[发明专利]一种多胞管增强泡沫铝结构及其制造工艺

说明书

本发明公开了一种多胞管增强泡沫铝结构及其制造工艺，多胞管增强泡沫铝结构从外到内设置有中心通孔圆筒泡沫铝，十字加筋多胞圆管和四分之一圆柱体泡沫铝；制备方法是先采用电火花加工技术将孔隙率70％～90％的闭孔泡沫铝板切割成中心通孔圆筒泡沫铝和四块四分之一柱体泡沫铝，再采用挤压成型工艺制备十字加筋多胞圆管，将制得的中心通孔圆筒泡沫铝、十字加筋多胞圆管、四块四分之一柱体泡沫铝进行超声清洗后烘干备用，最后从外至内采用环氧树脂将中心通孔圆筒泡沫铝、十字加筋多胞圆管和四块四分之一圆柱体泡沫铝胶接制成多胞管增强泡沫铝结构。具有吸能性能高，又不失独立承载能力，在对承载和吸能有着迫切需求的民用和军用领域具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于抗冲击及吸能结构技术领域，具体涉及一种多胞管增强泡沫铝结构及其制造工艺。

背景技术

泡沫铝作为结构功能一体化的代表，由于具有优异的力学、声学和隔热性能，尤其是优异的吸能性能(其压缩应力-应变曲线包含一个很长的平稳段)，近年来被逐步应用在航空航天、轨道交通等各个领域。但泡沫铝由于其本身高孔隙率和不可避免的加工缺陷，导致其强度低，在单独使用时可承受载荷小，易失稳坍塌，因此限制了其作为承载结构的工程应用。同时，薄壁单胞管作为一种传统的吸能减震材料，虽然具有轴向承载力高，行程利用率长等优点，但其吸能效率不高。

多胞管是一种将薄壁管截面多胞化的结构，其具有截面折角数高，变形稳定的优点，且研究表明，多胞管能量吸收性能显著优于同截面下的单胞管。因此将多胞管填充至泡沫铝的复合结构，可以弥补泡沫铝的缺点，使其具有吸能性能高，又不失独立承载能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多胞管增强泡沫铝结构及其制造工艺，具有安全、简单、低成本、可重复性强的优势。

本发明采用以下技术方案：

一种多胞管增强泡沫铝结构，包括十字加筋多胞圆管，十字加筋多胞圆管内部设置四个四分之一圆柱泡沫铝，十字加筋多胞圆管的外部设置有中心通孔圆筒泡沫铝。

具体的，十字加筋多胞圆管的外径与中心通孔圆筒泡沫铝的中心通孔尺寸一致。

具体的，四分之一圆柱泡沫铝的横截面尺寸与十字加筋多胞圆管的内径一致。

具体的，中心通孔圆筒泡沫铝和四块四分之一圆柱体泡沫铝的孔隙率为70％～90％。

进一步的，多胞管增强泡沫铝结构中，中心通孔圆筒泡沫铝和四块四分之一圆柱体泡沫铝对应的压溃平台应力为6.2～1.2MPa，密实化应变为0.58～0.86。

本发明的另一个技术特征是，一种多胞管增强泡沫铝复合弹结构的制造工艺，包括以下步骤：

S1、采用电火花加工技术将孔隙率70％～90％的闭孔泡沫铝板切割成中心通孔圆筒泡沫铝和四块四分之一柱体泡沫铝；

S2、采用挤压成型工艺制备十字加筋多胞圆管；

S3、将步骤S1和S2制得的中心通孔圆筒泡沫铝、十字加筋多胞圆管、四块四分之一柱体泡沫铝进行超声清洗后烘干备用；

S4、从外至内采用环氧树脂将中心通孔圆筒泡沫铝、十字加筋多胞圆管和四块四分之一圆柱体泡沫铝胶接制成多胞管增强泡沫铝结构。

具体的，步骤S2中，将1061纯铝或6061铝合金制备十字加筋多胞圆管，十字加筋多胞圆管的外径与中心通孔圆筒泡沫铝的中心通孔尺寸一致。

具体的，步骤S3中，超声波清洗的水温为40～60℃，清洗时间为0.5～1h，烘干处理的温度为70～100℃，时间为40～60min。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：