CN114059473B - 一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法和护栏结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法和护栏结构，吸能构件包括泡沫铝板和钢板框架，通过组装形成整体的平行四边形框架，应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法主要分为三个模块，模块一是加工泡沫铝板，模块二是加工钢板框架，模块一和模块二可同时在工厂内进行操作，模块三是吸能构件的组合成型过程，护栏结构还包括立柱支撑、梁板、螺栓连接件。本发明形成应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法的规范化，保证加工质量；应用泡沫铝材料的吸能构件的护栏缓冲吸能好，对于成员及车辆形成良好缓冲效果；应用泡沫铝材料的吸能构件质量轻，便于施工；积极采用新材料，响应国家“四新”政策的工程建设理念。

Description

一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法和护栏结构
技术领域
本发明属于交通安全防护领域，特别涉及一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法和护栏结构。
背景技术
随着我国经济的快速增长和公路运输事业的蓬勃发展，交通量迅速增长，特别是大型重载车辆的增多，直接导致公路交通设施使用频率以及负荷的增加，人们越来越重视交通出行的安全，公路护栏作为交通安全的最后一道防线起到至关重要的作用。
目前公路护栏最主要使用的是半钢性护栏，车辆碰撞时通过自体变形来吸收碰撞能量，具有一定强度和刚度的护栏，同时因施工简单、景观较好、加工容易等方面得到广泛应用，波纹状钢板具有较好的变形能力。通过事故调研发现，许多小轿车撞击后绊阻在立柱位置，严重侵占车内乘员生存空间，刚度及缓冲性能不足。
泡沫铝材料是世界范围内公认最具潜力的新材料之一，其具有轻量化、缓冲吸能性强、耐腐蚀、易加工等优异性能，当泡沫铝承受压力时，由于气孔塌陷导致的受力面积增加和材料应变硬化效应，这种材料应用在护栏缓冲结构中，可对事故车辆形成良好的缓冲保护效果，泡沫铝材料容重小，结构轻便，可减轻防撞垫结构重量且便于运输，但是对于应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法还没有明确的规范化要求，加工质量参差不齐。
基于此，泡沫铝材料对小型车形成较好的缓冲作用，可应用在护栏的缓冲结构中，积极响应国家“四新”政策，一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法和护栏结构，实现应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法规范化及提升公路护栏安全防护水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法和护栏结构。以克服目前波形梁护栏缓冲性能的不足及应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法的不规范。
一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法，吸能构件包括泡沫铝板和钢板框架，所述吸能构件为平行四边形，所述泡沫铝板包括竖向方向平行的竖直面一和竖直面二，及斜向平行的挤压板一和挤压板二，所述竖直面一、竖直面二、挤压板一和挤压板二四块板之间为单独的个体，所述钢板框架包括钢板一、钢板二、钢板三、钢板四及侧边焊接的侧向肋板，通过组装形成整体的平行四边形框架；
上述结构制作方法主要分为三个模块，模块一是加工泡沫铝板，模块二是加工钢板框架，模块一和模块二可同时在工厂内进行操作，模块三是吸能构件的组合成型过程；
模块一工序：
①熔铝炉化铝锭；
②排放到搅拌坩埚炉中，盛装铝液；
③通过真空抬包定量称重，每次放出300Kg铝液，流入第二个搅拌炉中；
④第二个搅拌炉中加入增粘剂和发泡剂，经搅拌均匀后，并且使氢化钛发泡剂颗粒完全被铝液包裹起来，温度调到合适；
⑤将铝液倾倒入模具中，运输至发泡炉中发泡；
⑥发泡充足后，牵出模具到冷却台，喷水循环冷却，铝泡沫块完全凝固后脱模；
⑦根据组成泡沫铝板的竖直面一、竖直面二、挤压板一和挤压板二尺寸切割成形，单独切割每块板，打磨；
模块二工序：
①按照组成钢板框架的钢板一、钢板二、钢板三、钢板四及侧向肋板尺寸进行钢板下料；第一种方式，钢板一、钢板二、钢板三、钢板四可同时下料为整板，侧向肋板可单独下料为对称的四边形；第二种方式钢板一、钢板二、钢板三、钢板四及侧向肋板同时下料为一块整板；
②通过折弯机或模压机进行钢板定尺弯折；
③进行框架整体拼装缝焊接；
④组成四边形且四周带肋的中空框架结构；
⑤热锓镀锌防腐；
模块三工序：
①将切割成形的泡沫铝板的竖直面一、竖直面二、挤压板一和挤压板二外表面涂抹热熔胶，然后加热至一定温度，且≥300℃，使胶水产生热熔后的黏结效果；
②将钢板框架整形，内轮廓表面清表，包括除污、打磨锌溜至平整；
③从半封闭开口的钢板框架的两侧开口位置塞入并粘贴竖直面一、竖直面二、挤压板一和挤压板二至钢板框架内轮廓表面，冷却，即竖直面一和钢板一形成整体，即竖直面二和钢板二形成整体，即挤压板一和钢板三形成整体，即挤压板二和钢板四形成整体，竖直面一、竖直面二、挤压板一和挤压板二也通过黏结形成整体的平行四边形框架；
④开孔，将粘贴冷却好的竖直面一和钢板一上同圆心开横向长圆孔，将粘贴好的竖直面二和钢板二上同圆心开竖向长圆孔，采用激光或等离子切割方式；
⑤泡沫铝板和钢板框架组装成整体的吸能构件；
一种应用泡沫铝材料的吸能构件的护栏结构，护栏结构采用了上述制作方法的一种应用泡沫铝材料的吸能构件，所述吸能构件包括泡沫铝板和钢板框架，所述吸能构件为平行四边形，所述泡沫铝板包括竖向方向平行的竖直面一和竖直面二，及斜向平行的挤压板一和挤压板二，所述竖直面一、竖直面二、挤压板一和挤压板二四块板之间为单独的个体，通过组装形成整体的平行四边形框架，组装整体通过胶黏剂或焊接方式连接，所述钢板框架内轮廓与所述泡沫铝板的外轮廓相匹配，所述钢板框架包括分别与所述竖直面一、竖直面二相贴合的钢板一、钢板二，及与所述挤压板一和挤压板二相贴合的另外两块钢板三和钢板四，所述钢板框架还包括侧向肋板，所述钢板一、钢板二、钢板三、钢板四及侧向肋板之间焊接连接成整体后组成半封闭开口的钢板框架，且将泡沫铝板包裹在内部，形成仅有泡沫铝板的四个面暴露在外的平行四边形中空结构，所述泡沫铝板外轮廓通过钎焊或热熔胶与钢板框架内轮廓锚固连接，所述竖直面一和钢板一上开横向长圆孔，所述竖直面二和钢板二上开竖向长圆孔；
所述钢板框架中钢板一、钢板二、钢板三、钢板四板厚为4mm，横向宽度为130mm，所述钢板一、钢板二长边长度为350mm，所述钢板三、钢板四短边长度为310mm，所述钢板一与钢板三之间的夹角为60度，所述钢板一与钢板四之间的夹角为120度，所述侧向肋板肋高为4cm，所述泡沫铝板厚度为1cm，且外轮廓结构尺寸与所述钢板框架内轮廓相匹配。
进一步的，所述钢板框架内轮廓与所述泡沫铝板的外轮廓相匹配，将泡沫铝板包裹在内部，形成仅有泡沫铝板的四个面暴露在外的平行四边形的中空结构，所述泡沫铝板外轮廓还可通过钎焊钢板框架内轮廓锚固连接。
进一步的，所述钢板一、钢板二、钢板三、钢板四及侧向肋板之间焊接连接成整体后组成半封闭开口的平行四边形的钢板框架。
进一步的，护栏结构还包括立柱支撑、梁板、螺栓连接件，所述立柱支撑锚固在路面内，所述立柱支撑截面形状为方形，所述吸能构件设置在立柱支撑与梁板之间，所述吸能构件通过竖向长圆孔穿入螺栓连接件与立柱支撑锚固定位，所述吸能构件通过横向长圆孔穿入螺栓连接件与梁板锚固连接，所述梁板通过吸能构件锚固在立柱支撑上的固定位置。
采用上述技术方案后，本发明具有如下的有益效果：
（1）形成应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法的规范化，保证加工质量；
（2）应用泡沫铝材料的吸能构件的护栏缓冲吸能好，对于成员及车辆形成良好缓冲效果；
（3）应用泡沫铝材料的吸能构件质量轻，便于施工；
（4）积极采用新材料，响应国家“四新”政策的工程建设理念。
附图说明
为了更清楚地说明本发明专利的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍：
图1是本发明所述应用泡沫铝材料的吸能构件示意图；
图2是本发明所述泡沫铝板组装粘贴后示意图；
图3是本发明所述钢板框架组装焊接后示意图；
图4是本发明所述钢板框架整体下料平面展开示意图；
图5是本发明所述应用泡沫铝材料的吸能构件的护栏结构示意图；
图6是本发明所述应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法模块流程图。
图中标记如下：
1. 竖直面一；2. 竖直面二；3. 挤压板一；4. 挤压板二；5. 钢板一；6. 钢板二；7. 钢板三；8. 钢板四；9. 侧向肋板；10.横向长圆孔；11. 竖向长圆孔；12. 立柱支撑；13.梁板；14. 螺栓连接件；15. 吸能构件；16. 泡沫铝板；17. 钢板框架。
实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但是不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡是基于本发明内容所实现的技术属于本发明的范围。
如图1所示，是本发明所述应用泡沫铝材料的吸能构件示意图。一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法，吸能构件15包括泡沫铝板16和钢板框架17，所述吸能构件15为平行四边形，如图2所示，所述泡沫铝板16包括竖向方向平行的竖直面一1和竖直面二2，及斜向平行的挤压板一3和挤压板二4，所述竖直面一1、竖直面二2、挤压板一3和挤压板二4四块板之间为单独的个体；如图3所示，所述钢板框架17包括钢板一5、钢板二6、钢板三7、钢板四8及侧边焊接的侧向肋板9，通过组装形成整体的平行四边形框架；
所述钢板框架17内轮廓与所述泡沫铝板16的外轮廓相匹配，将泡沫铝板16包裹在内部，形成仅有泡沫铝板16的四个面暴露在外的平行四边形的中空结构，所述泡沫铝板16外轮廓还可通过钎焊钢板框架17内轮廓锚固连接。
所述钢板一5、钢板二6、钢板三7、钢板四8及侧向肋板9之间焊接连接成整体后组成半封闭开口的平行四边形的钢板框架17。
如图6所示，是本发明所述应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法模块流程图。上述结构制作方法主要分为三个模块，模块一是加工泡沫铝板16，模块二是加工钢板框架17，模块一和模块二可同时在工厂内进行操作，模块三是吸能构件15的组合成型过程；
模块一工序：
①熔铝炉化铝锭；
②排放到搅拌坩埚炉中，盛装铝液；
③通过真空抬包定量称重，每次放出300Kg铝液，流入第二个搅拌炉中；
④第二个搅拌炉中加入增粘剂和发泡剂，经搅拌均匀后，并且使氢化钛发泡剂颗粒完全被铝液包裹起来，温度调到合适；
⑤将铝液倾倒入模具中，运输至发泡炉中发泡；
⑥发泡充足后，牵出模具到冷却台，喷水循环冷却，铝泡沫块完全凝固后脱模；
⑦根据组成泡沫铝板16的竖直面一1、竖直面二2、挤压板一3和挤压板二4尺寸切割成形，单独切割每块板，打磨；
模块二工序：
①按照组成钢板框架17的钢板一5、钢板二6、钢板三7、钢板四8及侧向肋板9尺寸进行钢板下料；第一种方式，钢板一5、钢板二6、钢板三7、钢板四8可同时下料为整板，侧向肋板9可单独下料为对称的四边形；如图4所示，第二种方式钢板一5、钢板二6、钢板三7、钢板四8及侧向肋板9同时下料为一块整板；
②通过折弯机或模压机进行钢板定尺弯折；
③进行框架整体拼装缝焊接；
④组成四边形且四周带肋的中空框架结构；
⑤热锓镀锌防腐；
模块三工序：
①将切割成形的泡沫铝板16的竖直面一1、竖直面二2、挤压板一3和挤压板二4外表面涂抹热熔胶，然后加热至一定温度，且≥300℃，使胶水产生热熔后的黏结效果。
②将钢板框架17整形，内轮廓表面清表，包括除污、打磨锌溜至平整；
③从半封闭开口的钢板框架17的两侧开口位置塞入并粘贴竖直面一1、竖直面二2、挤压板一3和挤压板二4至钢板框架内轮廓表面，冷却，即竖直面一1和钢板一5形成整体，即竖直面二2和钢板二6形成整体，即挤压板一3和钢板三7形成整体，即挤压板二4和钢板四8形成整体，竖直面一1、竖直面二2、挤压板一3和挤压板二4也通过黏结形成整体的平行四边形框架；
④开孔，将粘贴冷却好的竖直面一1和钢板一5上同圆心开横向长圆孔10，将粘贴好的竖直面二2和钢板二6上同圆心开竖向长圆孔11，采用激光或等离子切割方式；
⑤泡沫铝板16和钢板框架17组装成整体的吸能构件15。
如图2所示，所述钢板框架17中钢板一5、钢板二6、钢板三7、钢板四8板厚为4mm，横向宽度为130mm，所述钢板一5、钢板二6长边长度为350mm，所述钢板三7、钢板四8短边长度为310mm，所述钢板一5与钢板三7之间的夹角为60度，所述钢板一5与钢板四8之间的夹角为120度，所述侧向肋板9肋高为4cm。
如图3所示，所述泡沫铝板16厚度为1cm，且外轮廓结构尺寸与所述钢板框架17内轮廓相匹配，即泡沫铝板16横向宽度为130mm减去侧向肋板9厚度，所述竖直面一1、竖直面二2长边长度为350mm减去钢板一5、钢板二6的厚度，所述钢板三7、钢板四8短边长度为310mm减去钢板三7、钢板四8的厚度，所述竖直面一1和挤压板一3之间的夹角为60度，所述竖直面二2和挤压板二4之间的夹角为120度。
如图5所示，是本发明所述应用泡沫铝材料的吸能构件的护栏结构示意图。护栏结构采用了上述制作方法的一种应用泡沫铝材料的吸能构件15。
所述吸能构件15包括泡沫铝板16和钢板框架17，所述吸能构件15为平行四边形，所述泡沫铝板16包括竖向方向平行的竖直面一1和竖直面二2，及斜向平行的挤压板一3和挤压板二4，所述竖直面一1、竖直面二2、挤压板一3和挤压板二4四块板之间为单独的个体，通过组装形成整体的平行四边形框架，组装整体通过胶黏剂或焊接方式连接，所述钢板框架17内轮廓与所述泡沫铝板16的外轮廓相匹配，所述钢板框架17包括分别与所述竖直面一1、竖直面二2相贴合的钢板一5、钢板二6，及与所述挤压板一3和挤压板二4相贴合的另外两块钢板三7和钢板四8，所述钢板框架还包括侧向肋板9，所述钢板一5、钢板二6、钢板三7、钢板四8及侧向肋板9之间焊接连接成整体后组成半封闭开口的钢板框架17，且将泡沫铝板16包裹在内部，形成仅有泡沫铝板16的四个面暴露在外的平行四边形中空结构，所述泡沫铝板16外轮廓通过钎焊或热熔胶与钢板框架17内轮廓锚固连接，所述竖直面一1和钢板一5上开横向长圆孔10，所述竖直面二2和钢板二6上开竖向长圆孔11。
护栏结构还包括立柱支撑12、梁板13、螺栓连接件14，所述立柱支撑12锚固在路面18内，所述立柱支撑12截面形状为方形，所述吸能构件15设置在立柱支撑12与梁板13之间，所述吸能构件15通过竖向长圆孔11穿入螺栓连接件14与立柱支撑12锚固定位，所述吸能构件15通过横向长圆孔10穿入螺栓连接件14与梁板13锚固连接，所述梁板13通过吸能构件15锚固在立柱支撑12上的固定位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法，其特征在于：吸能构件（15）包括泡沫铝板（16）和钢板框架（17），所述吸能构件（15）为平行四边形，所述泡沫铝板（16）包括竖向方向平行的竖直面一（1）和竖直面二（2），及斜向平行的挤压板一（3）和挤压板二（4），所述竖直面一（1）、竖直面二（2）、挤压板一（3）和挤压板二（4）四块板之间为单独的个体，通过组装形成整体的平行四边形框架，组装整体通过胶黏剂或焊接方式连接，所述钢板框架（17）内轮廓与所述泡沫铝板（16）的外轮廓相匹配，所述钢板框架（17）包括分别与所述竖直面一（1）、竖直面二（2）相贴合的钢板一（5）、钢板二（6），及与所述挤压板一（3）和挤压板二（4）相贴合的另外两块钢板三（7）和钢板四（8），所述钢板框架还包括侧向肋板（9），所述钢板一（5）、钢板二（6）、钢板三（7）、钢板四（8）及侧向肋板（9）之间焊接连接成整体后组成半封闭开口的钢板框架（17），且将泡沫铝板（16）包裹在内部，形成仅有泡沫铝板（16）的四个面暴露在外的平行四边形中空结构，所述泡沫铝板（16）外轮廓通过钎焊或热熔胶与钢板框架（17）内轮廓锚固连接，所述竖直面一（1）和钢板一（5）上开横向长圆孔（10），所述竖直面二（2）和钢板二（6）上开竖向长圆孔（11）；
所述钢板框架（17）中钢板一（5）、钢板二（6）、钢板三（7）、钢板四（8）板厚为4mm，横向宽度为130mm，所述钢板一（5）、钢板二（6）长边长度为350mm，所述钢板三（7）、钢板四（8）短边长度为310mm，所述钢板一（5）与钢板三（7）之间的夹角为60度，所述钢板一（5）与钢板四（8）之间的夹角为120度，所述侧向肋板（9）肋高为4cm，所述泡沫铝板（16）厚度为1cm，且外轮廓结构尺寸与所述钢板框架（17）内轮廓相匹配；
吸能构件（15）的制作方法主要分为三个模块，模块一是加工泡沫铝板（16），模块二是加工钢板框架（17），模块一和模块二可同时在工厂内进行操作，模块三是吸能构件（15）的组合成型过程；
模块一工序：
①熔铝炉化铝锭；
②排放到搅拌坩埚炉中，盛装铝液；
③通过真空抬包定量称重，每次放出300kg铝液，流入第二个搅拌炉中；
④第二个搅拌炉中加入增粘剂和发泡剂，经搅拌均匀后，并且使氢化钛发泡剂颗粒完全被铝液包裹起来，温度调到合适；
⑤将铝液倾倒入模具中，运输至发泡炉中发泡；
⑥发泡充足后，牵出模具到冷却台，喷水循环冷却，铝泡沫块完全凝固后脱模；
⑦根据组成泡沫铝板（16）的竖直面一（1）、竖直面二（2）、挤压板一（3）和挤压板二（4）尺寸切割成形，单独切割每块板，打磨；
模块二工序：
①按照组成钢板框架（17）的钢板一（5）、钢板二（6）、钢板三（7）、钢板四（8）及侧向肋板（9）尺寸进行钢板下料；第一种方式，钢板一（5）、钢板二（6）、钢板三（7）、钢板四（8）可同时下料为整板，侧向肋板（9）可单独下料为对称的四边形；第二种方式钢板一（5）、钢板二（6）、钢板三（7）、钢板四（8）及侧向肋板（9）同时下料为一块整板；
②通过折弯机或模压机进行钢板定尺弯折；
③进行框架整体拼装缝焊接；
④组成四边形且四周带肋的中空框架结构；
⑤热锓镀锌防腐；
模块三工序：
①将切割成形的泡沫铝板（16）的竖直面一（1）、竖直面二（2）、挤压板一（3）和挤压板二（4）外表面涂抹热熔胶，然后加热至一定温度，且≥300℃，使胶水产生热熔后的黏结效果；
②将钢板框架（17）整形，内轮廓表面清表，包括除污、打磨锌溜至平整；
③从半封闭开口的钢板框架（17）的两侧开口位置塞入并粘贴竖直面一（1）、竖直面二（2）、挤压板一（3）和挤压板二（4）至钢板框架内轮廓表面，冷却，即竖直面一（1）和钢板一（5）形成整体，即竖直面二（2）和钢板二（6）形成整体，即挤压板一（3）和钢板三（7）形成整体，即挤压板二（4）和钢板四（8）形成整体，竖直面一（1）、竖直面二（2）、挤压板一（3）和挤压板二（4）也通过黏结形成整体的平行四边形框架；
④开孔，将粘贴冷却好的竖直面一（1）和钢板一（5）上同圆心开横向长圆孔（10），将粘贴好的竖直面二（2）和钢板二（6）上同圆心开竖向长圆孔（11），采用激光或等离子切割方式；
⑤泡沫铝板（16）和钢板框架（17）组装成整体的吸能构件（15）。
2.根据权利要求1所述的一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法，其特征在于：所述钢板框架（17）内轮廓与所述泡沫铝板（16）的外轮廓相匹配，将泡沫铝板（16）包裹在内部，形成仅有泡沫铝板（16）的四个面暴露在外的平行四边形的中空结构，所述泡沫铝板（16）外轮廓还可通过钎焊钢板框架（17）内轮廓锚固连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法，其特征在于：所述钢板一（5）、钢板二（6）、钢板三（7）、钢板四（8）及侧向肋板（9）之间焊接连接成整体后组成半封闭开口的平行四边形的钢板框架（17）。
4.一种应用泡沫铝材料的吸能构件的护栏结构，其特征在于：采用如权利要求1-3任一项所述的一种应用泡沫铝材料的吸能构件的制作方法制作的吸能构件（15），护栏结构还包括立柱支撑（12）、梁板（13）、螺栓连接件（14），所述立柱支撑（12）锚固在路面（18）内，所述立柱支撑（12）截面形状为方形，所述吸能构件（15）设置在立柱支撑（12）与梁板（13）之间，所述吸能构件（15）通过竖向长圆孔（11）穿入螺栓连接件（14）与立柱支撑（12）锚固定位，所述吸能构件（15）通过横向长圆孔（10）穿入螺栓连接件（14）与梁板（13）锚固连接，所述梁板（13）通过吸能构件（15）锚固在立柱支撑（12）上的固定位置。
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