一种钛蜂窝三明治结构板及其制备方法与流程

本发明属于金属结构材料技术领域，特别涉及一种钛蜂窝三明治结构板及其制备方法。

背景技术：

钛蜂窝三明治结构板是由上下面板夹钛蜂窝芯构成，具有质量轻、比强度比刚度高、消音、隔热及减震防潮等优点，被广泛运用于航空航天和海洋装备领域。但现有钛蜂窝三明治结构板的制备工艺具有成本高、工艺设备复杂、孔径大小不规则等缺点，不利于该产品的推广。

技术实现要素：

针对现有钛蜂窝三明治结构板制备工艺存在的缺点，本发明的目的在于提出一种采用钛或钛合金通过胶接工艺及激光焊接工艺制备钛蜂窝三明治结构板的方法。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种钛蜂窝三明治结构板的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用纯钛材料或钛合金材料制作上面板、下面板，采用纯钛箔或钛合金箔轧制或冲压成波纹板；

(2)通过激光焊接将步骤(1)制得的多个波纹板固接形成整体呈立体网状结构、端面为蜂窝状的钛蜂窝芯体；

(3)采用固化后粘接强度不低于5mpa的胶接剂将步骤(2)制得的钛蜂窝芯体的上端面与步骤(1)制得的上面板粘接、下端面与步骤(1)制得的下面板粘接，而后进行固化；

(4)胶接剂固化使上面板、钛蜂窝芯体、下面板依次粘接固定为一体，制得成品。

进一步地讲，所述上面板、下面板的厚度均≤5mm。

进一步地讲，所述胶接剂包括但不限于环氧胶、改性环氧胶、环氧树脂胶、厌氧胶、聚氨酯胶、发泡胶。

进一步地讲，所述步骤(3)中固化方式包括但不限于自然晾干、热压固化。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种钛蜂窝三明治结构板，包括上面板、下面板、位于二者之间的钛蜂窝芯体，上面板、下面板均为纯钛板或钛合金板；钛蜂窝芯体由多个波纹板通过激光焊接固定而成，相邻的两个波纹板呈相对布置，每个波纹板为纯钛板或钛合金板；所述钛蜂窝芯体的上端面与上面板胶接、下端面与下面板胶接使钛蜂窝芯体的多个蜂窝呈封闭状。

进一步地讲，所述上面板、下面板的厚度均≤5mm。

进一步地讲，所述波纹板包括但不限于半正六边形波纹板、波浪形波纹板、折线形波纹板。

借由上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、采用本发明方法制备钛蜂窝三明治结构板，制备工艺简单快捷，所需设备成本较低，能够在保障钛蜂窝三明治结构板具备较高强度的同时，极大降低三明治结构板的制备成本；

2、本发明采用激光焊接法制备钛蜂窝芯体，相较于钎焊的方法，既保障了钛蜂窝芯体的强度，又降低了原材料成本；相较于熔融沉积法，本方法制备的钛蜂窝芯体孔格大小规则，孔隙率可自由控制，制备过程快速方便；

3、本发明采用将上下面板与钛蜂窝芯体胶接的方法，既保障了钛蜂窝三明治结构板的强度，又降低了制备钛蜂窝三明治结构板的工艺难度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述内容和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一种钛蜂窝三明治结构板(去除上面板)的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是采用万能试验机对钛蜂窝三明治结构板进行试验得出的数据示意图。

【附图标记说明】

1-波纹板

101-背面

102-顶面

103-底面

2-下面板

3-钛蜂窝芯体

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

本实施例提出一种钛蜂窝三明治结构板的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用纯钛材料制作上面板、下面板2，上、下面板的厚度均为1mm，长度及宽度为300*200mm。同时采用厚度为0.1mm的纯钛箔轧制(或冲压)成半正六边形波纹板1，该波纹板1的高度为13mm、壁厚为0.1mm、用于形成正六边形蜂窝的边长为1.8mm；

(2)通过激光焊接将相对布置的两个半正六边形波纹板1通过波纹板凹部的背面101固接成一体，以前述方法依次将八个波纹板焊接形成钛蜂窝芯体3。该钛蜂窝芯体3整体呈立体网状结构，其端面为正六边形蜂窝状，其尺寸为300*200*13mm。

具体的，本实施例中波纹板1为半正六边形形状，但本发明不限于此，可根据生产需要将波纹板制作成其他类型的重复规则结构形状，如波浪形、折线形；

(3)采用环氧树脂胶将钛蜂窝芯体3的上端面(即多个波纹板的顶面102构成的面)与上面板粘接、下端面(即多个波纹板的底面103构成的面)与下面板2粘接，而后进行固化；

具体的，本实施例中胶接剂为环氧树脂胶，但本发明不限于此，可根据生产需要选择固化后粘接强度不低于5mpa的其他类型的胶水或胶膜，如改性环氧胶、环氧胶、厌氧胶、聚氨酯胶、发泡胶等。

(4)按照所选胶接剂的固化工艺使胶接剂完全固化，使上面板、钛蜂窝芯体、下面板依次粘接固定为一体，制得成品。

实施例二

在实施例一的基础上，请参阅图1及图2，本实施例制得一种钛蜂窝三明治结构板，包括上面板、下面板2、位于二者之间的多个半正六边形波纹板1，上面板、下面板2均为厚度为1mm的纯钛板；每个半正六边形波纹板1由厚度为0.1mm的纯钛箔轧制(或冲压)而成，为纯钛板，其壁厚为0.1mm、用于形成正六边形蜂窝的边长为1.8mm。多个半正六边形波纹板1激光焊接形成端面为正六边形蜂窝状的钛蜂窝芯体3，相邻的两个波纹板1呈相对布置。钛蜂窝芯体3的上端面与上面板通过环氧树脂胶粘接、下端面与下面板2通过环氧树脂胶粘接，使正六边形蜂窝呈封闭状。

本实施例中，制得的钛蜂窝芯体的尺寸为300*200*13mm，制得的钛蜂窝三明治结构板的尺寸为300*200*15mm。请参阅图3，采用万能试验机对钛蜂窝三明治结构板的力学性能进行试验，本实施例制得的钛蜂窝三明治结构板的最大压缩应力为27.4mpa，屈服强度为23.8mpa。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的设计和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

技术总结
一种钛蜂窝三明治结构板，包括上面板、下面板、位于二者之间的钛蜂窝芯体，上面板、下面板均为纯钛板或钛合金板；钛蜂窝芯体由多个波纹板通过激光焊接固定而成，相邻的两个波纹板呈相对布置，每个波纹板为纯钛板或钛合金板；所述钛蜂窝芯体的上端面与上面板胶接、下端面与下面板胶接使钛蜂窝芯体的多个蜂窝呈封闭状。本发明采用激光焊接法制备钛蜂窝芯体，相较于钎焊的方法，既保障了钛蜂窝芯体的强度，又降低了原材料成本；相较于熔融沉积法，钛蜂窝芯体孔格大小规则，孔隙率可自由控制，制备过程快速方便。采用上下面板与钛蜂窝芯体胶接的方法，既保障了钛蜂窝三明治结构板的强度，又降低了制备钛蜂窝三明治结构板的工艺难度。

技术研发人员：杨倩倩;曹磊;刘源;李培旭;杨少丹;马明星
受保护的技术使用者：清华大学天津高端装备研究院洛阳先进制造产业研发基地
技术研发日：2019.04.18
技术公布日：2019.07.30