一种复合结构墙板及其制造方法与流程

本发明涉及蜂窝复合材料板技术领域，特别涉及一种复合结构墙板及其制造方法。

背景技术：

目前，复合墙板领域，推出了蜂窝复合墙板。该项技术解决了传统墙板比重大、强度低、刚度小、结构不稳定、抗风压性能不好等的不足，提供了一种比重轻、强度高、刚度大、结构稳定、抗风压性能好的墙板。

现有的蜂窝复合墙板，通常包括面板、底板、蜂窝芯层、金属龙骨，面板和底板之间设置有至少一层蜂窝芯层，面板和底板之间的蜂窝芯层外缘设置有一圈金属龙骨。

目前，蜂窝复合墙板都是以正六边形蜂窝为主，也有个别的蜂窝复合板的蜂窝芯层采用圆柱管的形式。现有的圆柱管蜂窝芯，圆柱管的连接方式主要有：

一是正圆形管状物体用挤紧方式连接一体加边框固定组成；由于圆管和圆管之间松散无连接，或连接效率不高，全部依赖面板或四周框架紧固成型，形成的蜂窝板材无法提供较高的抗折弯能力。

二是正圆形管之间用粘贴或者焊接方式连接一体加边框固定组成；由于圆管和圆管之间连接面积太小，依赖圆管之间的粘接力和面板或四周框架紧固成型，因此，形成的蜂窝板材同样无法提供最佳整体抗折弯能力；而且生产时无法选择性涂胶或焊料，只能圆管外侧面全部涂胶，而有效粘接部位只有六个线状部位，导致涂胶浪费，成本高昂。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种复合结构墙板及其制造方法，它具有用料省、自重轻、结构强度高，加工简易等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种复合结构墙板，包括至少一块面板，以及与所述面板结合的蜂窝芯层；

所述蜂窝芯层，包括若干个相同的大圆柱管，所述若干个大圆柱管同轴向排列且外壁之间相互连接成一体；

在两两相邻的三个所述大圆柱管形成的空隙中还设置有填充连接件，所述填充连接件是与三个所述大圆柱管形成的空隙相适配的柱体；所述蜂窝芯层最外围的所述大圆柱管的轴向还设置有至少一块侧板。

进一步的，所述大圆柱管与所述大圆柱管、所述大圆柱管与所述填充连接件、所述大圆柱管与所述侧板、以及所述蜂窝芯层与所述面板的连接处都设置有连接层；所述连接层为：钎焊层、电阻焊层、激光焊层、或粘胶层之一。

更进一步的，所述连接层的厚度为0.01mm至2mm。

进一步的，所述大圆柱管和所述小圆柱管是铝管、钢管、塑料管、陶瓷管或玻璃管之一；所述面板是金属板、碳板、水泥板、硅酸钙板、石膏板、瓷砖、或陶瓷面板之一的板材。

进一步的，所述填充连接件是圆柱体、圆柱管、三棱柱、六棱柱、八棱柱或三弧面柱体之一；所述大圆柱管还设置有至少一个连接孔。

进一步的，所述填充连接件的外廓是所述两两相邻的三个所述大圆柱管形成空隙的最大直径的100%至105%；所述大圆柱管和所述侧板形成的空隙中还设置有中圆柱管；所述中圆柱管的外直径是所述相邻的两个所述大圆柱管与所述侧板形成空隙的最大直径的100%至105%。

进一步的，所述大圆柱管的管壁厚度为0.01mm至3mm；所述面板和所述侧板的厚度介于0.01mm至6mm之间。

本发明还公开了一种复合结构墙板制造方法，包括如下步骤：

步骤一，排管；将若干所述大圆柱管轴向依次挤压排列好；在夹具作用下将所述大圆柱管的接触面相互挤紧压缩，压缩量为0.1%；

步骤二，涂料；将若干所述填充连接件的外周涂覆连接层；

步骤三，插管；将上述步骤二涂覆连接层的若干所述填充连接件插入相邻的三个所述大圆柱管形成的空隙中，形成蜂窝芯层；

步骤四，热熔结合；将上述步骤三形成的所述蜂窝芯层，与所述面板或所述侧板之一的一面之间涂覆连接层，形成所述复合结构墙板框架；将框架整体加热至连接层融化。

优选的，所述步骤二的涂覆层是铝基钎焊料。

更进一步的，所述步骤四，还包括：在氮气保护作用下，将蜂窝芯层加热到500℃至600℃，使钎焊料加热熔化，形成厚度为0.5mm的钎焊层。

采用上述结构后，本发明的一种复合结构墙板及其制造方法，由于在大圆柱管之间增加了填充连接件，通过挤压或钎焊等方式，将圆柱管形成一体的蜂窝芯层。有效解决蜂窝结构相互联接以及与面材连接的力学问题，让蜂窝结构在轴向抗压、平面抗折弯、径向抗压的力学性能达到最优，同时解决现有蜂窝结构与上、下板之间难以有效高强度连接的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中a-a方向的剖视图；

图3是图1中b-b方向的剖视图；

图4是本发明的第一种拼接状态的结构示意图；

图5是本发明的第二种拼接状态的结构示意图；

图6是本发明的侧板的结构示意图;

图7是本发明的大圆柱管的结构示意图；

图8是图4的a部放大图；

图9是图4的b部放大图；

图10是本发明三弧面柱体横截面的剖视图。

附图标记说明：

1、复合结构墙板本体；2、上面板；3、下面板；4、蜂窝芯层；41、大圆柱管；411、大圆柱管连接孔；42、小圆柱管；421、三弧面柱体；43、中圆柱管；5、连接层；6、螺母；7、螺栓；8、侧板；81、侧板连接孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1至3所示，本发明所述的一种复合结构墙板及其制造方法，包括复合结构墙板本体1，该复合结构墙板本体1包括：上面板2、下面板3，以及设置在所述上面板和所述下面板之间的蜂窝芯层4；

所述蜂窝芯层4，包括若干个相同的大圆柱管41，所述若干个大圆柱管41同轴向排列且外壁之间固定连接成一体；

在两两相邻的三个所述大圆柱管41形成的空隙中还设置有小圆柱管42；在相邻的两个所述大圆柱管41与所述侧板8形成的空隙中还设置有中圆柱管43。

本发明中，所述大圆柱管41与所述大圆柱管41、所述小圆柱管42、所述中圆柱管43、所述上面板2、所述下面板3，以及所述的侧板8的连接处都设置有连接层5；

连接层5根据蜂窝芯层4的材质，可以选择钎焊层、电阻焊层、激光焊层或粘胶层之一。

本发明优选的连接层5是采用焊接方式，钎焊方式对环境变化的敏感度非常低，持久性长。钎焊方式能够使整个结构的强度更加稳定。

优选的方案中，所述连接层5的厚度为0.01mm至2mm。该厚度范围能够确保将六面体与六面体之间紧固成型，即使受到较大应力，也不会产生松动；若小于0.01mm，则牢固性差；若大于2mm，尤其是在焊接过程中，既浪费焊料，又使得焊接时间长，且容易损伤管体。

根据墙板的应用场景，所述大圆柱管41、所述小圆柱管42以及所述中圆柱管43是铝管、钢管、塑料管、陶瓷管或玻璃管之一，上述的材质具有遇水不生锈的特性，可保证大圆柱管的强度。

优选的方案中，所述小圆柱管42可以是圆柱体、圆柱管、三棱柱、六棱柱、八棱柱或三弧面柱体之一的填充连接件。

其中，三弧面柱体421，其横截面剖视图如图10所示，三个弧面与所述大圆柱管41的外周弧度一致，可以完全填充在两两相邻的三个所述大圆柱管41形成的空隙中。

此外，根据墙板的用途，所述上面板2、所述下面板3是金属板、碳板、水泥板、硅酸钙板、石膏板、瓷砖、或陶瓷面板之一的板材。本设计中，金属板为不锈钢、玻璃钢、碳钢、钛钢或铝合金；碳板和金属板具有耐高温、散热快、线膨胀系数低、强度高、耐腐蚀和质量轻等优点，且碳板容易成型，易于加工，成本低。而金属板具有强度大，耐腐蚀的优点。上面板为水泥板、硅酸钙板、石膏板、瓷砖或陶瓷面板时，这些板具有经济耐用，耐腐蚀等特性。

针对不同的大圆柱管41，所述小圆柱管42和所述中圆柱管43可以是实心圆柱体。同时，当大圆柱管41的直径较小时，所述小圆柱管42和所述中圆柱管43的直径区别不大，可以采用同一外径的管材。

所述小圆柱管42的外直径是所述两两相邻的三个所述大圆柱管41形成空隙的最大直径的100%至105%；所述中圆柱管43的外直径是所述相邻的两个所述大圆柱41管与所述上面板2或所述下面板3形成空隙的最大直径的100%至105%。所述小圆柱管42和所述中圆柱管43，优选的是涂覆有钎焊料层，经过挤压和加热，钎焊料层可以将所述大圆柱管41更紧密的结合一体；同时，由于具有一定的压缩量，所述大圆柱管41会产生一定的变形，从而通过所述小圆柱管42更紧密的结合一体。

优选的实施例中，所述大圆柱管41的管壁厚度为0.01mm至3mm；所述上面板2、所述下面板3的厚度介于0.01mm至6mm之间。

将管壁厚度设置于该区间范围内，既实现了轻量化，又降低了导热系数，若低于0.01mm，则会降低整体结构的强度，且管体容易弯折，若高于3mm，则会增大导热系数，且增加材料成本。

将复合板用在不同的场合下，其面板的厚度是不同的，总体而言，设置在上述范围内最佳，若小于0.01mm，则会降低整体结构的强度，且不易加工，若高于6mm，则会增加重量，不易安装和起吊，且增加材料成本。

例如：当将复合板用于制作建筑材料能承重用的柱和梁时，其承受的作用力较大，因此选择相对较厚的面板，上面板和下面板的厚度可以相同，也可以不同。上面板和下面板的厚度根据实际需要而定：需要受拉应力力较高时，受压力较小，则应选择较薄的面板。当将复合板用于制作楼板时，相对于立柱和大梁而言承受的作用力较小，因此整体的厚度相对较小，在保证整体强度的基础上，还减少了自重。

如图4所示，所述蜂窝芯层4的四周设置有侧板8；侧板8可以包围蜂窝芯层4的外侧，有助于将若干块墙板连接一体。上述的侧板结构，一是能够防止管状柱体层受到磨损，二是能够防止最边上的管状柱体产生松动，通过侧板能够与最边上的管状柱体之间产生相互的作用力，不会使管状柱体单独受力而产生松动等现象。

本设计的应用如下：建筑用承重材料，采用本设计的蜂窝结构管板复合板制成。建筑用承重材料包括梁、柱或板。其中：板可以是楼板、内墙板、外墙板、屋顶板等。蜂窝结构管板复合板能够在节省材料的同时，保证整个梁、柱或板自重轻，而重量轻时，对地震的反应能力就小，间接地提高了整个楼层的结构强度，抗震能力强。且由于重量轻，便于安装和起吊，大大降低了建筑工人的劳动强度，提高安全性。

本发明的复合结构墙板，其制造过程是：

步骤一，排管；

将若干大圆柱管41轴向依次排列，然后在夹具作用下用钢带捆扎紧，或者用设备挤压排列好；施以外力将大圆柱管41的接触面相互挤紧压缩，压缩量为0.1%，并防止大圆柱管41之间产生缝隙。

步骤二，涂料；

将若干小圆柱管42和若干中圆柱管43的外周涂覆钎焊料，或者粘胶剂等连结料形成连接层。

步骤三，插管；

将上述步骤二涂覆有连接料的若干小圆柱管42插入相邻的三个大圆柱管41交接处的空隙中；将若干中圆柱管43插入两个大圆柱管41与侧板8形成的空隙中，从而形成蜂窝芯。

由于小圆柱管42的外直径是所述相邻的三个大圆柱管41交接处空隙直径的100%至105%之间，中圆柱管43的外直径是所述两个大圆柱管41与侧板8形成空隙直径的100%至105%之间，因此需要施以外力将小圆柱管42和中圆柱管43插入上述的缝隙中。

步骤四，热熔结合；

根据设计需要，将上述步骤三形成的蜂窝芯，与上面板2、或下面板3、或侧板8之间涂覆钎焊料层组成复合结构墙板；

将上述复合结构墙板进行加热，在氮气保护作用下加热到580度，使钎焊料加热熔化，熔化后的钎焊料使得大圆柱管41、小圆柱管42、中圆柱管43三者之间、以及蜂窝芯与、上面板、下面板或侧板之间均焊接牢固。

优选的，钎焊料采用铝基。钎焊后所形成的钎焊层的厚度为0.5mm。

本设计中，多个复合结构墙板本体连接形成不同尺寸的墙板。如图6至图9所示，侧板8的表面对应设置有若干等距的侧板连接孔81；大圆柱管41的管体的前部、后部分别均匀钻设有四个大圆柱管连接孔411；侧板连接孔81；全部大圆柱管连接孔411均为相同尺寸的椭圆形螺纹，具有一定的伸缩量，且相邻的侧板连接孔81和大圆柱管连接孔411之间的距离相等，以方便后期的安装连接。本设计中，侧板连接孔81之间的距离与大圆柱管41的孔径相等。

如图8至9所示，本设计安装时，针对上下连接结构的两个复合结构墙板本体1连接方式如下：使用螺栓7穿插过一个复合结构墙板本体1中的蜂窝芯层4底部的大圆柱管41的大圆柱管连接孔411、侧板连接孔81，再穿插过下一个复合结构墙板本体1的大圆柱管41的大圆柱管连接孔411、侧板连接孔81，最后使用螺母6将两个上下连接结构的复合结构墙板本体1紧固。

针对左右连接结构的两个复合结构墙板本体1连接方式如下：两个复合结构墙板本体1中的蜂窝芯层4相连接处的两个大圆柱管41的侧面的大圆柱管连接孔411上穿插有螺栓7，再使用螺母6紧固，从而实现左右连接结构的两个复合结构墙板本体1安装紧固。

本设计的应用：本设计适用于制成建筑材料能承重用的楼板、内墙板、外墙板、屋顶板。

本发明所述的一种复合结构墙板及其制造方法，它主要解决蜂窝结构相互联接以及与面材连接的力学问题，让蜂窝结构在轴向抗压、平面抗折弯、径向抗压的力学性能达到最优，同时解决现有蜂窝结构与上、下板之间难以有效高强度连接的问题。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。