[發明專利]金屬蜂窩結構及其制造方法

在審

• 申請號: 201210022564.6
• 申請日: 2012-02-01
• 公開（公告）號: CN102628128A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 阿德里安魯斯·維滕布魯德
• 申請（專利權）人: 阿勒里斯鋁業科布倫茨有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C23C30/00;B32B3/12;B32B7/04;B23K31/02;B23K1/20
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 張淑珍;武玉琴

技術領域

本發明涉及包含至少兩個金屬構件的復合金屬結構，所述金屬構件在釬焊操作中通過金屬波紋夾芯(metallic?corrugated?sandwich?core)至少部分彼此固定。此外，本發明涉及這種金屬蜂窩結構的制造方法。

背景技術

在下文中將會明了的是，除非另作說明，鋁合金牌號和狀態代號(temper?designations)是指由美國鋁業協會(Aluminum?Association)在2010年出版的“Aluminum?Standards?and?Data?and?the?Registration?Records”中的“Aluminum?Association?designations”，這也是本領域技術人員所公知的。

除非另作說明，對于合金組成或優選合金組成的任何描述而言，所指的百分數均為重量百分數。

具有固有開放式芯(例如蜂窩芯)的夾層(sandwich)組件本身是已知的，并用于多個領域中。它們被用于例如：建造用于航空航天旅行、海運的交通工具；以及建造機動車及鐵路。該組件最重要的優勢之一在于比強度和比剛度與重量的比值非常高。

按照由兩個金屬構件形成的表層支持物(skin?support)的類型進行分組，可將夾芯材料區分為兩個主要的組，即均質芯(homogeneous?cores)和結構芯(structured?cores)。均質芯材涉及發泡材料。而結構芯材是由形成孔結構的波紋材料制成的，可再分為兩個主要的組(即：孔開口大體朝向面內方向的波紋芯類型以及孔開口大體朝向面外方向的波紋芯類型)，并為表層提供了雙向支持，還提供了高的面外壓縮性質。

盡管人造蜂窩結構可采用許多其它配置，孔開口朝向面外方向的波紋芯類型通常被稱為蜂窩結構，該名稱來源于它與蜜蜂的蜂窩(一種六角形板結構)的視覺相似性。然而在本領域中，孔開口大體朝向面內方向的波紋芯類型也經常被稱為蜂窩結構。

孔開口朝向面外方向的波紋芯類型可由多種材料制成，例如：由紙或熱塑性塑料制成，滿足低負載應用中的低強度及低剛度；或由鋁或纖維增強塑料制成，滿足高性能應用中的高強度及高剛度。

纖維增強塑料芯的實例在歐洲專利文件EP-2266784-A1(2010年12月29日公開)中已知用于飛行器(aircraft)或直升機，該文件還公開了具有三維弧形形狀的預制體的生產，包括預制體的浸漬、將預制體與蜂窩芯靠攏、并將預制體和蜂窩芯共同硬化。

利用膠粘劑粘合的全金屬蜂窩結構的實例已知于美國專利文件US-4,025,681(1977年5月24日公告)。在蜂窩結構的生產中使用膠粘劑存在若干缺點。這會造成蜂窩結構生產中使用若干額外的加工步驟，包括對金屬表面進行多種化學預處理的步驟。非常重要的是，尤其是考慮到相對低溫的玻璃化轉變溫度，膠粘劑的使用限制了可安全使用該蜂窩結構的溫度上限。并且，具有一些潮氣或其它液體的操作環境可導致所施用的膠粘劑被削弱或軟化，并由此導致芯與金屬構件之間的粘合強度被削弱或軟化。此外，由于膠粘劑粘合作用隨時間減弱，膠粘劑強度的耐久性是有限的。

孔開口朝向面內方向的波紋芯類型的實例已知于美國專利文件US-2003/0223922-A1(2003年12月4日公開)，該文件公開了用于制造催化劑轉化器的金屬蜂窩芯主體的方法和結構。

這種排列的另一個實例已知于美國專利文件US-2004/0217149-A1(2004年11月4日公開)。通過需要施用粉狀釬焊材料的釬焊工藝將已知的蜂窩結構連接到表層支持材料，所述釬焊材料小于形成該蜂窩結構一部分的波紋膜波高的15％。

由于蜂窩夾層材料出色的單位重量性能，它們能夠節約重量和成本，但這種節約必須與生產蜂窩芯中相對較高的成本以及整個生產的復雜性達到平衡。在不損害復合金屬結構完整性的情況下，對低成本、簡化生產方法以及高生產力存在一定需求。

附圖說明

圖1顯示了包含兩個金屬構件的完整復合結構的實施方式，所述金屬構件在釬焊操作中通過由釬焊板制成的金屬波紋夾芯彼此固定；為簡化該附圖，圖1省略了顯示釬焊板上的包覆層(clad?layers)的細節。

圖2顯示了與兩個金屬構件連接之前的釬焊板的波紋芯；這顯示了該金屬波紋釬焊板包含鋁芯層，該鋁芯層兩側都包覆有鋁釬焊包覆層。

圖3顯示了完整復合結構的另一個實施方式，該復合結構包含位于兩個金屬構件內側上的包覆層，所述金屬構件通過波紋板的芯固定在一起。

發明內容