专利名称：一种柔性的波纹状多层金属薄片防护屏及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种可用作隔热层和隔音层的多层金属薄片和金属薄板结构。
多层金属薄片隔层已使用了多年，如美国专利1,934,174所述。这种金属薄片隔层一般在高温条件下被用作可反射热量的隔层。在这些应用场合，多层金属薄片被模压加工，以在各层之间形成间隔，而且这些叠层被保护在容器内或刚性的盖内，以防止金属薄片叠层在任何部分受到挤压，因为金属叠层的挤压将会降低叠层的绝热值。
美国专利5,011,743公开了一种多层金属薄片隔层，当多层金属薄片的一部分被挤压以形成散热区域时，作为隔热屏的这种隔层其性能得以提高，其中在散热区域，热量汇聚到叠层的隔热部分并通过隔热屏扩散出去。这种多层金属薄片隔热屏是由模压成形的金属薄片叠层形成的，而该模压成形的叠层又是通过对部分叠层进行挤压以形成所需的散热区域制成的。各个层之间相互连接或固定在一起以防止其分离。根据美国专利5,011,743所述的隔热屏和隔音层一般在散热区域被挤压，并被加工成所需的图案。这种多层金属薄片隔热屏在许多领域独立使用时，通常不能提供足够的结构强度。在许多应用领域内，金属薄片隔热屏一般被连接到一个结构支撑件或底座上，以形成在使用中被用作隔热屏或隔音层的成品组件。支撑件一般为金属底座、金属冲压件或金属铸件。这种隔热屏部件可应用于机动车的隔热屏领域。
上述的专利在本说明书中作为参考而被引用。
本发明的一个目的在于提供一种可用作隔热屏和隔音屏的柔性多层金属薄片隔层结构。
根据本发明，这种柔性波纹状的多层金属薄片结构包括被制成波纹状的金属薄片叠层，其中的波纹横贯金属薄片叠层延伸，所有的金属薄片层都具有相同的波纹图案和形状，以使最终成形的叠层为波纹状，或将各个薄片层分别加工成波纹形，最后套装在一起形成叠层。金属薄片叠层的一部分波纹被挤压，以将各个层折叠在一起，从而使各个层相互重叠地固定在一起。由于多层波纹状的锁紧结构既可沿未被挤压和折叠的波纹之波谷或波峰弯曲，又可沿波峰被挤压、折叠以将各个层连接在一起的波纹之间的波谷被挤压和折叠，从而使最终形成的多层波纹状锁紧结构具有可弯曲性。根据层的厚度，层的数量和相互连接的层的压缩程度，波纹的压缩部分还可与锁紧结构的未压缩部分一起弯曲。
本发明的可弯曲波纹状多层金属薄片结构包括至少三个金属层，其中至少两层是厚度等于或小于0.006英寸(0.15mm)的金属薄片层。一般情况下，本发明的可弯曲波纹状多层结构包括至少三层金属薄片，最好包括五层或更多层金属薄片。金属薄片的厚度最好等于或小于0.005英寸(0.12mm)，尤其是对于内层的柔性波纹状多层金属薄片结构而言，其最佳厚度为0.002英寸(0.05mm)。除了多层金属薄片外，在柔性波纹状多层结构的一侧或两侧可选择地设置保护性的外层金属薄板。这种金属薄板的厚度大于0.006英寸(0.15mm)，但其最大约为0.050英寸(1.27mm)。可选的外部保护性金属薄片之厚度可按以下方式选择使其能够被加工成与其它层(这些层可单独加工成波纹形然后套装在一起，或者作为叠层的一部分同时加工成波纹形)具有相同的形状和图案，并被挤压，以作为根据本发明之多层金属薄片结构的一部分与其它层固定接合。保护性外部金属薄片层最好介于约0.008英寸(0.20mm)和约0.030英寸(0.76mm)之间。根据本发明之最佳的柔性波纹状多层金属薄片结构整体由金属薄片制成，每个金属薄片的厚度都等于或小于0.006英寸，而且该最佳结构未使用较重的外部薄片层。
构成本发明之多层结构的一个或多个金属薄片层可设置有凸形花纹或包括其它间隔装置，以在各个层之间形成空间或间隙。即使一些凸起或间隙可能在波纹状金属叠层的成形过程中减少，甚至于在那些波纹被挤压以形成将各个层固定在一起的折叠区域内被整体消除，但就热和声音的隔离和屏蔽性能而言，在多层波纹结构不同部分的层之间的其它间隙还是可以有利地应用于许多领域。但是，即使没有设置使各个层保持间隔的凸起或其它间隔装置，也会由于在多层薄片结构的波纹成形过程中必然产生的皱褶或其它变形而在层与层之间必然形成一些间隙和空间。除层本身内的凸起或皱褶这种形式的间隔装置之外，还可使用单独的间隔装置在层与层之间形成间隙，例如可压缩的薄片部件或网格，或者不可压缩的材料，只要这些间隔装置不干涉波纹状叠层在结构内所需位置上的压缩和折叠，从而锁紧各个层；并且可防止各个层在用于特定的用途时的分离。
当形成有穿过叠层的波纹时，本发明的柔性多层波纹状金属薄片结构是刚性的，或至少能够沿一个方向抗弯，而在其它方向由于叠层可沿波纹的波峰和/或波谷弯曲而保持柔性。多层波纹状结构的可弯曲性使其能够以一定的轮廓形状被用作隔热层和隔音层，具体而言是以弯曲的平面型表面例如导管用作隔热层和隔音层。但是，本发明的多层波纹结构还可通过沿波纹的一个方向上弯曲多层结构及通过弯曲、折叠或压弯波纹的隆起以使结构穿过波纹沿其它方向成形而被加工成任意所需的形状。此外，波纹之间的间隙可被侧向拉伸或挤压在一起，以利于多层波纹状金属薄片结构的成形，从而形成所需的三维形状。例如，通过在金属薄片叠层内形成波纹，然后使叠层加工成形，这种加工成形包括根据成形的需要侧向拉伸或挤压波纹，接着垂直挤压波纹，以折叠波纹并将各个层连接在一起，而使防护层形成所需的形状。
在一个可选择的结构中，本发明之波纹状的多层金属薄片结构可通过挤压穿过波纹的褶皱，从而使褶皱被足够深地挤压成波纹，以沿这些褶皱形成多层结构的弯曲和褶曲而被制造成沿其它方向为柔性的结构。应该知道在形成褶皱从而为本发明之波纹状的多层金属薄片结构提供更大柔性的过程中，形成褶皱的挤压还具有折叠波纹层并将各个层以与上述垂直挤压波纹以锁紧并防止层与层之间分离的相同方式连接在一起的附加功能。这种通过褶皱而产生的层的折叠和锁紧还可被增加到或替代上述折叠和锁紧各个层的波纹的初步挤压。根据成品所需的柔性和隔热、隔音性能，这种褶皱从刀刃般锐利的褶皱穿过波纹到达平直的扁平条带可具有任意所需的宽度，而且可穿过波纹具有任意所需的方向。
本发明提供一种通过首先形成金属薄片叠层而制造柔性波纹状金属薄片结构的方法。每个金属薄片层都可选择地单独设置有凸起、褶皱和波纹(例如与多层产品的主要波纹相比，具有非常小的周期和高度的波纹)或包括其它间隔装置，以在层与层之间形成间隙。接着，金属薄片叠层可作为一个整体结构被加工成波纹形，这种加工可使用传统的金属波纹加工方法和设备来完成。在叠层内形成波纹之后，波纹的一部分被挤压，以使各个层相互折叠，从而使各个层连接在一起。层与层的连接可防止层的分离，同时通过沿波纹之波峰和波谷或沟槽的弯曲而使多层金属薄片波纹叠层沿波纹保持可弯曲性。波纹被挤压以使层折叠并连接在一起的那部分可以是形成具体产品所需的波纹部分或区域，但应该在搬运和使用过程中足以防止层与层之间的分离。例如，在许多应用场合下，波纹状叠层的棱边最好被压缩，从而使金属薄片层被折叠并围绕周边或沿至少多层波纹金属薄片叠层的一条棱边相互连接。根据多层金属薄片结构的最终用途，也可以使用其它波纹。例如，可能需要将波纹的内部部分挤压成平行于多层条带边缘的条带，从而使各个层被折叠并在波纹状多层金属薄片结构的内部部分内相互连接在一起，从而在波纹状结构内留下未被挤压的边缘。或者，也可以沿每个波纹的整个长度或大部分长度周期性或交变压缩波纹，从而使一定比例的波纹被挤压，以使各个层折叠并连接在一起，同时其它波纹的整个长度保持不被压缩。
本领域的技术人员可根据结构所需的特性选择波纹的形状。例如，波纹可以是正弦形、正方形、矩形、半圆形或其它合适的波纹形状。波纹的尺寸、高度、宽度和间隙可以是均匀规则的，也可以是不均匀、不规则的，只要波纹按照以下方式设计当所选波纹的所选部分被挤压时，各个层在波纹挤压的作用下立即折叠并连接在一起。类似地，使各个层产生变形并固定在一起的折叠之形状可根据通过本发明之方法制成的最终柔性波纹状多层金属薄片产品所需的连接性能来进行选择和设计。
本发明的柔性多层金属薄片结构可应用于许多领域，但最好用于隔热和隔音领域，尤其是用于汽车上的隔音和隔热结构。本发明的柔性多层金属薄片结构可被用作隔热材料，但最好用于热屏蔽领域，用于传递和散发热源或过热点的热量。由于多金属层良好的侧向传导性，使得热量可以从柔性多层金属薄片结构内的过热点或其它位置上有效地侧向传导，热量可被多层金属薄片所吸收并散失到温度低于过热点之热源温度的周围环境中。可以预见在根据本发明的波纹状多层金属薄片结构中，热量将沿最短的传导路径最容易、最快地传导，其中最短的路径沿波纹的沟槽之长度方向延伸。热量沿穿过波纹沟槽的方向即沿或穿过波纹的波峰和波谷方向较缓慢地传导。热量将以更快的速度沿上述由压缩区域和折缝区域形成的路径传导，在该区域内波纹的波峰和波谷基本变平。由于具有这些特性，因此本领域的人员可以容易地设计出根据本发明的波纹状多层金属薄片热防护层，以通过沿所需和特定的方向侧向传导和散热实现屏蔽和隔离热源。类似地，由于波纹状多层金属薄片结构的减振和吸声特性，使得本发明的柔性多层金属薄片结构可被作用隔音屏。对于声学而言，本领域的技术人员应该清楚可在波纹状金属层之间设置另外的材料层。所述材料可以是塑料薄膜、粘接剂、纤维和其它材料，尽管这些可替换的材料可能不适用于一些隔热或热屏蔽领域，但这些材料可用于增强多层波纹状金属薄片结构的吸声性能。
本发明的波纹状多层金属薄片结构为将这种结构应用于热和声音的屏蔽及隔离领域提供了两个优点。首先，由波纹所产生的可弯曲性便于将本发明的柔性波纹状多层金属薄片结构定位于所需的位置上。由于形成上述穿过波纹的纵向折缝而产生的附加柔性提供了更大的可弯曲性，或者在各个层连接在一起之前形成波纹状的金属薄片叠层可使本领域的人员能够根据所需不同形状的热屏蔽或声音屏蔽利用本发明的结构。由本发明的波纹状多层金属薄片结构产生的第二特性在于根据本发明形成的柔性波纹状多层金属薄片结构具有极高的垂直强度和承载性能。当所选的波纹部分被挤压以使各个层形成折叠并连接在一起之后，波纹剩余的未压缩部分将支承垂直载荷并展示出高于金属薄片所具有的耐压缩性能。这种承载性能使得本发明的柔性波纹状金属薄片结构作为汽车车厢内地毯下的隔热屏和隔音屏尤其有用。根据本发明的波纹状金属薄片结构可被设置于汽车底盘与车厢地毯之间，以吸收和散发底盘下过热点热源例如催化式排气净化器或排气系统的热量，并吸收和降低噪音，例如路面噪音。本发明波纹形的多层金属薄片结构在地毯下提供了足够的耐压缩和抗冲击特性，以使波纹状金属薄片结构能够在由于乘客踏在地毯上而产生的垂直载荷作用于波纹状金属薄片结构上的一般应用中保持其波纹形状及其隔热和隔音性能。
本领域的技术人员应该理解根据本发明的柔性波纹状多层金属结构可设置有厚度大于0.006英寸的金属薄板，而不使用厚度等于或小于0.006英寸的金属薄片层。这种柔性的波纹状多层金属薄板结构可以相同于多层金属薄片结构的方式被制成，并可在某些最终应用领域内产生更高的强度和抗振性能。
图1为被制造成波纹形的多层金属薄片叠层的立体视图；图2为波纹状金属薄片叠层之棱边部分的局部立体视图；图3为通过挤压波纹而使各个层折叠和连接在一起的另一形状的剖视图；图4示出了波纹的附加折缝，这种折缝产生了穿过波纹之纵向和横向的柔性；图5为沿对角线凸起的多层金属薄片条带用于导管绝热材料的立体视图；图6为将本发明之波纹状多层金属薄片结构应用于汽车上的视图。
本发明采用金属薄板波纹成形工艺来形成柔性的波纹状多层金属薄片和金属薄板结构。传统的金属波纹成形工艺，例如在本说明书中作为参考引用的授权给Noakes等人的美国专利3,966,646和授权给Bullock等人的美国专利4,810,588中所公开的那样，这种传统工艺可用来形成用于本发明之多层金属薄片结构的波纹。尽管Bullock等人的专利涉及非套装式的波纹状金属薄片层，但应该清楚也可采用类似于Noakes等人的波纹成形工艺及其它本领域公知的方法形成本发明之多层金属薄片结构的波纹。在本发明的实践中，最好首先制造出所需层数的金属薄片叠层和金属薄板叠层，各个层中可包括凸起或其它用于在层与层之间形成所需间隙或间隔的间隔装置。接着，金属薄片叠层作为一个整体结构被加工成波纹形，以同时在所有叠层内形成波纹。接下来，波纹状的金属薄片叠层在所选的波纹区域或部分受到挤压，以当波纹在所选区域被挤压成基本变平的状态时，使叠层内的各个层相互折叠并连接在一起。通过本发明制成的成品就是一种多层金属薄片结构，其中所有的层都在波纹的挤压部分内折叠并连接在一起，从而将整个结构固定在一起，而且由于在波纹的波峰和/或波谷区域内的可弯曲性，多层金属薄片结构仍可保持柔性。
在制成本发明之结构的另一方法中，各个金属薄片层和金属薄板层可分别被加工成波纹形，然后将其叠加并套装在一起，形成预先加工成波纹形的单个薄板的叠层。这些波纹可具有规则或不规则的形状、周期等等，只要每个薄板都可与其它薄板套装在一起，从而能够挤压和折叠波纹状的叠层，以将各个层连接在一起。接着，套装在一起的波纹状薄板叠层可能在波纹的某些部分上受到挤压，以将各个层折叠和连接在一起，从而形成本发明的波纹状多层金属薄片结构。可在一层或多层上设置凸起，或者设置有凹坑、卷曲、波纹(沿非套装的方向或不同于相邻层的花纹)或其它地形轮廓，目的是在各个层之间形成间隙或间隔。当金属薄片设置有这种凸起或间隔装置以形成间隙时，可以理解在波纹加工过程中，通常可除去或至少减少凸起或间隔装置的一部分，以形成根据本发明的波纹状多层金属薄片结构。应该认识到当多层预制叠层上的部分波纹被挤压，以将各个层折叠并连接在一起时，在这些挤压区域内凸起和其它间隔装置基本或完全被除掉。但在许多应用领域内，还需要设置这样的凸起或间隔装置，以在各个层之间形成间隙，由于在未被挤压并连接在一起的波纹区域内的层与层之间存在间隙，因此提高了本发明之柔性波纹状多层金属薄片结构的隔热、隔音及热屏蔽、声音屏蔽性能。
参照附图，对本发明作出进一步说明。图1示出了金属薄片(1)的叠层(10)，该叠层(10)以薄板叠层的形式被加工成波纹形，以穿过薄板叠层沿横向形成波纹(2)。一个或多个薄板内可设置有预先成形的可选凸起(7)，以在薄板(1)层之间形成最佳间隙或间隔。波纹可被设计和选择成任意的形状，正弦形、半圆形、正方形、矩形等等，这些形状适合于形成有用的波纹，而且这些波纹可被挤压以将金属薄板折叠连接在一起形成本发明。本领域的技术人员可根据成品所需的性能、经济性和在叠层内形成波纹的设备选择波纹的高度、周期或波纹之间的距离。可通过传统的金属波纹成形方法和设备，例如上述的美国专利3,966,646，在金属薄片叠层内形成波纹。本领域的技术人员应该理解每个薄板都可分别被加工成波纹状，然后将这些波纹状的薄板叠加、套装在一起，以形成可用于本发明的波纹状金属薄板叠层。类似地，本领域的技术人员也可制成金属薄板的叠层，例如四层0.002英寸的金属薄片，然后将金属薄片叠层加工成波纹形。本领域的技术人员可以单独将一外壳薄板例如0.010英寸厚的薄板加工成波纹形，然后将外壳薄板与波纹状金属薄片叠层套装在一起，从而形成可用于本发明之结构的波纹状多层金属薄片叠层。应该理解在本发明的波纹状多层金属薄片和金属薄板的结构中不必将所有的层都套装在整个结构中。由于需要通过挤压波纹状叠层来将各个层连接在一起，因此这些层需要在那些位置(挤压位置)上套装在一起，但是还可能需要使各层内的波纹不相互套装的结构部分或区域。本发明的波纹状产品可用于对绝缘值(insulation value)要求非常高的条件下或其它条件下。
图2为图1所示的波纹状金属薄片叠层之棱边的部分立体视图，该图示出了波纹(2)的挤压如何将各个层折叠并连接在一起。在该图中，波纹在边缘区域(5)被挤压成区域(26)内的欧米加(Ω)形，在区域(26)内，各个层折叠在一起并将各个层连接成叠层。也可以使用其它形状的折叠，例如“T”形、“L”形或蘑菇形。波纹的这种挤压可沿图示的叠层之边缘进行或在叠层内部进行，或者既在叠层棱边进行也在叠层内部进行，这样就可在各个层之间形成足够的连接，以防止各个层在成品的使用过程中分离。图2示出了固定在波纹区域内并在各个层之间形成间隙的可选凸起(7)和位于区域(5)内的平直凸起(7a)，其中波纹在区域(5)内被挤压。图2还示出了本发明之多层金属薄片结构的特性。通过使多层波纹状连接结构能够沿横向和纵向弯曲，例如沿波纹(2)之间的波谷(24)以及当整个结构弯曲时，由于波峰与波纹之平直区域(26)之间的过渡部分也可在一定程度上在波纹(2)的波峰(23)处弯曲，而使该结构具有可弯曲性。
图3以剖视图的形式示出了通过部分波纹的挤压而将各个层折叠并连接在一起的另一种形状。波纹状的多层金属叠层被挤压，以形成平直区域(36)，从而折叠并连接各个层。波谷区域(34)存在于波纹的挤压部分与未挤压的部分之间，以使各个层相互连接的成品波纹结构具有可弯曲性。尽管已经示出了两个实施例，但本领域的技术人员应该清楚将各个层折叠并连接在一起以形成根据本发明之其它形状的柔性的一体结构也落入本发明的范围内。
图4示出了本发明之柔性波纹状多层结构的另一实施例，其中穿过薄板叠层横向延伸的平行波纹(42)在边缘区域(46)被挤压，并通过纵向延伸的折缝(44)而形成褶皱，折缝(44)与波纹(42)一起形成多层结构沿折缝(44)或沿波纹之间的波谷弯曲和折曲的能力，从而使本发明的波纹状多层金属薄片结构具有更大的可成形性(shapability)。折缝(44)可以任意角度穿过波纹延伸，这是产品具有柔性和成形性所必需的条件。折缝(44)可通过使根据图1形成的波纹叠层第二次经过相同(或不同)的波纹装置而形成，但与第一次相比，第二次是以90°穿过波纹装置的。如果使用相同的波纹装置完成第二次穿过，而且第二次以90°横穿，那么折缝(44)之间的间距将会与波谷(34)之间的间距相同。在本发明的启示下，本领域的技术人员应该清楚第二次横穿波纹的间距和角度的变化，而且本发明还可包括以不同的角度和/或间距及波纹周期第三次穿过波纹。
图5示出了本发明的又一实施例，其中波纹(52)以直角或斜角沿金属薄片叠层的整个宽度上成形，同时波纹在棱边区域(56)处被挤压，以将各个层连接在一起。具有倾斜波纹的本发明之波纹状多层金属薄片相互连接的结构可以被卷绕成重复的部分(直角情况下)或以螺旋线卷绕在热、冷或低温导管(58)上，多层金属薄片叠层在该结构中的波纹之波峰或波谷处弯曲，以利于将本发明的多层结构卷绕在导管上，并使波纹(52)平行导管的轴线定位。
图6为图4所示之防护层用于汽车(60)之底板上的示意图。防护层(41)可通过机械连接或通过粘接而被用于车厢底盘或底板(61)的下表面上。应该理解防护层，例如图4所示的防护层(41)以及任意所需形状的波纹状多层金属薄片防护层可根据本发明被设计成形，以装配到汽车底板的任意所需部分上，或装配到汽车发动机室的防火隔板上或装配到其它区域内。因为本发明之效率高、重量轻、可回收的防护层可被设计成可在汽车的任意所需位置形成所需的隔热层和隔音层组合，因此根据本发明制成的防护层可通过粘接或其它机械连接有利地连接到汽车的一些部分上，目的是形成一个一体的主体或底盘部分。应该理解通过机械连接或粘接可将本发明的多层金属薄片防护层直接连接到汽车所需的区域和部件上，而且波纹状多层金属薄片防护层的可弯曲性及根据本发明的启示制成的部件也使这种直接连接成为可能。
本领域的技术人员可根据需要对波纹进行挤压以将各个层折叠并连接在一起。挤压波纹的最佳方法和装置是使用挤压工具，例如象橡胶或塑料这些的弹性部件可用于挤压波纹，以将波纹折叠成欧米加形、“T”形、“L”形、蘑菇形或其它形状，以连接各个层。使用橡胶挤压部件的一个优点在于波纹可被充分挤压，以将各个层折叠并连接在一起，而被挤压的区域仍保持柔性，其柔性要大于在极大压力作用下挤压部分被压平时的柔性。或者，也可以使用金属、塑料、木材或其它挤压部件来完成波纹的挤压，从而将金属薄片叠层折叠并连接在一起。参照图4，还可通过任何所需的方法和挤压部件或波纹装置形成纵向折缝，可沿整个波纹挤压该折缝，以使多层结构具有柔性。本领域的技术人员应该理解根据挤压的型式，及在穿过波纹的纵向折缝的情况下，成品所需的柔性，挤压部件可以是一个平直的部件、一个V形部件或一个刀刃式的部件。被挤压以将各个层折叠并连接在一起的波纹部分可位于任何所需的位置上，例如位于多层结构的边缘或位于多层金属薄片结构的内部。本领域的技术人员应该清楚，在本发明的启示下，对于具体的产品设计而言，可对使各个层形成合适的折叠和连接的挤压区域进行任意组合或构造。当需要时，多层结构的边缘部分可在波纹状的未挤压状态下开口，而且波纹的内部部分被挤压，以将各个层连接起来。或者，边缘部分除了可被挤压外，还可被折叠、辊压、弯曲、折曲或加工成任何所需的花纹。在某些应用领域，折叠或折曲边缘可用于形成装配金属构件的位置，例如当将多层结构连接到汽车底板上时。这样，就可以清楚，除波纹的挤压以将各个层折叠并连接在一起之外，各个层还可通过其它方法被连接，例如可被钉、夹或用螺栓固定到其它结构件上，以用于最终的使用。
对于本领域的技术人员而言，本发明之叠层所用的材料可包括铝、不锈钢、铜、类似的金属薄片和金属薄板、塑性镀层金属薄片和薄板、层状金属、上述材料与其它金属的合金及可以塑性变形并可永久变形的金属材料。除金属外，还可在本发明之两个或多个金属薄片层之间设置其它材料的夹层。例如，塑料薄膜、粘接层、粘接剂上的泡沫、涂层等等可包括在金属薄片层之间，尤其是在需要隔音的应用场合。所采用的金属层及其它层的厚度决定于最终的使用场合。多层结构最好主要由厚度等于或小于0.006英寸的金属薄片制成，具体而言，五层结构中的至少三个内部层为金属薄片，例如厚度为0.002英寸厚的金属薄片。所有薄片结构的外层通常要求厚度为0.005至0.006英寸的较重的金属薄片。类似地，当外层要求为保护层时，其可以是厚度为0.010甚至为0.050英寸的金属薄片。为此，还应该认识到本发明之柔性的波纹状多层金属结构可以是完全由厚于金属薄片的金属薄板层制成的非薄片型结构，即厚度超过0.006英寸的金属薄板。例如，根据本发明的柔性波纹状多层金属结构可用五层厚度为0.010英寸的金属薄板制成。
本领域的技术人员可根据所需的柔性、最终制成的波纹状柔性成品所要求的垂直强度、隔音要求等选择层的数目及各个层的厚度。各种不同金属薄片层的厚度可在0.0008至0.006英寸的范围内变化，对许多应用而言，0.002英寸和0.005英寸的金属薄片是最佳的。当使用较重的薄板时，尤其是当其被用作顶部薄板或保护性外部薄板时，金属薄板的厚度可大于0.006英寸，最大可达到0.050英寸，最佳顶部薄板或外部薄板的厚度为0.010英寸至约0.030英寸或0.050英寸。用于形成本发明之柔性波纹状多层金属薄片结构的层数和层厚之组合的一些实例如下(以密耳为单位，1密耳＝0.001英寸)10/2/2/2/5；5/2/2/2/4；10/2/210；5/2/2；5/0.8/0.8/5及0/2/0.8/0.8/2/5。非薄片型金属薄板结构的实施例为10/8/8/8；30/10/10/10/30；8/8/8；及50/8/8/10。可用于本发明的材料最常用的是铝和不锈钢，但本领域的技术人员应该清楚其它有用的材料包括铜、锡、电镀薄板、黄铜等也可用于本发明。本领域的技术人员根据特定的用途、特定的成形方法和模具的结构及所使用的具体材料能够很容易地选择出材料、金属薄片和金属薄板厚度的合适组合。防护层或部件的总厚度不仅依赖于层的数量、层的厚度和层与层之间的间隙，而且还决定于预制件或珠状预制件的可成形性和可模锻性，以形成最终所需的成形件和工程件。厚度将从0.010英寸至0.25英寸，或者还要大一些。
在本发明的启示下，本领域的技术人员应该清楚根据本发明，不使用金属薄片，仅使用厚度大于0.006英寸的金属薄板就可制造出防护层和部件。这样的结构之实例包括10/7/10；20/10/10/10；30/8/8/8等，这些层被选择，以利用本发明所公开的多层金属薄片预制件的成形方法生产出合适的造型和花纹。
本领域的技术人员可设计和选择出本发明之波纹状多层金属薄片/金属薄板结构的总厚度，以满足隔热屏和隔音屏的要求。例如，通常当其用于地毯下时，可使用10/2/2/5密耳的层结构，同时波纹的高度满足整个结构从波纹底面到顶面的总的垂直厚度为约3mm至约4mm的条件。
如上所述，本发明的柔性波纹状多层金属薄片和金属薄板结构可用于隔热和散热，还可用于隔音屏。在这些应用中，本发明的结构可被制造成任意所需的形状和构造，以用于任何所需的用途。例如，如图5所示，当这些结构被卷绕时，可将其设计和应用到热的排气管上；这些结构也可被制造成与汽车车厢底板下侧的形状相一致的较大形状的薄板，或者可被制造成于汽车隔火板之形状相一致的形状。在这些应用中，本发明的结构既可绝缘，又可以沿横向将过热点之热源的热量传导到低温区域，热量在低温区域被吸收或扩散到邻近本发明之多层金属结构的周围环境中。如上所述，本发明之柔性的波纹状多层金属薄片结构可被安装于汽车车厢的地毯下，以将源于废气和催化式排气净化器并可能加热车厢底板区域之热量传导和扩散出去。这样的应用还具有隔音的效果。本领域的技术人员应该清楚使用普通的机械连接件，例如夹子、螺栓、螺钉等等就可实现本发明之柔性波纹状多层金属结构的连接。粘接剂连接，例如树脂涂层是将本发明的结构装配到机动车或汽车上尤其是装配到汽车底部上例如装配到车厢底盘的底面上的最佳方法。当在特定的用途条件下需要其它材料时，还可将本发明的波纹状多层金属薄片和金属薄板结构叠压到其它材料上或置于其它材料之间，这些材料可以是金属、纤维、塑料等等。例如，本发明的波纹状多层结构可包括平滑的金属薄片或金属薄板层，或通过粘接或机械连接设置于该结构一侧或两侧的凸出、非波纹状的金属薄片或金属薄板，以提供所需的结构强度或屏蔽性能。本领域的技术人员应该清楚本发明的结构还可应用于其它不属于机动车和汽车的领域内，例如用作火炉的衬板等等。在各种不同的隔音领域，要求在结构的一层或多层上设置一些孔，以提高该结构的吸音和减振能力。这种孔可与凸起一起形成，例如可将孔设置于金属薄片上凸起所在的位置上。或者，在该结构的某些层或所有层上沿波纹的顶部隆起成排设置。
在本发明的启示下，本领域的技术人员应该清楚制造本发明之结构的其它方法及最终的用途设计。
权利要求
1.一种柔性的多层金属薄片结构，其包括至少两层金属薄板，所述的层是厚度等于或小于0.006英寸(0.15mm)的金属薄片；其中两层金属薄板为波纹形并以叠层套装在一起；波纹状叠层的一部分被挤压以形成各个层的联锁折叠。
2.根据权利要求1所述的柔性多层金属薄片结构，还包括一波纹状的第三金属薄板，该薄板与所述的两层金属薄片板套装并互锁在一起。
3.根据权利要求1所述的柔性多层金属薄片结构，其特征在于波纹在穿过波纹的折缝处被挤压，从而通过在折缝处弯曲波纹状叠层而使所述结构具有柔性。
4.根据权利要求1所述的柔性多层金属薄片结构，还包括一间隔装置，以在层与层之间形成间隙。
5.一种制造柔性多层金属薄片结构的方法，包括形成至少两层金属薄片的叠层，所述的层为厚度等于或小于0.006英寸(0.15mm)的金属薄片；穿过金属薄片形成波纹，从而使各层上的波纹被套装成叠层；挤压金属薄片叠层内的一部分波纹，以形成所述层的折叠并将所述层互锁在一起。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述叠层包括一第三金属薄板。
7.根据权利要求5或6所述的方法，还包括穿过波纹形成折缝，以产生将所述的层连接在一起的挤压，并可通过折缝处的弯曲形成所述结构的可弯曲性。
8.根据权利要求5或6所述的方法，还包括穿过第一波纹形成第二波纹，以产生将所述的层连接在一起的挤压。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述叠层包括间隔装置，以在层与层之间形成间隙。
10.一种制造柔性多层金属薄片结构的方法，包括制成单个的波纹状金属薄板；形成所述波纹状金属薄板的套装叠层，其中所述叠层包括至少三层金属 薄板，其中至少两层是厚度等于或小于0.006英寸(0.15mm)的金属薄板；对金属薄板叠层内的一部分波纹进行挤压，以形成所述层的互锁折叠。
11.根据权利要求10所述的方法，包括穿过波纹形成折缝，以通过折缝处的弯曲形成所述结构的可弯曲性。
12.一种柔性多层金属薄板结构，其包括至少两层金属薄板，每层金属薄板的厚度都大于0.006英寸(0.15mm)；其中两层金属薄板以套装波纹的形式被加工成波纹形；波纹的一部分被挤压以形成各个层的互锁折叠。
13.根据权利要求12所述的柔性多层金属薄板结构，还包括一波纹状的第三金属薄板，该薄板与所述的两层金属薄片板套装并连接在一起。
14.根据权利要求12所述的柔性多层金属薄板结构，还包括一间隔装置，以在层与层之间形成间隙。
15.一种制造柔性多层金属薄片结构的方法，包括制成至少两层金属薄板的叠层，每个金属薄板层的厚度都大于0.006英寸(0.15mm)；穿过金属薄板叠层形成波纹，从而使各层上的波纹被套装成叠层；挤压金属薄板叠层内的一部分波纹，以形成所述层的互锁折叠。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于所述叠层包括一第三金属薄板。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括穿过所述波纹形成折缝，以通过折缝处的弯曲形成所述结构的可弯曲性。
18.一种制造柔性多层金属薄片结构的方法，包括制成单个的波纹状金属薄板；形成所述波纹状金属薄板的套装叠层，其中所述叠层包括至少两层厚度大于0.006英寸(0.15mm)的金属薄板；对金属薄板叠层内的一部分波纹进行挤压，以将波纹状的层折叠成相互连接的波纹。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于所述叠层包括一第三金属薄板。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括穿过所述波纹形成折缝，以通过折缝处的弯曲形成所述结构的可弯曲性。
全文摘要
一种柔性的波纹状多层金属薄片或金属薄板结构可通过将金属薄片层(1)的叠层(10)加工成波纹形,接着对金属薄片层部分(26)进行挤压,从而将各个层折叠成相互覆盖的形式,以将各个层连接在一起的方法被制造而成。这种波纹状相互连接的多层金属薄片结构可在汽车、设备、结构和其它方面用作隔热屏和隔音屏。这种金属薄板或金属薄片层可包括凸起(7)或其它形状,以在各个层的部分加工成波纹形并相互连接在一起后,在其间形成间隙。
文档编号B21D39/02GK1263498SQ98807122
公开日2000年8月16日 申请日期1998年6月5日 优先权日1997年6月9日
发明者G·威廉·拉格兰, 雷蒙德·E·拉格兰, 克里斯托弗·V·拉格兰 申请人:Atd公司