[發明專利]一種波紋點陣金屬夾芯圓柱殼及其制備方法

有效

• 申請號: 201710354091.2
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107234837B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 韓賓;蘇鵬博;張錢城;趙中南;盧天健;金峰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B32B1/08
• 分類號: B32B1/08;B32B15/01;B32B3/28;B32B7/12;B32B37/12;B32B38/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發明公開了一種波紋點陣金屬夾芯圓柱殼及其制備方法，采用模壓、彎曲的方法制備金屬波紋板，將金屬波紋板在環形波紋模具上固型，制備得到環形金屬波紋芯體，在金屬圓筒模具上分別制備內、外圓筒，將芯體與內、外圓筒膠接或焊接獲得波紋點陣金屬夾芯圓柱殼。相較于傳統單層圓柱殼，波紋點陣金屬夾芯圓柱殼具有更高的強度和能量吸收效率。波紋芯體通孔內可以流通液體或者填充物質，用于圓柱殼的多功能設計。該方法設計制備的夾芯圓柱殼結構性能優良，工藝成熟，便于批量生產，具有廣闊的市場前景。

技術領域

本發明屬于夾芯圓柱殼設計制備領域，具體涉及一種波紋點陣金屬夾芯圓柱殼設計及制備。

背景技術

薄壁圓柱殼由于其高比吸能(～3×104Nm/kg)、高容積效率(0.7～0.8)的優勢，廣泛應用于化工、航空航天、交通運輸及核能設備等諸多民用和國防重要工業領。對于薄壁圓柱殼，提升軸向抗沖擊性能和吸能效率并實現輕量化設計有著非常重要的現實意義和需求。

波紋夾芯殼由波紋芯體與上下面板通過膠接或焊接組成。上下面板的分離提高了波紋夾芯殼的抗彎剛度，而芯體主要承受剪力，提高了結構抗剪能力。以低碳鋼、鋁合金等金屬制備而成的夾芯殼具備高比剛度/強度、高韌性、可發生塑性大變形耗散能量等特點，同時具有成本較低，易于成型的優勢。此外，波紋芯體的通孔內可以流通液體或者填充物質，實現結構的多功能設計。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種將波紋點陣夾芯結構引入圓柱殼的設計制備中，實現承載和吸能等多種功能融合與一身的波紋點陣金屬夾芯圓柱殼及其制備方法。

本發明采用以下技術方案：

一種波紋點陣金屬夾芯圓柱殼制備方法，包括以下步驟：

S1、采用模壓或折疊技術將平整過的金屬板材制成金屬波紋板；

S2、將步驟S1制備的所述金屬波紋板清洗去除油污和銹跡后，在環形波紋模具上固型，連接成一體，脫模得到環形金屬波紋芯體；

S3、將平整過的金屬板材切割，通過表面處理去除油污和銹跡，以直徑114～133mm的金屬圓筒為模具，在其上覆蓋所述金屬板材并連接成一體，脫模分別制成內圓筒和外圓筒；

S4、對步驟S2制備的所述環形金屬波紋芯體和步驟S3制備的所述內圓筒和外圓筒進行表面處理，去除油污和銹跡后拼接，得到波紋點陣金屬夾芯圓柱殼。

優選的，步驟S2和S3中，所述環形金屬波紋芯體、內圓筒和外圓筒采用膠接方式連接，膠接后置于40～60℃烘箱中固化。

優選的，所述膠接采用環氧樹脂膠作為膠結劑。

優選的，所述環形金屬波紋芯體、內圓筒和外圓筒采用焊接方式連接。

優選的，所述焊接采用釬焊方式，真空度為10^-2～10^-3Pa，以1℃/min速度自室溫升溫至900℃保溫10～60min。

優選的，所述環形金屬波紋芯體、內圓筒和外圓筒采用鋁合金、鈦合金或不銹鋼制成。

一種波紋點陣金屬夾芯圓柱殼，包括內圓筒和外圓筒，所述內圓筒和外圓筒之間設置有芯體，所述芯體為環形金屬波紋結構，分別與所述內圓筒和外圓筒間隔形成用于流通液體或填充物質的波紋芯體通孔，所述芯體與外圓筒、內圓筒連接構成波紋點陣金屬夾芯圓柱殼。

優選的，所述芯體中的波紋單胞幾何形狀相同，沿環向均勻分布。

優選的，所述芯體的波紋側板與圓筒切線之間的角度為30°～60°。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：