CN111376544A - 一种高压缩强度的铝蜂窝板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种高压缩强度的铝蜂窝板,包括两个并列设置的面板和固定连接在两个面板之间的蜂窝芯,所述蜂窝芯由若干个蜂窝单元拼接而成,蜂窝单元由多个侧板围合而成,每个侧板上均设置有若干个内凹部和若干个外凸部,且内凹部和外凸部交错设置,相邻的两个蜂窝单元中的一个蜂窝单元的外凸部对应插入到另外一个蜂窝单元的内凹部中并且紧密贴合。本发明提供一种高压缩强度的铝蜂窝板及其制造方法,平面压缩强度更高,性能更好。
Description
技术领域
本发明涉及铝蜂窝板领域,具体的说是一种高压缩强度的铝蜂窝板及其制造方法。
背景技术
铝蜂窝板具有重量轻、强度高、刚性大、稳定性好、隔热隔声等一系列优点,现已逐渐应用于轨道交通、建筑、船舶、飞机等领域中。在一些应用中,蜂窝板的压缩强度非常重要。如飞机、火车等地板的夹心板,对蜂窝板的压缩强度提出了更好要求。蜂窝板压缩强度的提高,可潜在使蜂窝板的重量节省或成本节省。因此,需要具有更高强度的蜂窝板。
铝蜂窝板由蜂窝芯和上下铝面板组成。蜂窝芯由多个蜂窝芯单元所组成,是蜂窝板的承载关键部件。蜂窝芯单元之间若采用胶粘剂连接,则其强度较低、且受胶粘剂的性能所限,若采用焊接方式,常用炉焊或真空焊,炉焊或真空焊是对蜂窝板进行整体加热,焊接温度高、加热时间长,易导致蜂窝板产生热变形。
传统蜂窝板的蜂窝芯比较单薄,没有加固增强措施,当用于承载压力大的环境时,其压缩强度不够,易造成蜂窝板踩踏、变形事故,
针对上述问题,亟需开发出一种高压缩强度蜂窝板,且可避免长时间焊接加热所导致的热变形问题。
发明内容
为了解决现有技术中的不足,本发明提供一种高压缩强度的铝蜂窝板及其制造方法,平面压缩强度更高,性能更好。
为了实现上述目的,本发明采用的具体方案为:一种高压缩强度的铝蜂窝板,包括两个并列设置的面板和固定连接在两个面板之间的蜂窝芯,所述蜂窝芯由若干个蜂窝单元拼接而成,蜂窝单元由多个侧板围合而成,每个侧板上均设置有若干个内凹部和若干个外凸部,且内凹部和外凸部交错设置,相邻的两个蜂窝单元中的一个蜂窝单元的外凸部对应插入到另外一个蜂窝单元的内凹部中并且紧密贴合。
作为本发明高压缩强度的铝蜂窝板的进一步优化:所述面板上开设有用于容纳所述蜂窝芯的凹槽,且凹槽的深度小于蜂窝芯的高度。
作为本发明高压缩强度的铝蜂窝板的进一步优化:所述凹槽的内壁上设置有与所述外凸部对应匹配的凹陷部以及与所述内凹部对应匹配的凸起部。
作为本发明高压缩强度的铝蜂窝板的进一步优化:所述内凹部和所述外凸部均呈锯齿形。
制造一种高压缩强度的铝蜂窝板的方法,包括如下步骤:
1)选取厚度为0.1-0.2mm的铝带制造所述蜂窝芯;
2)选取两块厚度为1.5-2mm的铝合金板作为所述面板,并且分别在两个面板上加工出所述凹槽;
3)在所述凹槽中均与涂覆钎料膏,并且将所述蜂窝芯放置在两个所述面板之间;
4)对所述面板和所述蜂窝芯进行加热将面板和蜂窝芯焊接到一起得到所述铝蜂窝板。
作为本发明高压缩强度的铝蜂窝板制造方法的进一步优化:步骤1)中,铝带选择为6063铝带;步骤2)中,铝合金板选择为6063铝合金板。
作为本发明高压缩强度的铝蜂窝板制造方法的进一步优化:步骤1)的具体方法为:
1.1)折叠铝带以形成所述内凹部和所述外凸部;
1.2)弯折铝带以形成S型弯曲;
1.3)对铝带进行退火处理;
1.4)将多个铝带并列拼接形成所述蜂窝芯。
作为本发明高压缩强度的铝蜂窝板制造方法的进一步优化:步骤1.1)中,所述内凹部大端的宽度和所述外凸部大端的宽度均设置为5-10mm。
作为本发明高压缩强度的铝蜂窝板制造方法的进一步优化:步骤4)中,对所述面板和所述蜂窝芯进行加热的方法为将面板和蜂窝芯匀速通过感应线圈。
作为本发明高压缩强度的铝蜂窝板制造方法的进一步优化:步骤4)中,感应线圈与所述面板之间的距离为3-5mm。
本发明的蜂窝芯由若干个蜂窝单元拼接而成,两个蜂窝单元之间通过内凹部和外凸部机械嵌合在一起,增强了蜂窝芯的压缩能力,提高了蜂窝板整体的平面压缩强度,并且蜂窝单元之间无需焊接,可以避免对蜂窝芯进行焊接的过程中造成蜂窝芯热变形。
附图说明
图1是蜂窝芯的整体结构示意图;
图2是面板的结构示意图;
图3是蜂窝芯和面板的拼接方式示意图。
附图标记:1-蜂窝单元,2-内凹部,3-外凸部,4-面板,5-凹槽,6-凹陷部,7-凸起部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,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。
请参阅图1至3,一种高压缩强度的铝蜂窝板,包括两个并列设置的面板4和固定连接在两个面板4之间的蜂窝芯,蜂窝芯由若干个蜂窝单元1拼接而成,蜂窝单元1由多个侧板围合而成,每个侧板上均设置有若干个内凹部2和若干个外凸部3,且内凹部2和外凸部3交错设置,相邻的两个蜂窝单元1中的一个蜂窝单元1的外凸部3对应插入到另外一个蜂窝单元1的内凹部2中并且紧密贴合。
本发明的蜂窝芯由若干个蜂窝单元1拼接而成,两个蜂窝单元1之间通过内凹部2和外凸部3机械嵌合在一起,增强了蜂窝芯的压缩能力,提高了蜂窝板整体的平面压缩强度,并且蜂窝单元1之间无需焊接,可以避免对蜂窝芯进行焊接的过程中造成蜂窝芯热变形。
面板4上开设有用于容纳蜂窝芯的凹槽5,且凹槽5的深度小于蜂窝芯的高度。凹槽5用于对蜂窝芯进行固定,从而提升蜂窝芯的连接强度,进而提升蜂窝板的平面压缩强度,并且便于组装。
凹槽5的内壁上设置有与外凸部3对应匹配的凹陷部6以及与内凹部2对应匹配的凸起部7。通过凹陷部6和凸起部7,能够保证蜂窝芯与面板4之间紧密贴合,不留缝隙,从而提升连接强度。
内凹部2和外凸部3均呈锯齿形,相应的凹陷部6和凸起部7也呈锯齿形,更加便于加工。在本发明其它的实施方式中,内凹部2和外凸部3也可以设置为其它的形状,例如半圆形、矩形或者U型等,根据实际的需要进行选择。
制造一种高压缩强度的铝蜂窝板的方法,包括步骤1)至步骤4)。
1)选取厚度为0.1-0.2mm的铝带制造蜂窝芯。
2)选取两块厚度为1.5-2mm的铝合金板作为面板4,并且分别在两个面板4上加工出凹槽5。
3)在凹槽5中均与涂覆钎料膏,并且将蜂窝芯放置在两个面板4之间。钎料膏的成分可以为:Ga-In共晶液体合金80-90%和Si粉10-20%,其中Si粉的粒度范围为300-400目且纯度大于99%。
4)对面板4和蜂窝芯进行加热将面板4和蜂窝芯焊接到一起得到铝蜂窝板。
因为蜂窝单元1之间通过机械嵌合拼接而无需进行焊接,所以本方法只对面板4和蜂窝芯之间进行焊接,从而有效缩短了焊接时间,进而避免焊接过程中面板4和蜂窝芯出现热变形,保证了蜂窝板的结构强度和平面压缩强度。
步骤1)中,铝带选择为6063铝带;步骤2)中,铝合金板选择为6063铝合金板。根据实际的应用场景,也以选择其它型号的铝材。
步骤1)的具体方法为步骤1.1)至步骤1.4)。
1.1)折叠铝带以形成内凹部2和外凸部3。
1.2)弯折铝带以形成S型弯曲。需要说明的是,这里的S型是指铝带的大致形状,根据蜂窝单元1形状的不同,每个弯折处的形状也不相同,本发明中蜂窝单元1的端面呈正六边形,因此S型的每个弯折处的形状为半正六边形。
1.3)对铝带进行退火处理。
1.4)将多个铝带并列拼接形成蜂窝芯。因为S型的每个弯折处均为半正六边形,所以拼接完成后可以直接形成端面为正六边形的蜂窝单元1。
步骤1.1)中,内凹部2大端的宽度和外凸部3大端的宽度均设置为5-10mm,即附图1中m的取值范围为5-10mm。
步骤4)中,对面板4和蜂窝芯进行加热的方法为将面板4和蜂窝芯匀速通过感应线圈。
步骤4)中,感应线圈与面板4之间的距离为3-5mm。因为蜂窝板整体是板材,所以在本方法中感应线圈选择为方形感应线圈,面板4与感应线圈之间的距离是指面板4的外表面以及侧边与感应线圈4之间的距离。
以下提供几个本方法具体的实施例。
实施例一。
一种高压缩强度蜂窝板的制备方法,包括如下步骤。
1)选厚度0.1mm的6063铝带,折叠成宽度为4mm的小锯齿状铝带,再将小锯齿状铝带压制成半六边形大锯齿的双重锯齿铝带。
2)将铝带退火,通过小锯齿相互嵌合组成蜂窝芯。
3)选取两块厚度为1.5mm的6063铝合金作为上下面板,将上下面板分别加工出与蜂窝芯相吻合的凹槽。
4)将上下面板的凹槽均匀涂覆钎料膏,并与蜂窝芯组合成蜂窝板。
5)开高频感应焊机,将组合好的蜂窝板一端置于感应线圈内,保持一定间距,匀速通过加热线圈,冷却得到高强蜂窝板。
实施例二。
一种高压缩强度蜂窝板的制备方法,包括如下步骤。
1)选厚度0.15mm的6063铝带,折叠成宽度4mm的小锯齿状铝带,再将小锯齿状铝带压制成半六边形大锯齿的双重锯齿铝带。
2)将铝带退火,通过小锯齿相互嵌合组成蜂窝芯。
3)选取两块厚度为1.8mm的6063铝合金作为上下面板,将上下面板分别加工出与蜂窝芯相吻合的凹槽。
4)将上下面板的凹槽均匀涂覆钎料膏,并与蜂窝芯组合成蜂窝板。
5)开高频感应焊机,将组合好的蜂窝板一端置于感应线圈内,保持一定间距,匀速通过加热线圈,冷却得到高强蜂窝板。
实施例三。
一种高压缩强度蜂窝板的制备方法,包括如下步骤。
1)选厚度0.2mm的6063铝带,折叠成宽度4mm的小锯齿状铝带,再将小锯齿状铝带压制成半六边形大锯齿的双重锯齿铝带。
2)将铝带退火,通过小锯齿相互嵌合组成蜂窝芯。
3)选取两块厚度为2mm的6063铝合金作为上下面板,将上下面板分别加工出与蜂窝芯相吻合的凹槽。
4)将上下面板的凹槽均匀涂覆钎料膏,并与蜂窝芯组合成蜂窝板。
5)开高频感应焊机,将组合好的蜂窝板一端置于感应线圈内,保持一定间距,匀速通过加热线圈,冷却得到高强蜂窝板。
对比例1:与实施例1相同,只是铝带没有小锯齿。
对比例2:与实施例1相同,只是上、下铝面板没有凹槽。
对比例3:与实施例1相同,只是铝带没有小锯齿,上下铝面板也没凹槽。
为了比较实施例1-3和对比例1-3蜂窝板的压缩强度,分别依据实施例1-3和对比例1-3制备同样规格(50mm*50mm*5mm)的蜂窝板(正六边蜂窝边长6mm,高度5mm),分别将各个蜂窝板置于万能拉伸试验机平台上,拉伸机的压头换成上下压盘,进行平面压缩测试。缓慢均匀加载,压缩速率2mm/min,直至试验破坏,记录最大加载强度,试验结果如表1所示。
表1不同蜂窝板的平面压缩强度
制造方法 | 最大加载强度/MPa |
实施例1 | 30.9 |
实施例2 | 46.7 |
实施例3 | 58.8 |
对比例1 | 16.8. |
对比例2 | 20.6 |
对比例3 | 14.6 |
从试验结果可以看出,本发明蜂窝板的平面压缩强度相对于传统蜂窝板有了大幅提升。此外,显而易见的,铝带的厚度越大则蜂窝板的平面压缩强度越强。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种高压缩强度的铝蜂窝板,包括两个并列设置的面板(4)和固定连接在两个面板(4)之间的蜂窝芯,其特征在于:所述蜂窝芯由若干个蜂窝单元(1)拼接而成,蜂窝单元(1)由多个侧板围合而成,每个侧板上均设置有若干个内凹部(2)和若干个外凸部(3),且内凹部(2)和外凸部(3)交错设置,相邻的两个蜂窝单元(1)中的一个蜂窝单元(1)的外凸部(3)对应插入到另外一个蜂窝单元(1)的内凹部(2)中并且紧密贴合。
2.如权利要求1所述的一种高压缩强度的铝蜂窝板,其特征在于:所述面板(4)上开设有用于容纳所述蜂窝芯的凹槽(5),且凹槽(5)的深度小于蜂窝芯的高度。
3.如权利要求2所述的一种高压缩强度的铝蜂窝板,其特征在于:所述凹槽(5)的内壁上设置有与所述外凸部(3)对应匹配的凹陷部(6)以及与所述内凹部(2)对应匹配的凸起部(7)。
4.如权利要求3所述的一种高压缩强度的铝蜂窝板,其特征在于:所述内凹部(2)和所述外凸部(3)均呈锯齿形。
5.制造如权利要求4所述的一种高压缩强度的铝蜂窝板的方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)选取厚度为0.1-0.2mm的铝带制造所述蜂窝芯;
2)选取两块厚度为1.5-2mm的铝合金板作为所述面板(4),并且分别在两个面板(4)上加工出所述凹槽(5);
3)在所述凹槽(5)中均与涂覆钎料膏,并且将所述蜂窝芯放置在两个所述面板(4)之间;
4)对所述面板(4)和所述蜂窝芯进行加热将面板(4)和蜂窝芯焊接到一起得到所述铝蜂窝板。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于:步骤1)中,铝带选择为6063铝带;步骤2)中,铝合金板选择为6063铝合金板。
7.如权利要求5所述的方法,其特征在于:步骤1)的具体方法为:
1.1)折叠铝带以形成所述内凹部(2)和所述外凸部(3);
1.2)弯折铝带以形成S型弯曲;
1.3)对铝带进行退火处理;
1.4)将多个铝带并列拼接形成所述蜂窝芯。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤1.1)中,所述内凹部(2)大端的宽度和所述外凸部(3)大端的宽度均设置为5-10mm。
9.如权利要求5所述的方法,其特征在于:步骤4)中,对所述面板(4)和所述蜂窝芯进行加热的方法为将面板(4)和蜂窝芯匀速通过感应线圈。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于:步骤4)中,感应线圈与所述面板(4)之间的距离为3-5mm。
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