[发明专利]一种新型蜂窝板制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合式材料的加工方法，尤其军民两用的新结构的蜂窝板的制备方法。

背景技术

蜂窝板由于重量轻、比强度高、刚性大、稳定性奸、隔热隔声等一系列优点，已在航空航天、飞机、列车、船舶、建筑等领域中得到广泛使用。现有的蜂窝板存在五大问题：(1)蜂窝芯是由数百片长条状材料(可为金属、纸、塑料或其它材料)通过粘结或焊接而成。在粘结或焊接过程中不可避免引入缺陷，影响随后的强度和稳定性。(2)存在几何形状不规则、蜂窝尺寸大小不均匀、自身力学性能低、承载能力不均匀等缺点。(3)蜂窝芯与面板的结合为T形线状结合，使蜂窝板的强度、刚度、稳定性受到制约。(4)蜂窝芯的制造成本高、无法实现成卷带式连续化生产。(5)由于蜂窝芯的原因，蜂窝板的生产也难以实现连续化生产，至使蜂窝板生产成本居高不下，限制了蜂窝板在更大更广的范围被使用。

此外，对于胶粘式蜂窝板，由于蜂窝芯自身以及蜂窝芯与面板的连接方式均为物理结合，其强度、使用寿命以及允许的工作环境在很大程度上受胶粘剂性能制约。在湿度大、振动频繁、温度过高或过低的工作环境下，蜂窝芯与面板结合处容易脱胶，导致在使用过程中，所承受载荷远远未达到所使用材料的屈服极限而失效，力学性能较低。对于钎焊式蜂窝板，虽然蜂窝芯自身以及蜂窝芯与面板的连接方式都为冶金结合，其强度、使用寿命以及允许的工作环境等方面比胶粘蜂窝板有很大提高，但蜂窝芯与面板之间仍为T形线状焊接，依然是蜂窝板的薄弱之处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型蜂窝板制备方法，可使蜂窝板的强度更高、刚度更大、生产制作更方便、制造成本更低。

解决本发明的技术问题所采用的方案是：(1)蜂窝芯由整卷/块薄板制备，在上面加工出一系列凸凹交错排列的支撑体，支撑体的凸凹端面与立式肋条成一体；(2)将上、下面板与蜂窝芯的支撑体平面固定成一体。

为了得到更好的力学承载性能，对蜂窝芯加工时，将蜂窝芯的支撑体立式肋条加工成封闭环绕的几何形状，如断面为三角、四边、六角、圆形等形状，封闭环绕的立式肋条使蜂窝芯的稳定性得到提高，与凸凹端平面形成三维折角结构，既提高了蜂窝芯的刚度，又获得了与面板的牢固结合。

此外，还可根据蜂窝板的具体用途，对蜂窝芯及上、下面板采用同种/异种材料组合，使本蜂窝板的生产成本尽量降低，而力学承载性能尽量提高。

本发明的有益效果是：蜂窝芯被加工成整体式凹凸形结构，可使蜂窝芯几何形状更规则、尺寸大小更均匀，既有承载的立式肋边，又有便于结合(粘结或焊接)的凸凹端平面，使其强度、刚度、稳定性均有很大提高。与面板的结合由传统不牢固的T形线状结合变为牢固的面结合，进一步使蜂窝板的强度、刚度及稳定性能再次获得提升。更重要的是使蜂窝芯的制备工艺以及蜂窝板的生产工艺变得简单，生产制造成本大为降低，变传统蜂窝板图章式的间断生产为无间断连续生产。此外，无论是胶粘式蜂窝板还是焊接式蜂窝板，均可实现经济高效生产。

附图说明

图1为本发明焊接式蜂窝板的工艺流程示意图；

图2为本发明胶粘式蜂窝板的工艺流程示意图。

图中各标号依次表示：开卷辊1、蜂窝芯基材2、成型机3、支撑体平面4、支撑体5、上面板6、蜂窝板7、下面板8、立式肋条9、加热加压装置10、热固胶11、加热焊接装置12。

具体实施方式

实施例1

焊接式蜂窝铝板的制备方法。如图1所示，蜂窝芯基材2采用钎焊复合铝箔(此复合铝箔外表面为4xxx的钎料合金，心部为3xxx铝合金，外表面钎料与心部材料的厚度比为1∶8∶1)，首先将开卷辊1上厚度为0.1mm的蜂窝芯基材2送入成型机3中，连续制备出一系列凸凹交错排列的等高度的梯形支撑体5，立式肋条构成了封闭环绕的六角蜂窝，在形成尖角处倒有圆角；在蜂窝芯的成型机3出口上、下两侧，同步地送入1mm的工业级铝板作为上面板6和下面板8，通过加热焊接装置12，加热到560℃～620℃，制备成钎焊式蜂窝铝板。所制备的蜂窝铝板六角蜂窝芯几何形状规则，焊缝均匀整齐、致密。经力学性能测试，钎焊蜂窝铝板(84×84×21.40)的平压强度为51.1MPa～54.0MPa，侧压强度为11.4MPa～13.46Mpa，机械性能比现有同规格的蜂窝铝板提高约60％，生产成本降低50％。同时在实验过程中，未发现焊缝出现裂纹，说明蜂窝板失稳是由于超到蜂窝芯材的屈服极限，而不是连接强度低失稳，力学性能远远超出利用传统制备方法制备的同规格蜂窝板。

实施例2