CN111215854A - 金属蜂窝芯局部热处理制备方法 - Google Patents
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Abstract
金属蜂窝芯局部热处理制备方法，涉及金属蜂窝制造技术领域，具体涉及金属蜂窝芯局部热处理制备方法。本发明的目的是要解决现有被动安全防护领域广泛采用的蜂窝材料存在的压溃力波动大、乘客的人身安全受到威胁的问题。方法：将金属板进行预处理，得到预处理后的金属板；将预处理后的金属板在辊压设备上压制成金属瓦楞板，将金属瓦楞板上需热处理的部位加热并保温，保温结束后水冷，再加热并保温，空冷至室温，进行切割，去毛边，得到热处理后的金属瓦楞板；将两片热处理后的金属瓦楞板对正，使用环氧胶或焊接固定，得到金属蜂窝芯。本发明可获得金属蜂窝芯局部热处理制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及金属蜂窝制造技术领域，具体涉及金属蜂窝芯局部热处理制备方法。
背景技术
蜂窝材料作为一种吸能材料，在建筑、车辆和航空航天等领域作为撞击防护吸能材料得到广泛应用。专利CN 103357980 B公开了一种蜂窝结构制造方法。该方法为将金属板焊接后通过整体淬火后自然时效处理，以达到所需的力学状态。这种方法所获得的蜂窝材料具有均一的材料性能。但在受撞击时，以这种方式制造的蜂窝材料在变形初期的压溃力比变形过程的中后期大，即撞击初期的加速度比中后期大，因此蜂窝材料在撞击初期，乘客的人身安全受到威胁。
发明内容
本发明的目的是要解决现有被动安全防护领域广泛采用的蜂窝材料存在的压溃力波动大、乘客的人身安全受到威胁的问题，而提供金属蜂窝芯局部热处理制备方法。
金属蜂窝芯局部热处理制备方法，按以下步骤完成：
一、先将金属板进行预处理，得到预处理后的金属板；然后将预处理后的金属板在辊压设备上压制成金属瓦楞板；
二、将金属瓦楞板上需热处理的部位加热至530℃～535℃，并在530℃～535℃的温度条件下保温2h～3h，保温结束后在70℃～80℃下水冷至173℃～177℃，并在173℃～177℃下保温5h～6h，然后空冷至室温，再进行切割，去毛边，得到热处理后的金属瓦楞板；再将两片热处理后的金属瓦楞板对正，使用环氧胶固定，得到金属蜂窝芯。
金属蜂窝芯局部热处理制备方法，按以下步骤完成：
一、先将金属板进行预处理，得到预处理后的金属板；然后将预处理后的金属板在辊压设备上压制成金属瓦楞板；
二、将金属瓦楞板上需热处理的部位加热至700℃～800℃，并在700℃～800℃的温度条件下保温2h～3h，然后空冷至室温，再进行切割，去毛边，得到热处理后的金属瓦楞板；再将两片热处理后的金属瓦楞板对正，焊接固定，得到金属蜂窝芯。
本发明的有益效果：
一、本发明金属蜂窝芯局部热处理制备方法，在保持原有金属蜂窝芯结构和形状尺寸不变的情况下，通过局部热处理的方法，改变金属蜂窝芯材的力学性能；与之前金属蜂窝芯整体热处理过程不同，局部热处理可改变部分位置的力学性能，其余位置材料性能保持原有性能，可以使金属蜂窝芯的不同位置具有不同的材料性能，同时可调整两种性能材料的位置，调整金属蜂窝芯的吸能能力及效果。
二、金属蜂窝芯结构受撞击后会发生塑性变形，变形时金属板沿某些位置弯折，形成塑性铰。本发明金属蜂窝芯局部热处理制备方法，通过人为改变材料部分位置的性能，调整塑性铰的形状，对变形形状进行人为诱导，进而改变受撞击时的压溃力，达到设计所需的撞击后压溃力的曲线。
本发明可获得金属蜂窝芯局部热处理制备方法。
附图说明
图1为实施例一金属蜂窝芯局部热处理制备方法的工艺流程图；
图2为本发明中热处理后的金属瓦楞板的俯视图，1为金属瓦楞板，2为金属瓦楞板上经热处理的部位；
图3为本发明中热处理后的金属瓦楞板的轴侧视图，1为金属瓦楞板，2为金属瓦楞板上经热处理的部位。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式金属蜂窝芯局部热处理制备方法，按以下步骤完成：
一、先将金属板进行预处理，得到预处理后的金属板；然后将预处理后的金属板在辊压设备上压制成金属瓦楞板；
二、将金属瓦楞板上需热处理的部位加热至530℃～535℃，并在530℃～535℃的温度条件下保温2h～3h，保温结束后在70℃～80℃下水冷至173℃～177℃，并在173℃～177℃下保温5h～6h，然后空冷至室温，再进行切割，去毛边，得到热处理后的金属瓦楞板；再将两片热处理后的金属瓦楞板对正，使用环氧胶固定，得到金属蜂窝芯。
本实施方式的有益效果：
一、本实施方式金属蜂窝芯局部热处理制备方法，在保持原有金属蜂窝芯结构和形状尺寸不变的情况下，通过局部热处理的方法，改变金属蜂窝芯材的力学性能；与之前金属蜂窝芯整体热处理过程不同，局部热处理可改变部分位置的力学性能，其余位置材料性能保持原有性能，可以使金属蜂窝芯的不同位置具有不同的材料性能，同时可调整两种性能材料的位置，调整金属蜂窝芯的吸能能力及效果。
二、金属蜂窝芯结构受撞击后会发生塑性变形，变形时金属板沿某些位置弯折，形成塑性铰。本实施方式金属蜂窝芯局部热处理制备方法，通过人为改变材料部分位置的性能，调整塑性铰的形状，对变形形状进行人为诱导，进而改变受撞击时的压溃力，达到设计所需的撞击后压溃力的曲线。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的金属板为6063铝合金板，厚度为0.025mm～0.1mm。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：步骤一中所述的预处理按以下步骤进行：将金属板置于硫酸-氟化钠溶液中浸泡7min～10min，然后用清水冲洗10min～15min，再置于碱性溶液中浸泡10s～20s，最后用清水冲洗1min～3min，得到预处理后的金属板。
其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述硫酸-氟化钠溶液中硫酸与氟化钠的摩尔比为20:3；所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液中氢氧化钠与氢氧化钾的摩尔比为1:1。
其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中所述利用激光加热机，将金属瓦楞板上需热处理的部位加热至530℃～535℃，并在530℃～535℃的温度条件下保温2h～3h。
其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式金属蜂窝芯局部热处理制备方法，按以下步骤完成：
一、先将金属板进行预处理，得到预处理后的金属板；然后将预处理后的金属板在辊压设备上压制成金属瓦楞板；
二、将金属瓦楞板上需热处理的部位加热至700℃～800℃，并在700℃～800℃的温度条件下保温2h～3h，然后空冷至室温，再进行切割，去毛边，得到热处理后的金属瓦楞板；再将两片热处理后的金属瓦楞板对正，焊接固定，得到金属蜂窝芯。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同点是：步骤一中所述的金属板为304不锈钢板或316不锈钢板，厚度为0.1mm～0.2mm。
其他步骤与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同点是：步骤一中所述的预处理按以下步骤进行：将金属板置于硝酸-氢氟酸溶液中浸泡5min～10min，然后用清水冲洗10min～15min，再施加20A/dm2的电流29s～31s，放置20s～25s后，得到预处理后的金属板。
其他步骤与具体实施方式六或七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同点是：所述硝酸-氢氟酸溶液中硝酸与氢氟酸的摩尔比为6:1。
其他步骤与具体实施方式六至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一不同点是：步骤二中所述利用高频加热机将金属瓦楞板上需热处理的部位加热至700℃～800℃，并在700℃～800℃的温度条件下保温2h～3h。
其他步骤与具体实施方式六至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：金属蜂窝芯局部热处理制备方法，按以下步骤完成：
一、先将厚度为0.1mm的6063铝合金板进行预处理，得到预处理后的6063铝合金板；然后将预处理后的6063铝合金板在辊压设备上压制成金属瓦楞板，其截面为若干个等腰梯形形状；
步骤一中所述的预处理按以下步骤进行：将6063铝合金板置于硫酸-氟化钠溶液中浸泡10min，然后用清水冲洗15min，再置于碱性溶液中浸泡20s，最后用清水冲洗3min，得到预处理后的6063铝合金板；所述硫酸-氟化钠溶液中硫酸与氟化钠的摩尔比为20:3；所述碱性溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为5％；
二、利用激光加热机，将6063铝合金瓦楞板上需热处理的部位加热至535℃，并在535℃的温度条件下保温3h，保温结束后在80℃下水冷至175℃，并在175℃下保温6h，然后空冷至室温，再进行切割，去毛边，得到热处理后的6063铝合金瓦楞板，热处理后的6063铝合金瓦楞板处于t6状态，具有良好的机械性能；再将两片热处理后的6063铝合金瓦楞板对正，在接触位置使用环氧胶固定，得到金属蜂窝芯。
6063铝合金瓦楞板上需热处理部位的形状、尺寸以及位置可根据蜂窝受撞击后压溃力的峰值和稳定吸能阶段力的比值来确定；根据金属板成型形状以及撞击变形时塑性铰的位置以及分布，设计热处理位置的区域以及分布，热处理区域可成线形、折线形或其他形状。
实施例二：金属蜂窝芯局部热处理制备方法，按以下步骤完成：
一、先将厚度为0.2mm的316不锈钢板进行预处理，得到预处理后的316不锈钢板；然后将预处理后的316不锈钢板在辊压设备上压制成316不锈钢瓦楞板，其截面为若干个等腰梯形形状；
步骤一中所述的预处理按以下步骤进行：将316不锈钢板置于硝酸-氢氟酸溶液中浸泡10min，然后用清水冲洗15min，再采用电化学法去除表面氧化皮：施加20A/dm2的电流30s，放置20s后，得到预处理后的316不锈钢板；所述硝酸-氢氟酸溶液中硝酸与氢氟酸的摩尔比为6:1。
二、利用高频加热机，将316不锈钢瓦楞板上需热处理的部位加热至800℃，并在800℃的温度条件下保温2.5h，然后空冷至室温，再进行切割，去毛边，得到热处理后的316不锈钢瓦楞板；再将两片热处理后的316不锈钢瓦楞板对正，在接触位置焊接固定，得到金属蜂窝芯。
316不锈钢瓦楞板上需热处理部位的形状、尺寸以及位置可根据蜂窝受撞击后压溃力的峰值和稳定吸能阶段力的比值来确定；根据金属板成型形状以及撞击变形时塑性铰的位置以及分布，设计热处理位置的区域以及分布，热处理区域可成线形、折线形或其他形状。
Claims (10)
1.金属蜂窝芯局部热处理制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤完成：
一、先将金属板进行预处理，得到预处理后的金属板；然后将预处理后的金属板在辊压设备上压制成金属瓦楞板；
二、将金属瓦楞板上需热处理的部位加热至530℃～535℃，并在530℃～535℃的温度条件下保温2h～3h，保温结束后在70℃～80℃下水冷至173℃～177℃，并在173℃～177℃下保温5h～6h，然后空冷至室温，再进行切割，去毛边，得到热处理后的金属瓦楞板；再将两片热处理后的金属瓦楞板对正，使用环氧胶固定，得到金属蜂窝芯。
2.根据权利要求1所述的金属蜂窝芯局部热处理制备方法，其特征在于步骤一中所述的金属板为6063铝合金板，厚度为0.025mm～0.1mm。
3.根据权利要求1所述的金属蜂窝芯局部热处理制备方法，其特征在于步骤一中所述的预处理按以下步骤进行：将金属板置于硫酸-氟化钠溶液中浸泡7min～10min，然后用清水冲洗10min～15min，再置于碱性溶液中浸泡10s～20s，最后用清水冲洗1min～3min，得到预处理后的金属板。
4.根据权利要求3所述的金属蜂窝芯局部热处理制备方法，其特征在于所述硫酸-氟化钠溶液中硫酸与氟化钠的摩尔比为20:3；所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液中氢氧化钠与氢氧化钾的摩尔比为1:1。
5.根据权利要求1所述的金属蜂窝芯局部热处理制备方法，其特征在于步骤二中所述利用激光加热机，将金属瓦楞板上需热处理的部位加热至530℃～535℃，并在530℃～535℃的温度条件下保温2h～3h。
6.金属蜂窝芯局部热处理制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤完成：
一、先将金属板进行预处理，得到预处理后的金属板；然后将预处理后的金属板在辊压设备上压制成金属瓦楞板；
二、将金属瓦楞板上需热处理的部位加热至700℃～800℃，并在700℃～800℃的温度条件下保温2h～3h，然后空冷至室温，再进行切割，去毛边，得到热处理后的金属瓦楞板；再将两片热处理后的金属瓦楞板对正，焊接固定，得到金属蜂窝芯。
7.根据权利要求6所述的金属蜂窝芯局部热处理制备方法，其特征在于步骤一中所述的金属板为304不锈钢板或316不锈钢板，厚度为0.1mm～0.2mm。
8.根据权利要求6所述的金属蜂窝芯局部热处理制备方法，其特征在于步骤一中所述的预处理按以下步骤进行：将金属板置于硝酸-氢氟酸溶液中浸泡5min～10min，然后用清水冲洗10min～15min，再施加20A/dm2的电流29s～31s，放置20s～25s后，得到预处理后的金属板。
9.根据权利要求8所述的金属蜂窝芯局部热处理制备方法，其特征在于所述硝酸-氢氟酸溶液中硝酸与氢氟酸的摩尔比为6:1。
10.根据权利要求6所述的金属蜂窝芯局部热处理制备方法，其特征在于步骤二中所述利用高频加热机将金属瓦楞板上需热处理的部位加热至700℃～800℃，并在700℃～800℃的温度条件下保温2h～3h。
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