專利名稱：一種應(yīng)變強(qiáng)化金字塔結(jié)構(gòu)夾層板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金字塔結(jié)構(gòu)夾層板的制備方法，具體涉及一種應(yīng)變 強(qiáng)化金字塔結(jié)構(gòu)夾層板的制備方法。
背景技術(shù)：
金屬層合板是近些年來隨著材料制備以及機(jī)械加工技術(shù)的迅速發(fā)展 而出現(xiàn)的一類新穎多功能材料。廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、航空航天、建筑、 機(jī)械制造、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域，但多采用國(guó)外的技術(shù)或者引進(jìn)國(guó)外的產(chǎn)品，
如Alusuisse Singer公司的鋁蜂窩板和麥達(dá)斯鋁業(yè)有限公司中空鋁型材。 桁架層合結(jié)構(gòu)是一種新型的層合板結(jié)構(gòu)，其相對(duì)密度通?？傻陀?10%。與上述結(jié)構(gòu)相比，具有更好的力學(xué)性能和廣泛的多功能設(shè)計(jì)空間。 美國(guó)CM(Cellular Materials International, Inc.)公司和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)將金 字塔等結(jié)構(gòu)作為進(jìn)一步應(yīng)用開發(fā)的重點(diǎn)。目前主要問題是如何降低成本 和進(jìn)一步提高性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅能夠降低材料的成本，而且與目前 處于退火態(tài)的材料相比，可以提高壓縮等力學(xué)性能2-3倍的應(yīng)變強(qiáng)化金 字塔結(jié)構(gòu)夾層板的制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先，將退火處理后 的金屬板材采用穿孔剪進(jìn)行剪切/擴(kuò)展得到帶有菱形狀網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)板， 其菱形狀網(wǎng)孔的短節(jié)距為2-30mra，長(zhǎng)節(jié)距為4-70mm，板厚為0. 5-5mm,梗
寬為0.4-8rran;然后，采用10-50噸平整機(jī)對(duì)金屬板網(wǎng)進(jìn)行平整，再采 用5-200噸位的液壓機(jī)和模具在金屬板網(wǎng)的菱形孔上沖壓獲得金字塔結(jié) 構(gòu)芯體；對(duì)金字塔結(jié)構(gòu)芯體和要復(fù)合的面板進(jìn)行除銹除油，并烘干，采 用電阻焊或激光焊機(jī)將金字塔結(jié)構(gòu)芯體和面板焊接得到金字塔結(jié)構(gòu)夾層 板。
本發(fā)明的金屬板材為304不銹鋼、316不銹鋼、718鎳基合金、TP2 紫銅、Inconel718、可焊接彈簧鋼、高錳鋼、鎳硅鋅銅合金。
由于本發(fā)明剪切/擴(kuò)展步驟是通過原材料板材剪切-拉伸擴(kuò)展形成菱 形網(wǎng)，可以同時(shí)充分應(yīng)用原料，不像沖孔網(wǎng)是通過沖壓機(jī)械去除孔位置 材料來獲得菱形網(wǎng)，要損失大量原料，同時(shí)材料在剪切-拉伸過程中由于 材料拉伸變形而產(chǎn)生加工硬化，從而提高芯體的強(qiáng)度。


圖1是三種304不銹鋼芯體密度金字塔結(jié)構(gòu)夾層板在退火態(tài)的壓縮 過程的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其中橫坐標(biāo)為名義應(yīng)變，縱坐標(biāo)為名義壓縮應(yīng)力；
圖2是三種304不銹鋼芯體密度金字塔結(jié)構(gòu)夾層板在應(yīng)變強(qiáng)化態(tài)下 的壓縮過程的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其中橫坐標(biāo)為名義應(yīng)變，縱坐標(biāo)為名義壓 縮應(yīng)力。
圖2是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與圖1比較，在相近的芯體密度下峰值 強(qiáng)度性能顯著提高到2-3倍。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實(shí)施例l，首先，將900-105(TC退火后的304不銹鋼板采用穿孔剪 進(jìn)行剪切/擴(kuò)展得到帶有菱形狀網(wǎng)孔的不銹鋼網(wǎng)板,在擴(kuò)展中材料產(chǎn)生約
11%的應(yīng)變率，其材料屈服強(qiáng)度從220MPa提高到680MPa，其菱形狀網(wǎng)孔 的短節(jié)距為30mm，長(zhǎng)節(jié)距為70咖，板厚為5咖，梗寬為8mm;然后，采 用50噸平整機(jī)對(duì)不銹鋼網(wǎng)板進(jìn)行平整，再采用200噸位的液壓機(jī)和模具 在不銹鋼網(wǎng)板的菱形孔上沖壓獲得金字塔結(jié)構(gòu)芯體；將金字塔結(jié)構(gòu)芯體 和要復(fù)合的面板采用金屬清洗劑和40。C水按50: 1比例配置的清洗液來 除銹除油，再用烘箱5(TC烘干；采用電阻焊機(jī)將金字塔結(jié)構(gòu)芯體和面板 焊接得到金字塔結(jié)構(gòu)夾層板。
實(shí)施例2，首先，將800-l00(TC退火后的718鎳基合金板采用穿孔 剪進(jìn)行剪切/擴(kuò)展得到帶有菱形狀網(wǎng)孔的718鎳基合金網(wǎng)板，在擴(kuò)展中 材料產(chǎn)生約11%的應(yīng)變率，其材料屈服強(qiáng)度從220MPa提高到680MPa,其 菱形狀網(wǎng)孔的短節(jié)距為20mm，長(zhǎng)節(jié)距為50mm,板厚為4mm,梗寬為6mm; 然后，采用40噸平整機(jī)對(duì)鎳基合金網(wǎng)板進(jìn)行平整，再采用170噸位的液 壓機(jī)和模具在鎳基合金網(wǎng)板的菱形孔上沖壓獲得金字塔結(jié)構(gòu)芯體；將金 字塔結(jié)構(gòu)芯體和要復(fù)合的面板釆用金屬清洗劑和4(TC水按50: 1比例配 置的清洗液來除銹除油，再用烘箱5(TC烘干；采用激光焊機(jī)將金字塔結(jié) 構(gòu)芯體和面板焊接得到金字塔結(jié)構(gòu)夾層板。
實(shí)施例3，首先，將500-80(TC退火后的TP2紫銅板采用穿孔剪進(jìn) 行剪切/擴(kuò)展得到帶有菱形狀網(wǎng)孔的TP2紫銅網(wǎng)板，在擴(kuò)展中材料產(chǎn)生 約11%的應(yīng)變率，其材料屈服強(qiáng)度從220MPa提高到680MPa,其菱形狀網(wǎng) 孔的短節(jié)距為15mm，長(zhǎng)節(jié)距為30ran，板厚為3mm，梗寬為4咖；然后， 采用30噸平整機(jī)對(duì)紫銅網(wǎng)板進(jìn)行平整，再采用130噸位的液壓機(jī)和模具 在紫銅網(wǎng)板的菱形孔上沖壓獲得金字塔結(jié)構(gòu)芯體；將金字塔結(jié)構(gòu)芯體和 要復(fù)合的面板采用金屬清洗劑和4(TC水按50: 1比例配置的清洗液來除
銹除油，再用烘箱5(TC烘干；采用電阻焊機(jī)將金字塔結(jié)構(gòu)芯體和面板焊
接得到金字塔結(jié)構(gòu)夾層板。
實(shí)施例4，首先，將800-100(TC退火后的可焊接彈簧鋼板采用穿孔 剪進(jìn)行剪切/擴(kuò)展得到帶有菱形狀網(wǎng)孔的可焊接彈簧鋼網(wǎng)板，在擴(kuò)展中材 料產(chǎn)生約11%的應(yīng)變率，其材料屈服強(qiáng)度從220MPa提高到680MPa，其菱 形狀網(wǎng)孔的短節(jié)距為lOmm，長(zhǎng)節(jié)距為20mm，板厚為2mm,梗寬為2mm; 然后，采用20噸平整機(jī)對(duì)可焊接彈簧鋼網(wǎng)板進(jìn)行平整，再采用80噸位 的液壓機(jī)和模具在可焊接彈簧鋼板網(wǎng)的菱形孔上沖壓獲得金字塔結(jié)構(gòu)芯 體；將金字塔結(jié)構(gòu)芯體和要復(fù)合的面板采用金屬清洗劑和4(TC水按50: 1比例配置的清洗液來除銹除油，再用烘箱5CTC烘干；采用激光焊機(jī)將 金字塔結(jié)構(gòu)芯體和面板焊接得到金字塔結(jié)構(gòu)夾層板。
實(shí)施例5，首先，將850-110(TC退火后的高錳鋼板采用穿孔剪進(jìn)行
剪切/擴(kuò)展得到帶有菱形狀網(wǎng)孔的高錳鋼網(wǎng)板，在擴(kuò)展中材料產(chǎn)生約11% 的應(yīng)變率，其材料屈服強(qiáng)度從220MPa提高到680MPa，其菱形狀網(wǎng)孔的 短節(jié)距為2mm，長(zhǎng)節(jié)距為4mm,板厚為0. 5mm，梗寬為0. 4mm;然后，采 用10噸平整機(jī)對(duì)高錳鋼網(wǎng)板進(jìn)行平整，再采用5噸位的液壓機(jī)和模具在 高錳鋼網(wǎng)板的菱形孔上沖壓獲得金字塔結(jié)構(gòu)芯體；將金字塔結(jié)構(gòu)芯體和 要復(fù)合的面板采用金屬清洗劑和4CTC水按50: 1比例配置的清洗液來除 銹除油，再用烘箱5(TC烘干；采用電阻焊機(jī)將金字塔結(jié)構(gòu)芯體和面板焊 接得到金字塔結(jié)構(gòu)夾層板。
實(shí)施例6、首先，將300-50(TC退火后鎳硅鋅銅合金板采用穿孔剪進(jìn)
行剪切/擴(kuò)展得到帶有菱形狀網(wǎng)孔的鎳硅鋅銅合金網(wǎng)板，在擴(kuò)展中材料產(chǎn) 生約11%的應(yīng)變率，其材料屈服強(qiáng)度從220MPa提高到680MPa，其菱形狀
網(wǎng)孔的短節(jié)距為25mm，長(zhǎng)節(jié)距為60ram，板厚為lram，梗寬為lmm;然后， 采用25噸平整機(jī)對(duì)鎳硅鋅銅合金網(wǎng)板進(jìn)行平整，再采用30噸位的液壓 機(jī)和模具在鎳硅鋅銅合金網(wǎng)板的菱形孔上沖壓獲得金字塔結(jié)構(gòu)芯體；將 金字塔結(jié)構(gòu)芯體和要復(fù)合的面板采用金屬清洗劑和4(TC水按50: 1比例 配置的清洗液來除銹除油，再用烘箱5(TC烘干；采用激光焊機(jī)將金字塔 結(jié)構(gòu)芯體和面板焊接得到金字塔結(jié)構(gòu)夾層板。
圖1的曲線是三種芯體密度金字塔結(jié)構(gòu)夾層板在退火態(tài)(現(xiàn)有文獻(xiàn) 材料均采用高溫釬焊，處于該狀態(tài))的壓縮過程的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，圖2 的曲線是三種芯體密度金字塔結(jié)構(gòu)夾層板在應(yīng)變強(qiáng)化態(tài)下的壓縮過程的 應(yīng)力-應(yīng)變曲線，本實(shí)驗(yàn)表明在相同芯體密度下，金字塔結(jié)構(gòu)處于應(yīng)變強(qiáng) 化態(tài)是退火態(tài)壓縮性能2-3倍，力學(xué)性能得到大幅度提高。
本發(fā)明的金屬夾層板，應(yīng)用于城軌、地鐵、高速列車的地板、天花、 車廂廂體應(yīng)用具有廣泛應(yīng)用前景，除了列車上的應(yīng)用外，還可應(yīng)用于建 筑內(nèi)外墻裝飾，汽車廂體，船舶隔板，大型游艇艇身，地鐵站臺(tái)屏蔽門， 電梯等，它可以有效減輕結(jié)構(gòu)重量，改善隔熱、磁屏蔽性能，節(jié)約能源 等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1、一種應(yīng)變強(qiáng)化金字塔結(jié)構(gòu)夾層板的制備方法，其特征在于1)首先，將退火處理后的金屬板材采用穿孔剪進(jìn)行剪切/擴(kuò)展得到帶有菱形狀網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)板，其菱形狀網(wǎng)孔的短節(jié)距為2-30mm，長(zhǎng)節(jié)距為4-70mm，板厚為0.5-5mm，梗寬為0.4-8mm；2)然后，采用10-50噸平整機(jī)對(duì)金屬板網(wǎng)進(jìn)行平整，再采用5-200噸位的液壓機(jī)和模具在金屬板網(wǎng)的菱形孔上沖壓獲得金字塔結(jié)構(gòu)芯體；3)對(duì)金字塔結(jié)構(gòu)芯體和要復(fù)合的面板進(jìn)行除銹除油，并烘干，采用電阻焊或激光焊機(jī)將金字塔結(jié)構(gòu)芯體和面板焊接得到金字塔結(jié)構(gòu)夾層板。
2、 根據(jù)權(quán)利1的要求所述的X芯體結(jié)構(gòu)夾層板的制備方法，其特征 在于所說的金屬板材為304不銹鋼、316不銹鋼、718鎳基合金、TP2 紫銅、Inconel718、可焊接彈簧鋼、高錳鋼、鎳硅鋅銅合金。
全文摘要
一種應(yīng)變強(qiáng)化金字塔結(jié)構(gòu)夾層板的制備方法，首先，將退火處理后的金屬板材采用穿孔剪進(jìn)行剪切/擴(kuò)展得到帶有菱形狀網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)板，然后，采用平整機(jī)對(duì)金屬板網(wǎng)進(jìn)行平整，再采用液壓機(jī)和模具在金屬板網(wǎng)的菱形孔上沖壓獲得金字塔結(jié)構(gòu)芯體；對(duì)金字塔結(jié)構(gòu)芯體和要復(fù)合的面板進(jìn)行除銹除油，并烘干，采用電阻焊或激光焊機(jī)將金字塔結(jié)構(gòu)芯體和面板焊接得到金字塔結(jié)構(gòu)夾層板。本發(fā)明剪切/擴(kuò)展步驟是通過原材料板材剪切-拉伸擴(kuò)展形成菱形網(wǎng)，可以同時(shí)充分應(yīng)用原料，不像沖孔網(wǎng)是通過沖壓機(jī)械去除孔位置材料來獲得菱形網(wǎng)，要損失大量原料，同時(shí)材料在剪切-拉伸過程中由于材料拉伸變形而產(chǎn)生加工硬化，從而提高芯體的強(qiáng)度。
文檔編號(hào)B23P17/00GK101386127SQ20081023170
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者盧天健, 張錢城, 陳常青, 韓云杰 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)