CN110466206B - 芯材及其制作方法、复合材料 - Google Patents

芯材及其制作方法、复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN110466206B
CN110466206B CN201810437895.3A CN201810437895A CN110466206B CN 110466206 B CN110466206 B CN 110466206B CN 201810437895 A CN201810437895 A CN 201810437895A CN 110466206 B CN110466206 B CN 110466206B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sheet
layer
core material
cell
unit
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.)
Active
Application number
CN201810437895.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110466206A (zh
Inventor
刘晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongsheng Xinrui Tianjin Composite Materials Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Hongxin Business Service Center
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Hongxin Business Service Center filed Critical Beijing Hongxin Business Service Center
Priority to CN201810437895.3A priority Critical patent/CN110466206B/zh
Priority to PCT/CN2019/082985 priority patent/WO2019214409A1/zh
Publication of CN110466206A publication Critical patent/CN110466206A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110466206B publication Critical patent/CN110466206B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04Use of lost patterns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/02Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D24/00Producing articles with hollow walls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D24/00Producing articles with hollow walls
    • B29D24/002Producing articles with hollow walls formed with structures, e.g. cores placed between two plates or sheets, e.g. partially filled
    • B29D24/005Producing articles with hollow walls formed with structures, e.g. cores placed between two plates or sheets, e.g. partially filled the structure having joined ribs, e.g. honeycomb
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/10Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
    • B32B3/12Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B32B37/1284Application of adhesive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04Interconnection of layers
    • B32B7/12Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开复合材料及其芯材,该芯材包括若干六边形单元,各六边形单元内部具有若干分割壁,且分割壁能够与六边形单元的孔格壁围成芯材的孔格单元。通过在六边形单元内设置若干分割壁,能够将原有的六边形单元进行分割,与现有技术中的六边形芯材相比,相同孔格壁宽度的条件下,本发明中的芯材孔格尺寸较小,芯材密度较大。当该芯材受力并传递至六边形单元时,不仅六边形单元的各孔格壁能够承受外力,而且其内部的分割壁也能够承受外力,因此,同等材质、同等单元壁宽度及厚度条件下,该芯材具有更高的强度和刚度。本发明还公开芯材的制作方法。

Description

芯材及其制作方法、复合材料
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域,特别涉及芯材及其制作方法、复合材料。
背景技术
夹芯结构用芯材,特别是六边形蜂窝芯材由芳族聚酰胺纸、铝箔、玻璃纤维布、碳纤维布、不锈钢箔、高温合金箔、牛皮纸等非金属材料或金属材料之一制成。其中,以芳族聚酰胺纸为主要材料制成的六边形蜂窝芯材是目前研发的热点,芳族聚酰胺纸六边形蜂窝芯材是芳族聚酰胺纸经涂布、叠合和薄板层压制固化、切割、膨胀、浸胶、树脂固化等一系列复杂工艺而制作成的六边形孔格形状的蜂窝芯材,是高强度、高模量芳族聚酰胺纸增强的先进复合材料,具有轻质、高强、高模、阻燃、耐高温、低介电损耗等众多优点,已经广泛应用于航空航天领域和其他多个民用领域中。
图1为现有技术中六边形芯材的孔格单元结构示意图,如图1所示,传统六边形芯材孔格单元1'为正六边形,并排列形成蜂窝结构,各孔格单元1'的各单元壁11'长度相等。该正六边形蜂窝芯材制造三明治结构时,比较适合共固化成型工艺的蜂窝芯材的孔格尺寸d(内切圆直径)小于等于十六分之三英寸。
因此,图1中现有的六边形芯材不易制造孔格尺寸小的,从而导致该芯材的密度较小,力学性能较差。
有鉴于此,如何提供一种芯材,其孔格尺寸小、密度较大,力学性能较好,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的为提供复合材料的芯材,包括若干六边形单元,各所述六边形单元内部具有若干分割壁,且所述分割壁能够与所述六边形单元的孔格壁围成所述芯材的孔格单元。
本发明中,通过在六边形单元内设置若干分割壁,能够将原有的六边形单元进行分割,与现有技术中的六边形芯材相比,相同孔格壁宽度的条件下,本发明中的芯材孔格尺寸较小,芯材密度较大。当该芯材受力并传递至六边形单元时,不仅该六边形单元的各孔格壁能够承受外力,而且其内部的分割壁也能够承受外力,因此,与现有技术中的六边形芯材相比,相同孔格壁宽度的条件下,本发明中的芯材具有更高的强度和刚度,即该芯材力学性能较好。
可选地,所述六边形单元的各孔格壁长度相等,以使其为正六边形单元,所述正六边形单元内部具有N个宽度相等的所述分割壁,各所述分割壁相交于所述正六边形单元的中心。
可选地,所述正六边形单元内部具有三个所述分割壁,且相邻两所述分割壁之间的夹角相等,所述分割壁的宽度与所述正六边形单元孔格壁的宽度相等,以使所述芯材的孔格单元为四边形单元;
各所述四边形单元包括两类四边形单元,其中,第一类四边形单元中,包括相邻的两双层材料单元壁,以及相邻的两单层材料单元壁;第二类四边形单元中,包括相邻的两双层材料单元壁,以及一个单层材料单元壁和一个四层材料单元壁。
本发明还提供一种复合材料,包括芯材和覆盖于所述芯材的面板,其中,所述芯材为以上所述的芯材。
同时,本发明还提供芯材的制作方法,所述芯材为以上所述的芯材,所述制作方法包括下述步骤:
110)在基体材料上设置连接结构,以形成若干薄板材料;
120)将若干所述薄板材料按第一预定规律堆叠所需的层数,以形成薄板层;
130)通过连接结构连接相邻所述薄板材料;
140)沿各所述薄板材料的堆叠方向膨胀所述薄板层,其中,所述薄板材料的堆叠方向为所述芯材的膨胀方向。
可选地,步骤110)中,具体包括下述步骤:
111)各所述薄板材料的所述连接结构设置于所述基体材料的上表面,且同一所述薄板材料中,所述连接结构的宽度、相邻所述连接结构之间的距离均为所述四边形单元单元壁宽度的两倍。
可选地,步骤120)中,具体包括下述步骤:
121)所述第一预定规律具体为:将第二层薄板材料放置于第一层薄板材料上表面,且其连接结构相对于所述第一层薄板材料的连接结构向右偏移所述单元壁宽度;第三层薄板材料放置于所述第二层薄板材料上表面,且其连接结构与所述第一层薄板材料的连接结构沿所述膨胀方向对齐;第四层薄板材料放置于所述第三层薄板材料上表面,且其连接结构相对于所述第三层薄板材料的连接结构向右偏移所述单元壁宽度的两倍;第五层薄板材料放置于所述第四层薄板材料上表面,且其连接结构相对于所述第四层薄板材料的连接结构向右偏移所述单元壁宽度;第六层薄板材料放置于所述第五层薄板材料上表面,且其连接结构与所述第四层薄板材料的连接结构沿所述膨胀方向对齐;
122)重复所述第一预定规律,以形成预定层数的所述薄板层。
可选地,步骤110)中,具体包括下述步骤:
112)在所述基体材料的上表面和下表面设置所述连接结构,且同一所述薄板材料的同一表面,所述连接结构宽度、相邻所述连接结构之间的距离均为所述四边形单元单元壁宽度的两倍,并根据设置规律的不同形成两种所述薄板材料,其中,第一薄板材料上表面的所述连接结构相对于其下表面的所述连接结构向右偏移所述单元壁宽度,第二薄板材料上表面的所述连接结构相对于其下表面的所述连接结构向右偏移所述单元壁宽度的两倍。
可选地,步骤120)具体包括下述步骤:
123)所述第一预定规律具体为:将所述第一薄板材料放置于第一基体材料和第二基体材料之间,将所述第二薄板材料放置于所述第二基体材料和第三基体材料之间,并使得所述第二薄板材料下表面的连接结构相对于所述第一薄板材料上表面的连接结构向左偏移所述单元壁宽度,并重合所述单元壁宽度;将所述第一薄板材料旋转180°后形成的第三薄板材料放置于所述第三基体材料上表面,并使得所述第三薄板材料下表面的连接结构相对于所述第二薄板材料上表面的连接结构向右偏移所述单元壁宽度,并重合所述单元壁宽度。
124)重复所述第一预定规律,以形成具有预定层数的所述薄板层。
可选地,所述基体材料为非金属材料,步骤140)之后,还包括下述步骤:
150)将膨胀的所述薄板层高温处理;
160)将高温处理后的所述薄板层浸渍于树脂溶液中,并固化树脂。
本发明还提供另一种芯材的制作方法,所述芯材为以上所述的芯材,且沿其膨胀方向包括若干单层薄板结构;所述制作方法包括下述步骤:
210)设计所述芯材中各所述孔格单元的结构和尺寸,进而设计组成所述芯材的所述单层薄板结构,根据设计结果制作所述单层薄板结构的成型模具;
220)选取所述单层薄板结构的基体材料,并将所述基体材料在所述成型模具中压制形成所述单层薄板结构;
230)在各所述单层薄板结构的预定位置设置连接结构;
240)将设置有所述连接结构的若干所述单层薄板结构按第二预定规律排布;
250)通过连接结构连接相邻单层薄板结构。
上述芯材的制作方法为采用成型模具的成型法,因此,能够通过改变成型模具的形状和尺寸实现不同孔格数、不同孔格尺寸以及不同孔格形状芯材的制作,从而形成具有不同密度的芯材,且能够制造孔格尺寸较小、密度较大的芯材。因此,该芯材的制作方法能够制造每英尺孔格数较多、力学性能较好、密度范围较广的芯材,且制造效率较高。
可选地,所述正六边形单元内部具有3个宽度相等的所述分割壁,各所述分割壁相交于所述正六边形单元的中心,且相邻两所述分割壁之间的夹角相等,所述分割壁的宽度与所述正六边形单元孔格壁的宽度相等,以使所述芯材的孔格单元为四边形单元;
步骤210)中,各所述单层薄板结构的结构具体为:所述芯材沿其膨胀方向包括第一单层薄板结构、第二单层薄板结构和第三单层薄板结构,其中,所述第一单层薄板结构包括沿所述芯材的条带方向延伸的若干第一孔格壁,且相邻两所述第一孔格壁之间连接有第二孔格壁,所述第二孔格壁与相邻所述第一孔格壁之间的夹角为120°,所述第一孔格壁和所述第二孔格壁宽度均为所述四边形单元单元壁的宽度;所述第二单层薄板结构和所述第三单层薄板结构包括沿所述条带方向延伸的若干第三孔格壁,相邻两所述第三孔格壁之间具有相连的第四孔格壁和第五孔格壁,且所述第四孔格壁和所述第五孔格壁之间的夹角为60°,二者分别和与其相邻的所述第三孔格壁之间的夹角为120°,所述第三孔格壁的宽度为所述单元壁宽度的两倍,所述第四孔格壁和所述第五孔格壁的宽度与所述单元壁的宽度相同。
可选地,步骤230)中,具体包括下述步骤:
231)在所述第一单层薄板结构中,相邻所述第一孔格壁和所述第二孔格壁设置所述连接结构,并使得相邻所述连接结构之间间隔一个所述第一孔格壁和一个所述第二孔格壁;在所述第二单层薄板结构中,各所述第三孔格壁设置所述连接结构;在所述第三单层薄板结构中,相邻的所述第五孔格壁与所述第三孔格壁的一半设置所述连接结构。
可选地,步骤240)中,具体包括下述步骤:
241)所述第二预定规律具体为:沿所述膨胀方向,将所述第二单层薄板结构放置于所述第一单层薄板结构设置有所述连接结构的上表面,以使二者能够围成若干所述四边形单元;将所述第三单层薄板结构放置于所述第二单层薄板结构设置有所述连接结构的上表面,并使得二者相对放置,且二者的所述第四孔格壁和所述第五孔格壁围成所述四边形单元;将所述第一单层薄板结构放置于所述第三单层薄板结构设置有所述连接结构的上表面,以使二者能够围成若干所述四边形单元;
242)重复所述第二预定规律,以便形成具有预定尺寸的所述芯材。
可选地,所述连接结构为粘结剂或焊料。
本发明进一步提供一种芯材的制作方法,所述芯材为以上所述的芯材,其特征在于,包括下述步骤:
310)根据所述芯材制作铸模;
320)将所述芯材的基体材料浇注于所述铸模内;
330)开模,得到所述芯材。
可选地,步骤310)中,采用辅助材料制作所述芯材的芯材模型,并将型砂覆盖于所述芯材模型,去除所述辅助材料,得到所述铸模。
附图说明
图1为现有技术中第一种六边形芯材的孔格单元结构示意图;
图2为现有技术中第二种六边形芯材的孔格单元结构示意图;
图3为本发明所提供芯材在第一种具体实施例中的结构示意图;
图4为图3中孔格单元的结构示意图;
图5为本发明所提供芯材在第二种具体实施例中的结构示意图;
图6为本发明所提供芯材的孔格单元在第三种具体实施例中的结构示意图;
图7为形成图2中芯材的薄板层在第一种具体实施例中的结构示意图;
图8为形成图2中的芯材的薄板层在第二种具体实施例中的结构示意图;
图9为形成图2所示的芯材的第一单层薄板结构的结构示意图;
图10为形成图2所示的芯材的第二单层薄板结构的结构示意图;
图11为形成图2所示的芯材的第三单层薄板结构的结构示意图;
图12为第一单层薄板结构、第二单层薄板结构、第三单层薄板结构排列形成的芯材的结构示意图;
图13为本发明所提供芯材在第三种具体实施例中的结构示意图;
图14为形成图13所示芯材的第四单层薄板结构的结构示意图;
图15为形成图13所示芯材的第五单层薄板结构的结构示意图;
图16为本发明所提供芯材的制作方法在第一种具体实施例中的流程图;
图17为本发明所提供芯材的制作方法在第二种具体实施例中的流程图;
图18为本发明所提供芯材的制作方法在第三种具体实施例中的流程图。
图1-2中:
1'孔格单元、11'单元壁、12'四层材料单元壁、13'双层材料单元壁;
d孔格尺寸。
图3-15中:
1四边形单元、11单元壁、12第一种类型四边形单元、13第二种类型四边形单元、14分割壁、21第一种类型六边形单元、22第二种类型六边形单元、3连接结构;
4第一单层薄板结构、41第一孔格壁、42第二孔格壁、5第二单层薄板结构、51、61第三孔格壁、52、62第四孔格壁、53、63第五孔格壁、6第三单层薄板结构;
71第一层薄板材料、72第二层薄板材料、73第三层薄板材料、74第四层薄板材料、75第五层薄板材料、76第六层薄板材料;
81第一薄板材料、82第二薄板材料、83第三薄板材料、84第一基体材料、85第二基体材料、86第三基体材料;
9等腰梯形单元、91第四单层薄板结构、911第六孔格壁、912第七孔格壁、92第五单层薄板结构;
W膨胀方向、L条带方向、T厚度方向。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考附图3-15,其中,图3为本发明所提供芯材在第一种具体实施例中的结构示意图;图4为图3中孔格单元的结构示意图;图5为本发明所提供芯材在第二种具体实施例中的结构示意图;图6为本发明所提供芯材的孔格单元在第三种具体实施例中的结构示意图;图7为形成图2中芯材的薄板层在第一种具体实施例中的结构示意图;图8为形成图2中的芯材的薄板层在第二种具体实施例中的结构示意图;图9为形成图2所示的芯材的第一单层薄板结构的结构示意图;图10为形成图2所示的芯材的第二单层薄板结构的结构示意图;图11为形成图2所示的芯材的第三单层薄板结构的结构示意图;图12为第一单层薄板结构、第二单层薄板结构、第三单层薄板结构排列形成的芯材的结构示意图;图13为本发明所提供芯材在第三种具体实施例中的结构示意图;图14为形成图13所示芯材的第四单层薄板结构的结构示意图;图15为形成图13所示芯材的第五单层薄板结构的结构示意图。
需要说明的是,本文中提到的“条带方向L”、“膨胀方向W”和“厚度方向T”等方位词是以立体结构的芯材为基准定义的,其中,如图3所示,“条带方向L”表示芯材的宽度方向,即芯材的连接结构的延伸方向;“膨胀方向W”表示芯材的长度方向,即与形成芯材的薄板材料的板面垂直的方向,“厚度方向T”表示芯材的厚度方向,且三者相互垂直。可以理解,当芯材成型时的方向不同时,上述各方位词所代表的含义也应不同,因此,上述方位词的出现不应视为对本发明保护范围的绝对限定。
在一种具体实施例中,本发明提供一种复合材料的芯材,如图3和图4所示,该芯材包括若干六边形单元,各六边形单元内部具有若干分割壁14,且各分割壁14与六边形单元的孔格壁围成该芯材的孔格单元。
本发明中,通过在六边形单元内设置若干分割壁14,能够将原有的六边形单元进行分割,与现有技术中的六边形芯材相比,相同孔格壁宽度的条件下,本发明中的芯材孔格尺寸较小,芯材密度较大。当该芯材受力并传递至六边形单元时,不仅该六边形单元的各孔格壁能够承受外力,而且其内部的分割壁14也能够承受外力,因此,与现有技术中的六边形芯材相比,相同孔格壁宽度的条件下,本发明中的芯材具有更高的强度和刚度,即该芯材力学性能较好。
具体地,如图5所示的实施例中,该六边形芯材的各六边形单元内部具有三个分割壁14,且各分割壁14与对应的六边形孔格壁围成四边形,从而将该六边形单元分割为三个四边形单元。另外,该实施例中,该六边形单元并非正六边形结构,因此,其内部的三个分割壁14宽度可能不完全相同,三者之间的夹角也可能不同,形成的三个四边形单元也并非菱形单元。
另一方面,如图6所示,当上述六边形单元的各孔格壁宽度相等,即该六边形单元为正六边形单元时,该正六边形单元内部具有N个宽度相等的分割壁14,各分割壁14相交于正六边形单元的中心,且相邻两分割壁之间的夹角相等,均为以便将该正六边形单元N等分。
需要说明的是,在实际生产制造中,由于设计制造误差的存在,芯材的孔格单元可能无法形成严格的正六边形,因此,本文中叙述的正六边形单元为在误差允许的范围内近似为正六边形,基于此,各孔格壁之间的关系也是基于近似正六边形定义的。
具体地,如图3和图4所示的实施例中,该正六边形单元内部具有三个分割壁14,三个分割壁14中,两两之间的夹角为120°,且各分割壁14的宽度与正六边形单元的孔格壁宽度相等,从而将原有正六边形单元三等分,以使该芯材的孔格单元为四边形单元1。
需要说明的是,本文中提到的“孔格壁宽度”、“单元壁宽度”等名词中的宽度指的是在该芯材的膨胀方向W和条带方向L组成的平面内,孔格壁或单元壁投影的尺寸。
如图3和图4所示,在第一种具体实施例中,本发明中芯材的孔格单元为四边形单元1,其中,孔格单元指的该芯材中形成闭合结构的最小重复单元。该四边形单元1的单元壁11宽度与原有正六边形单元的孔格壁宽度相等,但孔格单元的体积为原有正六边形单元孔格体积的三分之一,因此,孔格单元的孔格壁宽度相等的条件下,本实施例中的芯材孔格尺寸更小,芯材密度更大。
当然,上述正六边形单元内并非必须包括三个分割壁14,分割壁14数量可任意设定。例如,该正六边形单元内具有两个分割壁14,且二者之间的夹角为180°,从而将正六边形单元二等分,使得该芯材的孔格单元为等腰梯形单元,显然,与现有技术相比,相同孔格壁宽度的条件下,该实施例中的芯材孔格尺寸较小,芯材密度较大,力学性能较好。
如图6所示的实施例中,正六边形单元内部具有6个分割壁14,且两两之间的夹角为60°,从而将该正六边形单元六等分,该芯材的孔格单元为正三角形单元,同样地,与现有技术相比,相同孔格壁宽度的条件下,该实施例中的芯材孔格尺寸更小,芯材密度更大,力学性能更好。
本实施例中,当各分割壁14将正六边形单元N等分时,该芯材的结构较规则,力学性能较均匀,且加工更加方便。
进一步地,如图12所示,当该芯材的孔格单元为四边形单元1时,该芯材沿其膨胀方向W包括若干第一单层薄板结构4、第二单层薄板结构5和第三单层薄板结构6,其中,如图9所示,第一单层薄板结构4包括沿芯材的条带方向L延伸的若干第一孔格壁41,且相邻两第一孔格壁41之间连接有第二孔格壁42,第二孔格壁42与相邻第一孔格壁41之间的夹角为120°,因此,相邻两第一孔格壁41沿膨胀方向W错开,且第一孔格壁41和第二孔格壁42的宽度均为四边形单元1单元壁11的宽度。
同时,如图10所示,第二单层薄板结构5包括沿条带方向L延伸的若干第三孔格壁51,相邻两第三孔格壁51之间具有相连的第四孔格壁52和第五孔格壁53,且第四孔格壁52和第五孔格壁53之间的夹角为60°,二者分别和与其相邻的第三孔格壁51之间的夹角为120°,且该第三孔格壁51的宽度为四边形单元1单元壁11宽度的两倍,第四孔格壁52和第五孔格壁53的宽度与单元壁11的宽度相同。
同样地,第三单层薄板结构6包括沿条带方向L延伸的若干第三孔格壁61,相邻两第三孔格壁61之间具有相连的第四孔格壁62和第五孔格壁63,且第四孔格壁62和第五孔格壁63之间的夹角为60°,二者分别和与其相邻的第三孔格壁61之间的夹角为120°,第三孔格壁61的宽度为单元壁11宽度的两倍,第四孔格壁62和第五孔格壁63的宽度与单元壁11的宽度相同。
更进一步地,如图9所示,在第一单层薄板结构4中,相邻的第一孔格壁41和第二孔格壁42设置有连接结构3,且相邻连接结构3之间间隔一个第一孔格壁41和一个第二孔格壁42;如图10所示,第二单层薄板结构5中,各第三孔格壁51设置有连接结构3;如图11所示,第三单层薄板结构6中,相邻的第五孔格壁63与第三孔格壁61的一半设置有连接结构3。
如图12所示,若干第一单层薄板结构4、第二单层薄板结构5和第三单层薄板结构6按一定规律排列形成上述芯材,且相邻单层薄板结构之间通过对应的连接结构3结合。其中,各单层薄板结构的排列规律如下文所述。
综上所述,本发明提供一种高密度的微孔芯材,如图3所示,该芯材具有多个折叠四边形单元1,每个四边形单元1具有四个宽度基本相等的单元壁11,并且每个单元壁11均是与相邻四边形单元1共有的单元壁11。
进一步地,如图12所示,该芯材的孔格单元中,具体包括两种类型的四边形单元1,其中,第一种类型四边形单元12中,有两个相邻的单元壁11是双层薄板材料单元壁,剩余两个相邻的单元壁11是单层薄板材料单元壁;第二种类型四边形单元13中,有两个相邻的单元壁11是双层薄板材料单元壁,剩余两个相邻的单元壁是单层薄板材料单元壁和四层薄板材料单元壁。
因此,如图12所示,当相邻的三个四边形单元1组成一个内部具有三个分割壁14的六边形单元时,可形成两种六边形单元,其中,第一种类型六边形单元21包含五个双层薄板材料单元壁、两个单层薄板材料单元壁及两个四层薄板材料单元壁;第二种类型六边形单元22包含四个双层薄板材料单元壁、四个单层薄板材料单元壁及一个四层薄板材料单元壁。当相邻的十二个四边形单元1组成一个双倍单元壁宽度的六边形单元时,其包含十个单层薄板材料单元壁、十五个双层薄板材料单元壁及五个四层薄板材料单元壁,且所有的双层薄板材料单元壁和四层薄板材料单元壁之间通过连接结构3连接。
另外,本发明还提供一种复合材料,包括芯材和覆盖于芯材的面板,其中,芯材为以上任一实施例中所述的芯材。由于该芯材具有上述技术效果,包括该芯材的复合材料也应具有相应的技术效果,此处不再赘述。
请继续参考附图16-18,其中,图16为本发明所提供芯材的制作方法在第一种具体实施例中的流程图;图17为本发明所提供芯材的制作方法在第二种具体实施例中的流程图;图18为本发明所提供芯材的制作方法在第三种具体实施例中的流程图。
同时,本发明还提供一种芯材的制作方法,其中,该芯材包括若干正六边形单元,各正六边形单元内部具有若干分割壁14,且分割壁14与正六边形单元的孔格壁围成该芯材的孔格单元,且该芯材沿其膨胀方向W包括若干单层薄板结构。如图17所示,该制作方法包括下述步骤:
S210:设计该芯材中各孔格单元的结构和尺寸,进而设计组成该芯材的各单层薄板结构的结构,根据设计结果制作单层薄板结构的成型模具。
设计时,可根据该芯材在具体使用工况下所需具备的性质推算孔格单元中各孔格壁的宽度,包括六边形单元的孔格壁、各分割壁14的宽度,以及各分割壁14在正六边形单元中的设置位置。
具体地,为了满足使用需求,复合材料的芯材需具备足够的力学性能,包括平面压缩强度、L向平面剪切强度和模量、W向平面剪切强度和模量等,同时,还需具有一定的芯材密度和孔格单元尺寸。因此,具体设计时可综合考虑上述各方面的因素设计孔格单元的结构和尺寸,并根据设计得到的芯材结构设计制作成型模具。
S220:选取单层薄板结构的基体材料,并将基体材料在成型模具中压制形成单层薄板结构。
需要说明的是,该制作方法需要根据芯材的具体结构确定单层薄板结构的具体结构,通常情况下,多数芯材结构均需由一种以上的单层薄板结构形成,因此,步骤S210中可能需要制作多个成型模具,以便形成不同结构的单层薄板结构。
S230:在各单层薄板结构的预定位置设置连接结构3。
图9-图15中的虚线即表示连接结构3,实线表示芯材孔格单元的单元壁11和分割壁14。
S240:将设置有连接结构3的若干单层薄板结构按第二预定规律排布,并通过对应的连接结构3连接,形成芯材。
图12表示设置连接结构3后各单层薄板结构按第二预定规律叠放的一种具体实施例的结构示意图,从图12可知,相邻单层薄板结构设置有连接结构3的部分重叠,并能够通过连接结构3连接,从而形成本发明的芯材。
S250:通过对应的连接结构3连接相邻单层薄板结构。
具体地,上述连接结构3可为粘结剂,从而使得相邻单层薄板结构通过粘结剂粘连;或者,上述连接结构3也可为焊料,从而使得相邻单层薄板结构焊接,在具体实施时,可采用激光焊等多种焊接方式。当然,上述连接结3还可为本领域其它能够起到连接作用的材质。
该步骤中,当连接结构3为粘结剂时,可通过对图12所示的薄板层施加一定的压力和温度,使连接结构3固化或产生粘合效果,从而形成本发明中的芯材。
具体地,处理时,可将图12所示的芯材放入具有加温功能的设备中,并在本发明的芯材LT平面(条带方向L和厚度方向T组成的平面)的上表面放置平整的铝板或其它具有平滑表面的板状结构,铝板与本发明的芯材接触的表面铺贴脱模材料或喷涂脱模剂,未与本发明的芯材接触的表面均匀放置适量的重物,以便对本发明的芯材设置一定的压力,并设定该加温设备处于一定的温度范围内,保温预定时间,从而完成本发明的芯材的连接结构3产生连接效果,得到如图3所示的芯材。
本发明中,上述芯材的制作方法为采用成型模具的成型法,因此,能够通过改变成型模具的形状和尺寸实现不同孔格尺寸以及不同孔格形状芯材的制作,从而形成具有不同密度的芯材,且能够制造孔格尺寸较小、密度较大的芯材。因此,该芯材的制作方法能够制造孔格尺寸小、力学性能较好、密度范围较广的芯材,且制造效率较高。
具体地,需要制作的芯材结构为:该芯材正六边形单元内部具有三个分割壁14,三个分割壁14中,两两之间的夹角为120°,且各分割壁14的宽度与正六边形单元的孔格壁宽度相等,从而将原有正六边形单元三等分,以使该芯材的孔格单元为四边形单元1。
基于此,上述步骤S210中,各单层薄板结构的结构具体为:如图12所示,该芯材沿其膨胀方向W包括若干第一单层薄板结构4、第二单层薄板结构5和第三单层薄板结构6,其中,如图9所示,第一单层薄板结构4包括沿芯材的条带方向L延伸的若干第一孔格壁41,且相邻两第一孔格壁41之间连接有第二孔格壁42,第二孔格壁42与相邻第一孔格壁41之间的夹角为120°,因此,相邻两第一孔格壁41沿膨胀方向W错开,且第一孔格壁41和第二孔格壁42的宽度均为四边形单元1单元壁11的宽度。
同时,如图10所示,第二单层薄板结构5包括沿条带方向L延伸的若干第三孔格壁51,相邻两第三孔格壁51之间具有相连的第四孔格壁52和第五孔格壁53,且第四孔格壁52和第五孔格壁53之间的夹角为60°,二者分别和与其相邻的第三孔格壁51之间的夹角为120°,且该第三孔格壁51的宽度为四边形单元1单元壁11宽度的两倍,第四孔格壁52和第五孔格壁53的宽度与单元壁11的宽度相同。
同样地,第三单层薄板结构6包括沿条带方向L延伸的若干第三孔格壁61,相邻两第三孔格壁61之间具有相连的第四孔格壁62和第五孔格壁63,且第四孔格壁62和第五孔格壁63之间的夹角为60°,二者分别和与其相邻的第三孔格壁61之间的夹角为120°,第三孔格壁61的宽度为单元壁11宽度的两倍,第四孔格壁62和第五孔格壁63的宽度与单元壁11的宽度相同。
因此,步骤S210中,根据上述第一单层薄板结构4、第二单层薄板结构5和第三单层薄板结构6的具体结构,设计至少三种成型模具,分别为第一模具、第二模具和第三模具,从而使得步骤S220中,能够通过三种成型模具压制形成上述三种单层薄板结构。
进一步地,上述步骤S230中,具体包括下述步骤:
S231:各单层薄板结构设置连接结构3的规律具体为:如图9所示,在第一单层薄板结构4中,相邻第一孔格壁41和第二孔格壁42设置连接结构3,并使得相邻连接结构3之间间隔一个第一孔格壁41和一个第二孔格壁42;如图10所示,在第二单层薄板结构5中,各第三孔格壁51设置连接结构3;如图11所示,在第三单层薄板结构6中,相邻的第五孔格壁63与第三孔格壁61的一半设置连接结构3。
因此,上述各单层薄板结构中设置的连接结构3宽度均为四边形单元1单元壁11宽度的两倍。
更进一步地,步骤S240中,具体包括下述步骤:
S241:上述第二预定规律具体为:如图12所示,沿膨胀方向W,将第二单层薄板结构5放置于第一单层薄板结构4上表面,并通过二者之间对应的连接结构3连接,以使二者能够围成若干四边形单元1。具体地,如图12所示,第一单层薄板结构4和第二单层薄板结构5排列时,第一单层薄板结构4中第二孔格壁42的连接结构3用于连接该第二孔格壁42与第二薄板结构5的第五孔格壁53,且第一单层薄板结构4中第一孔格壁41的连接结构3用于连接该第一孔格壁41与第二单层薄板结构5中的第三孔格壁51。
同时,上述第二预定规律还包括:将第三单层薄板结构6放置于第二单层薄板结构5上表面,并使得二者相对放置,且二者的第四孔格壁52、62和第五孔格壁53、63围成上述四边形单元1。具体地,如图12所示,第二单层薄板结构5中第三孔格壁51上的连接结构3用于连接该第三孔格壁51与第三单层薄板结构6的第三孔格壁61。
上述第二预定规律进一步包括:将第一单层薄板结构4放置于第三单层薄板结构6上表面,以使二者能够围成若干四边形单元1,且该第一单层薄板结构4与放置于第一层的第一单层薄板结构4相对放置。具体地,如图12所示,第三单层薄板结构6的第三孔格壁61上的连接结构3连接该第三孔格壁61与第一单层薄板结构4的第一孔格壁41,第三单层薄板结构6的第六孔格壁63上的连接结构3连接该第六孔格壁63与第一单层薄板结构4的第二孔格壁42。
S242:重复上述第二预定规律,以便形成具有预定尺寸的芯材。
可以理解,本实施例中,如图4所示,当各分割壁14的设置位置不同时(例如将图3中三个分割壁14顺时针转动60°),形成该芯材的各单层薄板结构的具体结构不同。
另外,需要说明的是,上述芯材的制作方法(成型法)不仅能够实现图12所示的芯材的成型,即不仅能够制作孔格单元为四边形单元1的芯材,也可用于制作如图6所示的孔格单元为正三角形单元的芯材,除此之外,还能够用于制作具有多种形状孔格单元的芯材。
在另一实施例中,如图13所示,当芯材的孔格单元为等腰梯形单元9时,上述制作方法的各步骤具体可为:
上述步骤S210中,各薄板结构的结构具体为:如图13所示,该芯材沿其膨胀方向W包括若干第四薄板结构91和第五薄板结构92,其中,如图14所示,第四薄板结构91包括沿芯材的条带方向L延伸的若干第六孔格壁911,且相邻两第六孔格壁911之间连接有两第七孔格壁912,第七孔格壁912与相邻第六孔格壁911之间的夹角为120°,因此,相邻两第六孔格壁911沿膨胀方向W错开。
同时,如图15所示,第五薄板结构92为沿条带方向L延伸的结构,因此,其无需成型模具,即步骤S210中,仅需制作第四薄板结构91的模具即可。
基于此,上述步骤S230中,具体包括下述步骤:
S232:各薄板结构设置连接结构3的规律具体为:如图14所示,在第四薄板结构91中,位于同一膨胀方向L的位置处的各第六孔格壁911设置连接结构3,并使得相邻连接结构3之间间隔一个第六孔格壁911和两个第七孔格壁912的距离;同时,如图15所示,在第五薄板结构92中,其上表面和下表面均设置连接结构3,且各连接结构3的宽度与等腰梯形单元9的腰长相等,相邻两连接结构3之间的间隔为等腰梯形单元9腰长的两倍,上表面和下表面的各连接结构3沿膨胀方向W相互对齐。
同时,上述步骤S240中,具体包括下述步骤:
S243:上述第二预定规律具体为:如图13所示,沿膨胀方向W,将两第四薄板结构91相对放置,并将第五薄板结构92放置于二者之间,并使得第五薄板结构92上下表面的各连接结构3能够连接两第四薄板结构91,同时,第四薄板结构91上的连接结构3用于连接相邻的正六边形单元。
S244:重复上述第二预定规律,以便形成具有预定尺寸的芯材。
另外,本发明还提供另一种芯材的制作方法,该制作方法能够用于制作孔格单元为四边形单元1的芯材。如图所示16所示,该制作方法包括下述步骤:
S110:在基体材料上沿其宽度方向设置连接结构3,以形成若干薄板材料,其中,基体材料的宽度为连接结构的长度,即为芯材的厚度。
具体地,该步骤中,基体材料可为芳族聚酰胺纸、玻璃纤维布等非金属材料,也可为铝合金箔等金属材料,连接结构3可为《J-80B Nomex纸蜂窝夹芯胶粘剂》,当然,基体材料和连接结构3也可为本领域常用的其它材料。
S120:将若干薄板材料按第一预定规律堆叠所需的层数,以形成具有预定层数的薄板层。
S130:通过对应的连接结构3连接相邻薄板材料。
S140:沿薄板材料的堆叠方向膨胀薄板层,其中,薄板材料的堆叠方向为芯材的膨胀方向W。
上述芯材的制作方法为膨胀法,即连接结构3产生连接效果后的薄板层沿其膨胀方向W膨胀形成芯材的过程。与现有技术相比,采用相同厚度的基体材料制造相同密度的芯材时,该芯材的制作方法所需的膨胀力较小,能够制作密度较大、孔格尺寸较小的芯材,且制作的芯材密度范围较广。
同样地,上述连接结构3可为粘结剂,从而使得相邻单层薄板结构通过粘结剂粘连;或者,上述连接结构3也可为焊料,从而使得相邻单层薄板结构焊接,在具体实施时,可采用激光焊等多种焊接方式。当然,上述连接结3还可为本领域其它能够起到连接作用的材质。
具体地,上述步骤S110中,具体包括下述步骤:
S111:各薄板材料的连接结构3设置于基体材料的上表面,如图7所示,且同一薄板材料中,连接结构3的宽度、相邻连接结构3之间的距离均为四边形单元1单元壁11宽度的两倍。
本实施例中,薄板材料连接结构的设置规律为单面设置法,该设置方式容易实现,所需的设置设备结构简单,设置工艺也较简单。
基于该设置规律,上述步骤S120中,具体包括下述步骤:
S121:如图7所示,各薄板材料排布的第一预定规律具体为:将第二层薄板材料72放置于第一层薄板材料71上表面,且其连接结构3相对于第一层薄板材料71的连接结构3向右偏移单元壁11宽度,因此,二者的连接结构3沿膨胀方向重合单元壁11宽度;第三层薄板材料73放置于第二层薄板材料72上表面,且其连接结构3与第一层薄板材料71的连接结构3沿膨胀方向W对齐,因此,二者的连接结构3沿膨胀方向重合单元壁11宽度;第四层薄板材料74放置于第三层薄板材料73上表面,且其连接结构3相对于第三层薄板材料73的连接结构3向右偏移单元壁11宽度的两倍,即沿膨胀方向W,二者的连接结构3沿膨胀方向不重合;第五层薄板材料75放置于第四层薄板材料74上表面,且其连接结构3相对于第四层薄板材料74的连接结构3向右偏移单元壁11宽度,即二者的连接结构3沿膨胀方向W重合单元壁11宽度;第六层薄板材料76放置于第五层薄板材料75上表面,且其连接结构3与第四层薄板材料74的连接结构3沿膨胀方向W对齐,因此,第六层薄板材料76的连接结构3与第五层薄板材料75的连接结构3沿膨胀方向W重合单元壁11宽度。
S122:重复上述第一预定规律,以形成具有预定层数的薄板层。
因此,薄板层应包括若干个如图7所示的结构。
在另一实施例中,步骤S110还可包括下述步骤:
S112:如图8所示,在基体材料的上表面和下表面均设置连接结构3,且同一薄板材料的同一表面(上表面或下表面),连接结构3宽度、相邻连接结构3之间的距离均为四边形单元1单元壁11宽度的两倍,并根据设置规律的不同形成两种薄板材料,其中,第一薄板材料81上表面的连接结构3相对于其下表面的连接结构3向右偏移单元壁11宽度,第二薄板材料82上表面的连接结构3相对于其下表面的连接结构3向右偏移单元壁11宽度的两倍,另外,将第一薄板材料81旋转180°得到第三薄板材料83。
本实施例中,各薄板材料上连接结构3采用双面设置的方法,且第一薄板材料81的连接结构3相当于上述第一层薄板材料71和第二层薄板材料72二者结合的连接结构3,第二薄板材料82的连接结构3相当于上述第三层薄板材料73和第四层薄板材料74二者结合的连接结构3,第三薄板材料83的连接结构3相当于上述第五层薄板材料75和第六层薄板材料76二者结合的连接结构3。
基于该设置方法,上述步骤S120具体包括下述步骤:
S123:如图8所示,除上述设置有连接结构3的第一薄板材料81、第二薄板材料82和第三薄板材料83外,还包括未设置连接结构3的第一基体材料84、第二基体材料85和第三基体材料86。各薄板材料排布的第一预定规律具体为:将第一薄板材料81放置于第一基体材料84和第二基体材料85之间,将第二薄板材料82放置于第二基体材料85和第三基体材料86之间,并使得第二薄板材料82下表面的连接结构3相对于第一薄板材料81上表面的连接结构3向左偏移单元壁11宽度,并重合单元壁11宽度;将第三薄板材料83放置于第三基体材料86上表面,并使得第三薄板材料83下表面的连接结构3相对于第二薄板材料82上表面的粘结剂3向右偏移单元壁11宽度,并重合单元壁11宽度,即上述六层材料沿膨胀方向W排布。
S124:重复上述第一预定规律,以形成具有预定层数的薄板层。
以上各实施例中,步骤S140之后,还包括下述可选步骤:
S150:将膨胀后的薄板层高温处理,以确保该薄板层膨胀后的形状在后续的处理中不发生变化。
S160:将高温处理后的薄板层浸渍于树脂溶液中,并固化树脂。
其中,树脂溶液中的树脂可以是酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸脂树脂、聚酯、双马树脂、环氧树脂中的一种或多种。
另外,步骤S160之后,还可根据需要将芯材进行锯切和片切,以便形成所需形状和大小的芯材。
同时,本发明还提供芯材的第三种制作方法,其中,该芯材为以上所述的芯材。如图18所示,该制作方法包括下述步骤:
S310:根据芯材制作铸模;
S320:将芯材的基体材料浇注于铸模内。
其中,芯材的基体材料可为金属材料或塑料等非金属材料,可根据实际需要选取。
S330:开模,得到芯材。
本发明中,上述芯材的制作方法为铸造法,其能够通改变铸模的形状和尺寸实现不同孔格尺寸以及不同孔格形状芯材的制作,从而形成具有不同密度的芯材,即能够制造孔格尺寸较小、密度较大的芯材。
具体地,步骤S310中,采用辅助材料制作芯材的芯材模型,并将型砂覆盖于芯材模型或填充于芯材模型内,然后去除辅助材料,得到铸模。
其中,辅助材料为蜡或石膏等熔点低、容易去除的材料,型砂成型后,只要将该辅助材料去掉即可。
另外,图2为现有技术中第二种六边形芯材的孔格单元结构示意图,如图2所示,该六边形芯材具有多个六边形单元,且各六边形单元具有6个长度基本相等的单元壁,各单元壁分为两种类型,一种为四层材料单元壁12',另一种为双层材料单元壁13',通过增加六边形单元单元壁材料的层数,该六边形单元具有较高的强度和刚度。
但是,与图1所示的传统六边形芯材类似,图2中的芯材同样具有孔格尺寸大,芯材密度小的缺点,且通过增加材料层数来提高力学性能时,不如本发明的效果好,且材料用量大,成本高。
综上所述,用同等厚度的薄板材料采用膨胀薄板层的方法(步骤S110~S150)制造相同密度的芯材,本发明中的高密度微孔芯材所需的膨胀力仅为第一种六边形芯材的22.2%,本发明中的高密度微孔芯材所需的膨胀力仅为第二种六边形芯材(双层单元壁厚度情况)膨胀力的44.4%。
另外,采用本发明的高密度微孔芯材可替代传统六边形蜂窝芯材,运用于大型飞机的副翼、方向舵,地板、隔板,直升飞机、通用飞机等飞行器的次承力结构件,也可用于船舶、高速铁路等运输工具的内饰材料;与传统芳族聚酰胺纸六边形蜂窝结构芯材相比,可增加芯材的密度和减小孔格单元的内切圆直径。扩大芯材夹层结构成型的工艺窗口,确保制件外形更加精确;与传统膨胀薄板层制造铝合金六边形蜂窝芯材相比,可制造更高密度的铝合金芯材,代替部分采用粘合波纹部件方法制造的高密度铝合金芯材。
以上对本发明所提供的芯材及其制作方法、复合材料均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.芯材的制作方法,其特征在于,所述芯材包括若干六边形单元,各所述六边形单元内部具有三个分割壁(14),且所述分割壁(14)能够与所述六边形单元的孔格壁围成所述芯材的孔格单元;所述芯材的孔格单元为四边形单元(1);每个所述四边形单元(1)具有四个单元壁(11),并且每个所述单元壁(11)均是与相邻四边形单元(1)共有的单元壁(11);
所述制作方法包括下述步骤:
110)在基体材料上设置连接结构(3),所述连接结构(3)为粘结剂或者焊料,以形成若干薄板材料;
120)将若干所述薄板材料按第一预定规律堆叠所需的层数,以形成薄板层;
130)通过所述连接结构(3)连接相邻所述薄板材料;
140)沿各所述薄板材料的堆叠方向膨胀所述薄板层,其中,所述薄板材料的堆叠方向为所述芯材的膨胀方向(W);
所述步骤120)中,具体包括:
121)所述第一预定规律具体为:将第二层薄板材料(72)放置于第一层薄板材料(71)上表面,且其连接结构(3)相对于所述第一层薄板材料(71)的连接结构(3)向右偏移所述单元壁(11)宽度;第三层薄板材料(73)放置于所述第二层薄板材料(72)上表面,且其连接结构(3)与所述第一层薄板材料(71)的连接结构(3)沿膨胀方向(W)对齐;第四层薄板材料(74)放置于所述第三层薄板材料(73)上表面,且其连接结构(3)相对于所述第三层薄板材料(73)的连接结构(3)向右偏移所述单元壁(11)宽度的两倍;第五层薄板材料(75)放置于所述第四层薄板材料(74)上表面,且其连接结构(3)相对于所述第四层薄板材料(74)的连接结构(3)向右偏移所述单元壁(11)宽度;第六层薄板材料(76)放置于所述第五层薄板材料(75)上表面,且其连接结构(3)与所述第四层薄板材料(74)的连接结构(3)沿所述膨胀方向(W)对齐;或者,
123)所述第一预定规律具体为:将第一薄板材料(81)放置于第一基体材料(84)和第二基体材料(85)之间,将第二薄板材料(82)放置于所述第二基体材料(85)和第三基体材料(86)之间,并使得所述第二薄板材料(82)下表面的连接结构(3)相对于所述第一薄板材料(81)上表面的连接结构(3)向左偏移所述单元壁(11)宽度,并重合所述单元壁(11)宽度;将所述第一薄板材料(81)旋转180°后形成的第三薄板材料(83)放置于所述第三基体材料(86)上表面,并使得所述第三薄板材料(83)下表面的连接结构(3)相对于所述第二薄板材料(82)上表面的连接结构(3)向右偏移所述单元壁(11)宽度,并重合所述单元壁(11)宽度。
2.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,步骤110)中,具体包括下述步骤:
111)各所述薄板材料的所述连接结构(3)设置于所述基体材料的上表面,且同一所述薄板材料中,所述连接结构(3)的宽度、相邻所述连接结构(3)之间的距离均为所述四边形单元(1)单元壁(11)宽度的两倍。
3.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,步骤110)中,具体包括下述步骤:
112)在所述基体材料的上表面和下表面设置所述连接结构(3),且同一所述薄板材料的同一表面,所述连接结构(3)宽度、相邻所述连接结构(3)之间的距离均为所述四边形单元(1)单元壁(11)宽度的两倍,并根据设置规律的不同形成两种所述薄板材料,其中,第一薄板材料(81)上表面的所述连接结构(3)相对于其下表面的所述连接结构(3)向右偏移所述单元壁(11)宽度,第二薄板材料(82)上表面的所述连接结构(3)相对于其下表面的所述连接结构(3)向右偏移所述单元壁(11)宽度的两倍。
4.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,步骤120)中,还包括下述步骤:
122)重复所述步骤121)中所述的第一预定规律,以形成预定层数的所述薄板层。
5.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,步骤120)具体包括下述步骤:
124)重复步骤123)所述的第一预定规律,以形成具有预定层数的所述薄板层。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制作方法,其特征在于,所述基体材料为非金属材料,步骤140)之后,还包括下述步骤:
150)将膨胀的所述薄板层高温处理;
160)将高温处理后的所述薄板层浸渍于树脂溶液中,并固化树脂。
7.芯材的制作方法,所述芯材包括若干六边形单元,各所述六边形单元内部具有三个分割壁(14),且所述分割壁(14)能够与所述六边形单元的孔格壁围成所述芯材的孔格单元;所述芯材的孔格单元为四边形单元(1);
所述芯材沿其膨胀方向(W)包括若干单层薄板结构;其特征在于,所述制作方法包括下述步骤:
210)设计所述芯材中各所述孔格单元的结构和尺寸,进而设计组成所述芯材的所述单层薄板结构,根据设计结果制作所述单层薄板结构的成型模具;
220)选取所述单层薄板结构的基体材料,并将所述基体材料在所述成型模具中压制形成所述单层薄板结构;
230)在各所述单层薄板结构的预定位置设置连接结构(3);
240)将设置有所述连接结构(3)的若干所述单层薄板结构按第二预定规律排布;
250)通过所述连接结构(3)连接相邻所述单层薄板结构;
其中,步骤240)中,包括:
241)所述第二预定规律具体为:沿所述膨胀方向(W),将第二单层薄板结构(5)放置于第一单层薄板结构(4)设置有所述连接结构(3)的上表面,以使二者能够围成所述四边形单元(1);将第三单层薄板结构(6)放置于第二单层薄板结构(5)设置有所述连接结构(3)的上表面,并使得二者相对放置,所述第二单层薄板结构(5)和所述第三单层薄板结构(6)包括沿所述芯材的条带方向(L)延伸的若干第三孔格壁(51、61),相邻两所述第三孔格壁(51、61)之间具有相连的第四孔格壁(52、62)和第五孔格壁(53、63);且二者的所述第四孔格壁(52、62)和所述第五孔格壁(53、63)围成所述四边形单元(1);将所述第一单层薄板结构(4)放置于所述第三单层薄板结构(6)设置有所述连接结构(3)的上表面,以使二者能够围成所述四边形单元(1);
步骤210)中,各所述单层薄板结构的结构具体为:所述芯材沿其膨胀方向(W)包括第一单层薄板结构(4)、第二单层薄板结构(5)和第三单层薄板结构(6),其中,所述第一单层薄板结构(4)包括沿所述芯材的条带方向(L)延伸的若干第一孔格壁(41),且相邻两所述第一孔格壁(41)之间连接有第二孔格壁(42),所述第二孔格壁(42)与相邻所述第一孔格壁(41)之间的夹角为120°,所述第一孔格壁(41)和所述第二孔格壁(42)宽度均为所述四边形单元(1)单元壁(11)的宽度;所述第四孔格壁(52、62)和所述第五孔格壁(53、63)之间的夹角为60°,二者分别和与其相邻的所述第三孔格壁(51、61)之间的夹角为120°,所述第三孔格壁(51、61)的宽度为所述单元壁(11)宽度的两倍,所述第四孔格壁(52、62)和所述第五孔格壁(53、63)的宽度与所述单元壁(11)的宽度相同。
8.根据权利要求7所述的制作方法,其特征在于,所述六边形单元为正六边形单元,其内部具有3个宽度相等的所述分割壁(14),各所述分割壁(14)相交于所述正六边形单元的中心,且相邻两所述分割壁(14)之间的夹角相等,所述分割壁(14)的宽度与所述正六边形单元孔格壁的宽度相等,以使所述芯材的孔格单元为四边形单元(1)。
9.根据权利要求7所述的制作方法,其特征在于,步骤230)中,具体包括下述步骤:
231)在所述第一单层薄板结构(4)中,相邻所述第一孔格壁(41)和所述第二孔格壁(42)设置所述连接结构(3),并使得相邻所述连接结构(3)之间间隔一个所述第一孔格壁(41)和一个所述第二孔格壁(42);在所述第二单层薄板结构(5)中,各所述第三孔格壁(51)设置所述连接结构(3);在所述第三单层薄板结构(6)中,相邻的所述第五孔格壁(63)与所述第三孔格壁(61)的一半设置所述连接结构(3)。
10.根据权利要求7所述的制作方法,其特征在于,
242)重复步骤241)所述第二预定规律,以便形成具有预定尺寸的所述芯材。
11.根据权利要求1或7所述的芯材的制作方法,其特征在于,包括下述步骤:
310)根据所述芯材制作铸模;
320)将所述芯材的基体材料浇注于所述铸模内;
330)开模,得到所述芯材。
12.根据权利要求11所述的制作方法,其特征在于,步骤310)中,采用辅助材料制作所述芯材的芯材模型,并将型砂覆盖于所述芯材模型,去除所述辅助材料,得到所述铸模。
13.复合材料的芯材,由权利要求1-11任一项所述的芯材的制作方法所制作而形成,所述芯材包括若干六边形单元,其特征在于,
各所述六边形单元内部具有三个分割壁(14),且所述分割壁(14)能够与所述六边形单元的孔格壁围成所述芯材的孔格单元;所述芯材的孔格单元为四边形单元(1)。
14.根据权利要求13所述的芯材,其特征在于,所述六边形单元的各孔格壁长度相等,以使其为正六边形单元,所述正六边形单元内部具有三宽度相等的所述分割壁(14),各所述分割壁(14)相交于所述正六边形单元的中心。
15.根据权利要求14所述的芯材,其特征在于,相邻两所述分割壁(14)之间的夹角相等,所述分割壁(14)的宽度与所述正六边形单元孔格壁的宽度相等,以使所述芯材的孔格单元为四边形单元(1);
各所述四边形单元包括两类四边形单元,其中,第一类四边形单元(12)中,包括相邻的两双层材料单元壁,以及相邻的两单层材料单元壁;第二类四边形单元(13)中,包括相邻的两双层材料单元壁,以及一个单层材料单元壁和一个四层材料单元壁。
16.复合材料,包括芯材和覆盖于所述芯材的面板,其特征在于,
所述芯材为权利要求14或15所述的芯材。
CN201810437895.3A 2018-05-09 2018-05-09 芯材及其制作方法、复合材料 Active CN110466206B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810437895.3A CN110466206B (zh) 2018-05-09 2018-05-09 芯材及其制作方法、复合材料
PCT/CN2019/082985 WO2019214409A1 (zh) 2018-05-09 2019-04-17 芯材及其制作方法、复合材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810437895.3A CN110466206B (zh) 2018-05-09 2018-05-09 芯材及其制作方法、复合材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110466206A CN110466206A (zh) 2019-11-19
CN110466206B true CN110466206B (zh) 2024-04-19

Family

ID=68466898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810437895.3A Active CN110466206B (zh) 2018-05-09 2018-05-09 芯材及其制作方法、复合材料

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110466206B (zh)
WO (1) WO2019214409A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111391417B (zh) * 2020-03-16 2022-10-11 哈尔滨工业大学 蜂窝结构及蜂窝吸能件
CN111716084B (zh) * 2020-07-01 2021-07-27 南京工程学院 一种蜂窝加植钉界面结构的铜/钢复合注塑模具制造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01218826A (ja) * 1988-02-29 1989-09-01 Showa Aircraft Ind Co Ltd 曲面ハニカムコアの成形方法
JPH0238036A (ja) * 1988-07-29 1990-02-07 Showa Aircraft Ind Co Ltd ハニカムコア
JPH08238696A (ja) * 1995-03-03 1996-09-17 Showa Aircraft Ind Co Ltd ハニカムコアおよびその製造方法
JPH1016097A (ja) * 1996-07-02 1998-01-20 Showa Aircraft Ind Co Ltd バイセクトタイプのハニカムコア
JPH11277651A (ja) * 1998-03-26 1999-10-12 Showa Aircraft Ind Co Ltd バイセクトタイプの繊維強化プラスチック製のハニカムコアの製造方法
CN107639922A (zh) * 2017-10-25 2018-01-30 中国航空工业集团公司基础技术研究院 一种制备内隔板蜂窝芯材的装置及方法
CN208438809U (zh) * 2018-05-09 2019-01-29 西安弗曼博复合材料有限责任公司 复合材料及其芯材

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205185406U (zh) * 2015-10-12 2016-04-27 重庆市皓邦工业有限公司 具有高散热性和承载力的纸蜂窝复合板
CN105291491B (zh) * 2015-11-17 2018-02-13 北京金轮沃德科技有限公司 用于形成增强型蜂窝结构的薄板层及蜂窝结构的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01218826A (ja) * 1988-02-29 1989-09-01 Showa Aircraft Ind Co Ltd 曲面ハニカムコアの成形方法
JPH0238036A (ja) * 1988-07-29 1990-02-07 Showa Aircraft Ind Co Ltd ハニカムコア
JPH08238696A (ja) * 1995-03-03 1996-09-17 Showa Aircraft Ind Co Ltd ハニカムコアおよびその製造方法
JPH1016097A (ja) * 1996-07-02 1998-01-20 Showa Aircraft Ind Co Ltd バイセクトタイプのハニカムコア
JPH11277651A (ja) * 1998-03-26 1999-10-12 Showa Aircraft Ind Co Ltd バイセクトタイプの繊維強化プラスチック製のハニカムコアの製造方法
CN107639922A (zh) * 2017-10-25 2018-01-30 中国航空工业集团公司基础技术研究院 一种制备内隔板蜂窝芯材的装置及方法
CN208438809U (zh) * 2018-05-09 2019-01-29 西安弗曼博复合材料有限责任公司 复合材料及其芯材

Also Published As

Publication number Publication date
CN110466206A (zh) 2019-11-19
WO2019214409A1 (zh) 2019-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12083777B2 (en) Honeycomb, in particular deformable honeycomb, for lightweight components, corresponding production method, and sandwich component
CN110466206B (zh) 芯材及其制作方法、复合材料
EP2714376B1 (en) Foam core for a composite laminated article, and manufacture thereof
EP3092275A1 (en) Metallic honeycomb resin coated having a high compression strength and articles made from the same
JPH01299023A (ja) 構造ハニカムコア及びその製造方法
KR20150003781A (ko) 복합재료로부터 3d 물체를 제작하는 방법
US20100248573A1 (en) Flexible 3-d textile structure and method of producing thereof
US20070207300A1 (en) Method for an integral composite forward flange in a composite
EP2686156B1 (en) Sandwich panel with a core of structural foam and manufacture thereof
CN102226496A (zh) 一种复合夹芯板及其制备方法
WO2023051031A1 (zh) 连续纤维多层蜂窝夹层板及其一体化成形方法
KR102199038B1 (ko) 서로 교차하는 중공 보강 구조체들을 생산하기 위한 방법
US8940214B2 (en) Method for the manufacture of one or more pairs of components in composite material
CN208438809U (zh) 复合材料及其芯材
CN108582890A (zh) 一种柔性蜂窝及制备方法
CN115946425A (zh) 一种具有角锥型电结构的吸波蜂窝及其制备方法
KR102517763B1 (ko) 금속재 허니콤 패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속재 허니콤 패널
CN110466207B (zh) 芯材及其制作方法、复合材料
JP3156775B2 (ja) 軽量立体形導波路
JP3621319B2 (ja) バイセクトタイプの繊維強化プラスチック製のハニカムコアの製造方法
CN114274549B (zh) 一种纤维增强复合材料蜂窝芯材的制备装置
RU2371316C2 (ru) Заполнитель повышенной жесткости для многослойной панели и способ его изготовления
JPS6144631A (ja) ハニカム構造体
CN114211775A (zh) 一种基于热模压成型工艺的复合材料叠层折纸负泊松比结构及制备方法
WO2014200374A1 (en) Core and manufacturing method

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
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200925

Address after: 101300 306, No.2, CAIDA 2nd Street, Nancai Town, Shunyi District, Beijing

Applicant after: Beijing Hongxin Business Service Center

Address before: No.6, Kangyuan Road, Gongshu District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant before: HANGZHOU QIAOXING HEAT OVEN EQUIPMENT Co.,Ltd.

Effective date of registration: 20200925

Address after: No.6, Kangyuan Road, Gongshu District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant after: HANGZHOU QIAOXING HEAT OVEN EQUIPMENT Co.,Ltd.

Address before: 710089 No. 34, Aviation Third Road, Xi'an Air Base, Shaanxi Province

Applicant before: XI AN FORMABLE COMPOSITES Inc.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240512

Address after: Room 102, Building 5, No. 6 Jingbin Avenue, Jingbin Industrial Park, Wuqing District, Tianjin City, 301739

Patentee after: Dongsheng Xinrui (Tianjin) Composite Materials Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 101300 No.306, CAIDA 2nd Street, Nancai Town, Shunyi District, Beijing

Patentee before: Beijing Hongxin Business Service Center

Country or region before: China

TR01 Transfer of patent right