CN113664941B - 一种防撞梁的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防撞梁的制作方法，用包括以下步骤：S1：预备天然的木板；S2：清理木板中的木质素和半纤维素以形成具有多个孔道的木板；S3：将木板放入剪切增稠液中，使得剪切增稠液透过各孔道浸入木板内部并附着在木板上；S4：将木板进行压实；S5：在木板的端面设置密封层进行封端。本发明将剪切增稠液填充在木板内形成防撞梁，本发明的防撞梁可以充分吸收碰撞产生的能量，提高车辆的安全性能，有效降低碰撞对人员造成的损伤，属于汽车防撞结构的技术领域。

Description

一种防撞梁的制作方法
技术领域
本发明涉及汽车防撞结构的技术领域，特别是涉及一种防撞梁的制作方法。
背景技术
现有的防撞梁都是由高强度钢设计而成，一般设计为中空的金属结构来吸收更强的冲击力，但是金属的较高密度不利于汽车的轻量化、而中空结构只能对抗一次性的冲击，对于多次或多段冲击没有较好的效果，且金属防腐以及废弃处理极不环保，在使用时表面处理或报废后后续处理需要大量人力物力，不符合汽车发展绿色环保可持续的要求。现有的木板一般应用于建筑墙壁、天花板或汽车门板、地板等多方面，虽然目前市场上具有各种各样的不同性能的木板，满足不同的需求。但是对于一些特殊区域需要的高强度板材，由于受到木板本身结构强度以及内部缺陷的影响，通常强度以及抗冲击性能都不高，不能满足使用的需求，并且只有少部分的树木才具有高强度抗冲击的使用价值，因此使用一般的木板作为防撞梁难比肩金属制造的防撞梁。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种防撞梁的制作方法，本发明将剪切增稠液填充在木板内形成防撞梁，本发明的防撞梁可以充分吸收碰撞产生的能量，提高车辆的安全性能，有效降低碰撞对人员造成的损伤。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种防撞梁的制作方法，包括以下步骤：
S1：预备木板；
S2：在所述木板中形成具有多个孔道；
S3：将所述木板放入剪切增稠液中，使得所述剪切增稠液透过各所述孔道浸入所述木板内部并附着在所述木板上；
S4：将所述木板进行压实；
S5：在所述木板的端面设置密封层进行封端。
进一步的是，在步骤S2中，清除所述木板中的木质素和半纤维素以形成多个所述孔道。
进一步的是，在步骤S1中，所述木板为硬木或软木。
进一步的是，所述硬木为樱桃木或橡木或榆木或桦木或榉木；所述软木为楠木或樟木或松木或杉木。
进一步的是，在步骤S2中，在沸腾条件下利用试剂一和试剂二混合对所述木板进行浸泡；所述试剂一为NaOH、KOH、LiOH，以及氨水中任意一种或多种；所述试剂二为Na2SO3、K2SO3、尿素中任意一种或多种。
进一步的是，在步骤S3中，所述剪切增稠液包括试剂三和试剂四；所述试剂三为纳米二氧化硅、碳酸钙、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中任意一种或多种；所述试剂四为聚乙二醇、水和甘油混合液、异丙醇、聚硅氧烷中任意一种或多种。
进一步的是，在步骤S4中，压实的温度为100℃-200℃。
进一步的是，在步骤S5中，在所述木头植物纤维延伸方向的上端和下端进行封端。
进一步的是，在步骤S5中，所述密封层为树脂板或聚氨酯板或木板。
进一步的是，在步骤S5中，封端方式为摩擦焊接封端或热熔封端。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明结构简单，防撞性能好，木质的防撞梁对冲击具有智能响应的特性，可以对多次或多段冲击起到效果。本发明的方法使得各种木板都可以成为具有高强度高冲击的性能的防撞梁。本发明通过将木板经过化学处理和高温压实处理得到防撞梁，该木板制作的防撞梁强度远远超过现有的金属防撞梁。本发明的防撞梁由于有剪切增稠液的存在，不仅具有更高的抗冲击性能，而且在满足强度要求的条件下，可以实现薄壁化。由于木板的密度较低，具有轻量化的优势。同时，本发明也具有更广泛的实用性能，比如也可以使用在汽车防撞门护板等领域。本发明的防撞梁在安装的时候，铆接方式比金属多，可以减少大量的衔接零件，使得车辆的设计更自由。木板的防撞梁废弃后可以无需大量的人力处理，可自行降解，具有绿色环保可再生的特性。
附图说明
图1是防撞梁的结构示意图。
图2是具有多个孔道木板的结构示意图。
图3是填充剪切增稠后的木板的结构示意图。
图4是压实处理后的木板的结构示意图。
图中，1为木板，2为孔道，3为剪切增稠液，4为密封层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为叙述方便，除另有说明外，下文所说的上下方向与图1的上下方向一致。
如图1至图4所示，本实施例提供一种防撞梁的制作方法，包括以下步骤：
S1：预备天然的木板1；
S2：在木板1中形成具有多个孔道2。
S3：将木板1放入剪切增稠液3中，使得剪切增稠液3透过各孔道2浸入木板1内部并附着在木板1上。
剪切增稠液3体为智能响应材料，英文名Shear Thickening Fluid，是一种新型防护材料，材料的强度与受到的冲击具有相关性。剪切增稠液3中自由悬浮着许多特殊粒子，它所包含的纳米球形颗粒是自然界中最坚硬的非金属材料之一它平时呈现柔韧性，而在受到冲击时呈现坚固性。目前作为一种新型的材料广泛使用在人体防护装备中。剪切增稠液3的抗冲击性能强，可以对多次或多段冲击起到效果。剪切增稠液3平时属于较软的材料，当受到冲击时，材料内部的结构发生变化，导致材料的强度瞬间增加，性能瞬间由软变硬，在此过程中吸收了大量的冲击能量，且瞬间受到的冲击越大，材料的强度越大。当冲击消失后，材料的内部结构慢慢恢复原先的状态，材料又逐渐变软，当再次受到冲击时，材料又瞬间变硬，可以循环往复，具有抗多段或多次冲击的能力。
经过剪切增稠液3附着在木板1，使得木板1具有受到冲击瞬间变硬并吸收大量冲击能量的能力。
S4：将木板1进行压实；采用压实机对木板1进行压实。
S5：在木板1的端面设置密封层4进行封端。
具体的，在一个实施例中，在S2中，清除木板1中的木质素和半纤维素以形成具有多个孔道2的木板1；经过化学处理清理掉部分木板1里面的木质素和半纤维素，木质素和半纤维素原来占有的地方变空，从而形成具有多个孔道2的木板1。
具体的，在一个实施例中，在S1中，木板1为硬木或软木。
具体的，在一个实施例中，硬木为樱桃木或橡木或榆木或桦木或榉木。
具体的，在一个实施例中，软木为楠木或樟木或松木或杉木。
具体的，在一个实施例中，在S2中，在沸腾条件下利用试剂一和试剂二混合对木板1进行浸泡；沸腾条件为100℃-200℃，在100℃-200℃的温度条件下利用试剂一和试剂二混合对木板1进行浸泡。本实施例中，沸腾条件为100℃，100℃时候不容易破坏木板1的植物纤维素，试剂一和试剂二不容易蒸发太快且渗透性能最佳。
具体的，在一个实施例中，在S2中，在浸泡的过程，利用振动机对木板1进行振动。通过振动机来振动木板1使得试剂一和试剂二的混合液充分渗入木板1的植物细胞组织。
具体的，在一个实施例中，木板1上端面和下端面的面积相等，木板1为方形。振动机包括振动电机和与振动电机的输出端连接的振动棒；振动棒与木板1连接。
木材大多数细胞轴向排列(植物纤维的延伸方向)，仅少量木射线径向排列。木材为中空的管状细胞组成，其各个方向施加外力，木材破坏时产生的极限应力不同。振动棒径向振动。
为了混合液充分渗入木板的植物细胞组织的同时保证木材的植物细胞组织不被破坏，振动棒的振动频率为
Figure BDA0003217714350000051
其中：m为木板的质量，A为木板径向的截面积，t为木板的轴向的长度(植物纤维的延伸方向)，G为木板的剪切模量。
具体的，在一个实施例中，试剂一为NaOH、KOH、LiOH、氨水等；试剂一为NaOH、KOH、LiOH、氨水中的一种或者多种。试剂二为Na2SO3、K2SO3、尿素等，试剂二为Na2SO3、K2SO3、尿素中的一种或者多种。
具体的，在一个实施例中，试剂一和试剂二的混合比为(1：0.8)-(1：1.2)。
具体的，在一个实施例中，在S3中，剪切增稠液3包括试剂三和试剂四；先将试剂三和试剂四混合，然后将木板1放在混合液中。试剂三为纳米二氧化硅、碳酸钙、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等；试剂三为纳米二氧化硅、碳酸钙、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯之中的一种或者多种。试剂四为聚乙二醇、水和甘油混合液、异丙醇、聚硅氧烷之中的一种或者多种。
具体的，在一个实施例中，试剂一和试剂二的混合比为(1：1.1)-(1：1.3)。
具体的，在一个实施例中，在S4中，压实的温度为100℃-200℃。本实施例中，压实的温度为165℃。
具体的，在一个实施例中，在S5中，在木头生长方向的上端和下端进行封端，木头生长方向为木头的植物纤维延伸方向或木头的植物导管运输水分和无机盐的方向。在S1中预备木板1的时候，沿着木头的生长方向进行截取，封端的时候只需要用密封层4对木头的上端面和下端面进行封端，木头的侧面不需要封端。
具体的，在一个实施例中，在S5中，密封层4的材料为各树脂类、聚氨酯类、木质类等材料。
具体的，在一个实施例中，密封层4的厚度为D，D＝5β，其中β为端面上的孔道2面积与该端面的比值。密封层4的厚度太大会影响，增加防撞梁的重量，密封层4的厚度太小会使得孔道2内的剪切增稠液3容易渗出，密封层4的厚度需要根据端面的孔道2面积占比来进行调节。
具体的，在一个实施例中，在S5中，封端方式为摩擦焊接封端或热熔封端。
总的来说，本发明的方法制造的防撞梁具有如下优点：
1)该方法是一种让各种木板都可以变为高强度高冲击的性能的防撞梁的通用方法，比如易开裂的松木等。
2)该强度高的木板经过化学处理和高温压实处理，强度达到甚至超过很多金属。
3)由于有剪切增稠液的存在，该木板具有更高的抗冲击性能。
4)在满足强度要求的条件下，可以实现薄壁化。
5)由于木板的密度较低，具有轻量化的优势。
6)具有更广泛的实用性能，比如也可以使用在汽车防撞门护板等受力应用方面。
7)剪切增稠的抗冲击性能的特性，可以对多次或多段冲击起到效果。
8)该木质防撞梁对冲击具有智能响应的特性。
9)木板的铆接方式比金属多，可以减少大量的衔接零件，设计更自由。
10)木板防撞梁废弃后可以无需大量的人力处理，可自行降解，具有绿色环保可再生的特性。
具体的，在一个实施例中，不仅仅运用在汽车领域，也可以运用在其他防撞结构的领域。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防撞梁的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：预备木板；
S2：在所述木板中形成具有多个孔道；
S3：将所述木板放入剪切增稠液中，使得所述剪切增稠液透过各所述孔道浸入所述木板内部并附着在所述木板上；
S4：将所述木板进行压实；
S5：在所述木板的端面设置密封层进行封端；
在步骤S2中，对木板进行浸泡形成多个孔道；在浸泡的过程，利用振动机对木板进行振动；振动机的振动棒与木板连接，振动棒径向振动，振动棒的振动频率为
Figure FDA0003624671500000011
其中：m为木板的质量，A为木板径向的截面积，t为木板的轴向的长度，其中，木板的轴向为植物纤维的延伸方向，G为木板的剪切模量。
2.根据权利要求1所述的一种防撞梁的制作方法，其特征在于：在步骤S2中，清除所述木板中的木质素和半纤维素以形成多个所述孔道。
3.根据权利要求1所述的一种防撞梁的制作方法，其特征在于：在步骤S1中，所述木板为硬木或软木。
4.根据权利要求3所述的一种防撞梁的制作方法，其特征在于：所述硬木为樱桃木或橡木或榆木或桦木或榉木；所述软木为楠木或樟木或松木或杉木。
5.根据权利要求1所述的一种防撞梁的制作方法，其特征在于：在步骤S2中，在沸腾条件下利用试剂一和试剂二混合对所述木板进行浸泡；所述试剂一为NaOH、KOH、LiOH，以及氨水中任意一种或多种；所述试剂二为Na2SO3、K2SO3、尿素中任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种防撞梁的制作方法，其特征在于：在步骤S3中，所述剪切增稠液包括试剂三和试剂四；所述试剂三为纳米二氧化硅、碳酸钙、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中任意一种或多种；所述试剂四为聚乙二醇、水和甘油混合液、异丙醇、聚硅氧烷中任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种防撞梁的制作方法，其特征在于：在步骤S4中，压实的温度为100℃-200℃。
8.根据权利要求1所述的一种防撞梁的制作方法，其特征在于：在步骤S5中，在所述木板植物纤维延伸方向的上端和下端进行封端。
9.根据权利要求1所述的一种防撞梁的制作方法，其特征在于：在步骤S5中，所述密封层为树脂板或聚氨酯板或木板。
10.根据权利要求1所述的一种防撞梁的制作方法，其特征在于：在步骤S5中，封端方式为摩擦焊接封端或热熔封端。
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