拭机，能彻底的祛除零件表面的残留物，方便喷砂，制作完成。
目前，采用增材制造(3D打印)技术来制备该类零件是最适合的，该类零件是由多个规整的多边形结构组合成的密集结构零件，与现有技术相比，该工艺方案具有以下优势：零件制作工艺流程简单，主要由三维模型和设备保证，人为操作误差较小，零件一致性和稳定性比较好、需要的加工设备少，生产成本低、零件快速成型，能快速验证设计方案，大大缩短生产周期和生产成本、小批量零件生产周期短，生产效率高，且3D打印机打印出来的零件相对于现有的制作工具来说加工精度更高，流程简单，可操作性强，易于实现，整体流程所涉及的增材制造、线切割和真空退火等都可以利用现有设备完成，设备成本要求低，生产快速、便捷、效率高，所生产的金属蜂窝零件一体成型，不存在局部缺陷，整体力学性能优良，同时可实现隔热和抗冲击等多种功能。
在设备成型尺寸范围内，蜂窝结构零件的大小不会影响零件的成型，制作出来的零件结构均匀稳定，胞元体与胞元体之间一致性较好，与现有技术相比，蜂窝状结构零件尺寸越大，加工的难度也越大，胞元体与胞元体之间的均匀度、一致性就越难保证，本发明能很好的解决六边形金属蜂窝结构零件单个胞元体一致性的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料，备用；
2)制作模型：使用三维建模软件建造蜂窝结构零件模型，备用；
3)SLM成型：将蜂窝结构零件模型导入金属3D打印设备中，将符合要求的材料导入3D打印设备的储料箱制作建造包，进行建造，备用；
4)清理零件：蜂窝结构零件打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来，备用；
5)真空退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺，热处理工艺的时间在30-60分钟，备用；
6)线切割：采用线切割机将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件，备用；
7)钳工：使用打磨机对切割下来零件的表面进行打磨，备用；
8)喷砂：祛除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致，并使用喷砂设备对打磨后的零件进行喷砂，制作完成。
2.根据权利要求1所述的一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，其特征在于，所述三维建模软件为Solidworks建模软件。
3.根据权利要求1所述的一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，其特征在于，所述退火设备为真空退火炉，真空退火炉的型号为VTA系列真空退火炉。
4.根据权利要求1所述的一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，其特征在于，所述线切割机的型号为DK7732线切割机。
5.根据权利要求1所述的一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，其特征在于，所述打磨机的型号为3D曲面打磨机。
6.根据权利要求1所述的一种六边形金属蜂窝结构的新型制备方法，其特征在于，所述祛除零件表面污垢的设备为3D六轴自动化擦拭机。
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