一種大跨度、厚面板的金屬波紋板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種大跨度、厚面板的金屬波紋板及其制備方法：采用單個(gè)熱軋或冷壓成型的帶平臺(tái)芯體，平行焊接至下面板，通過(guò)螺栓將上面板及芯體連接。通過(guò)多層疊加還可組成多層波紋板，選用螺紋孔在次層芯體外部連接方式便于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)及拆卸；不同層的芯體傾斜角可以不同，均在0-90°之間，不同層的波紋拉伸方向可以不同；芯體通孔內(nèi)可以通流體或者填充物質(zhì)；該金屬波紋板多用于大型結(jié)構(gòu)件，可用于多功能化設(shè)計(jì)。該方法設(shè)計(jì)的波紋板性能優(yōu)良，工藝成熟，方法簡(jiǎn)單，便于批量生產(chǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
【專利說(shuō)明】一種大跨度、厚面板的金屬波紋板及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波紋板制備領(lǐng)域，特別涉及一種大跨度、厚面板的金屬波紋板及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]波紋板(Corrugated Board)是一種二維點(diǎn)陣復(fù)合夾芯結(jié)構(gòu)。作為一種輕型點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其特有的高比剛度以及可多功能設(shè)計(jì)引起了全世界的高度關(guān)注。
[0003]波紋板是由芯體外加上下面板組成的三明治夾芯結(jié)構(gòu)，其芯體由代表性單胞在兩個(gè)方向延拓而形成。相對(duì)傳統(tǒng)實(shí)心材料，其具有非常大優(yōu)勢(shì):比強(qiáng)度高、開放結(jié)構(gòu)、可實(shí)現(xiàn)多功能設(shè)計(jì)、質(zhì)量輕、斷裂韌性好。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其可滿足各種設(shè)計(jì)要求，在航空、航天、航海、交通等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。波紋板形成的通道結(jié)構(gòu)使其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)通道功能，這一優(yōu)點(diǎn)使其在具有結(jié)構(gòu)承載及管道設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)中得到了獨(dú)特的應(yīng)用。
[0004]軍事和工業(yè)應(yīng)用表面，與傳統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)相比，具有相同性能的點(diǎn)陣復(fù)合夾芯結(jié)構(gòu)可以減重達(dá)70%。點(diǎn)陣材料輕質(zhì)高強(qiáng)度的特性可以滿足航空、航天、航海等領(lǐng)域的對(duì)于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，在滿足強(qiáng)度要求同時(shí)有效減輕結(jié)構(gòu)的重量。實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模應(yīng)用的前提是大規(guī)模制造技術(shù)的解決。
[0005]對(duì)于金屬芯體同面板的連接，傳統(tǒng)采用激光焊接、釬焊及粘結(jié)技術(shù)等，然而這些技術(shù)具有許多局限性，釬焊對(duì)試件的結(jié)構(gòu)尺寸具有很大限制，不可制造大型結(jié)構(gòu)，而且其焊接面連接強(qiáng)度往往不能保證，激光焊接僅適用于面板較薄的結(jié)構(gòu)，而粘結(jié)技術(shù)的粘結(jié)面強(qiáng)度往往較低，對(duì)外部環(huán)境要求很高?，F(xiàn)有的制造技術(shù)極大地限制了波紋板大規(guī)模的使用，尤其作為大型結(jié)構(gòu)件的使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種大跨度、厚面板的金屬波紋板及其制備方法，以解決大跨度、厚面板的金屬波紋板的制備問(wèn)題，且便于拆卸。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，包括上面板、下面板和若干帶平臺(tái)芯體；所述帶平臺(tái)芯體成V形狀，包括平臺(tái)和對(duì)稱設(shè)置的側(cè)板；平臺(tái)上均勻開設(shè)有若干螺紋孔；所述若干帶平臺(tái)芯體均勻平行分布在下面板上，并與下面板相焊接固定成一個(gè)整體的單層波紋體；上面板上開設(shè)有若干與平臺(tái)上的螺紋孔相對(duì)應(yīng)的螺紋孔，若干螺栓穿過(guò)上面板和若干帶平臺(tái)芯體上對(duì)應(yīng)的螺紋孔，將上面板與若干帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)螺紋固定；其中，面板、下面板和若干帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)相平行，若干帶平臺(tái)芯體的側(cè)板的末端與下面板焊接固定。
[0009]優(yōu)選的，相鄰帶平臺(tái)芯體間的間距等于平臺(tái)的寬度。
[0010]優(yōu)選的，帶平臺(tái)芯體的兩側(cè)板與平臺(tái)的傾斜角為X，30° <X彡90°。
[0011]優(yōu)選的，下面板下部還設(shè)有若干層單層波紋體，相鄰層的單層波紋體的帶平臺(tái)芯體的延伸方向平行或者垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結(jié)合處位于上層單層波紋體的帶平臺(tái)芯體內(nèi)部或外部。
[0012]優(yōu)選的，相鄰層的單層波紋體的帶平臺(tái)芯體的延伸方向平行，上層帶平臺(tái)芯體間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)對(duì)齊；相鄰單層波紋體的螺栓結(jié)合處位于上層單層波紋體的帶平臺(tái)芯體的外部，即螺栓穿過(guò)上層帶平臺(tái)芯體間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)固定連接。
[0013]優(yōu)選的，相鄰層的單層波紋體的帶平臺(tái)芯體的延伸方向垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結(jié)合處位于上層單層波紋體的帶平臺(tái)芯體的外部，即螺栓穿過(guò)上層帶平臺(tái)芯體間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)對(duì)固定連接。
[0014]一種大跨度、厚面板的金屬波紋板的制備方法，包括以下步驟:將帶平臺(tái)芯體平行分布在下面板上，相鄰兩個(gè)帶平臺(tái)芯體間隔設(shè)置；所述帶平臺(tái)芯體成V形狀，包括平臺(tái)和對(duì)稱設(shè)置的側(cè)板；平臺(tái)上均勻開設(shè)有若干螺紋孔；在帶平臺(tái)芯體的兩個(gè)側(cè)板同下面板接觸處采取電弧焊接，將帶平臺(tái)芯體和下面板焊接成一個(gè)整體的單層波紋體；上面板上開設(shè)有若干與平臺(tái)上的螺紋孔相對(duì)應(yīng)的螺紋孔，若干螺栓穿過(guò)上面板和若干帶平臺(tái)芯體上對(duì)應(yīng)的螺紋孔，將上面板與若干帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)螺紋固定。
[0015]一種大跨度、厚面板的金屬波紋板的制備方法，包括以下步驟:所述大跨度、厚面板的金屬波紋板包括若干層單層波紋體；將帶平臺(tái)芯體平行分布在下面板上，相鄰兩個(gè)帶平臺(tái)芯體間隔設(shè)置；所述帶平臺(tái)芯體成V形狀，包括平臺(tái)和對(duì)稱設(shè)置的側(cè)板；平臺(tái)上均勻開設(shè)有若干螺紋孔；在帶平臺(tái)芯體的兩個(gè)側(cè)板同下面板接觸處采取電弧焊接，將帶平臺(tái)芯體和下面板焊接成一個(gè)整體的單層波紋體；在第一層單層波紋體上設(shè)置第二層單層波紋體，用螺栓穿過(guò)第二層帶平臺(tái)芯體間的間隔與第一層帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)進(jìn)行固定連接；依此方法直至固定完成最后一層單層波紋體，在最后一層單層波紋體上安裝上面板；上面板上開設(shè)有若干與最后一層單層波紋體的平臺(tái)上的螺紋孔相對(duì)應(yīng)的螺紋孔，若干螺栓穿過(guò)上面板和最后一層單層波紋體的平臺(tái)上對(duì)應(yīng)的螺紋孔，將上面板與最后一層單層波紋體的若干帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)螺紋固定。
[0016]優(yōu)選的，相鄰層的單層波紋體的帶平臺(tái)芯體的延伸方向平行，上層帶平臺(tái)芯體間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)對(duì)齊；相鄰單層波紋體的螺栓結(jié)合處位于上層單層波紋體的帶平臺(tái)芯體的外部，即螺栓穿過(guò)上層帶平臺(tái)芯體間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)固定連接。
[0017]優(yōu)選的，相鄰層的單層波紋體的帶平臺(tái)芯體的延伸方向垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結(jié)合處位于上層單層波紋體的帶平臺(tái)芯體的外部，即螺栓穿過(guò)上層帶平臺(tái)芯體間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體的平臺(tái)對(duì)固定連接。
[0018]優(yōu)選的，連接螺栓及螺紋孔采用密封螺栓形式，形成密封的波紋空腔，在不同層芯體內(nèi)可填充一定物質(zhì)，如隔熱材料，防爆材料，阻燃材料等，也可通入一定流體，起到特定的作用。
[0019]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]1.在目前工藝條件下，通過(guò)逐層疊加和螺栓連接的方式可以實(shí)現(xiàn)多層波紋板的制作，可實(shí)現(xiàn)厚面板，大跨度金屬波紋板的制備；
[0021]2.該種方法制備的波紋板可以逐層拆卸，維修方便；
[0022]3.該種方法制備的波紋板可作為大型結(jié)構(gòu)件使用，能有效減輕結(jié)構(gòu)重量；
[0023]4.該種方法制備的波紋板可以形成密閉管道，便于進(jìn)行多功能化設(shè)計(jì)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的一種單層波紋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明的一種芯體結(jié)構(gòu)形式的示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明的一種雙層波紋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明的另一種雙層波紋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明的另一種雙層波紋板的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明的波紋板制備方法可以實(shí)現(xiàn)大跨度波紋板的快速制備。
[0030]請(qǐng)參閱圖1至圖5所示，本發(fā)明一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，為單層結(jié)構(gòu)或多層疊加結(jié)果，單層結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)件有:上面板2、下面板4、帶平臺(tái)芯體6、螺栓3。
[0031]如圖1和圖2所示為單層結(jié)構(gòu)，帶平臺(tái)芯體6成V型狀，包括平臺(tái)61和對(duì)稱設(shè)置的側(cè)板62，其采用熱軋或冷壓成型；帶平臺(tái)芯體6的兩側(cè)板62與平臺(tái)61的傾斜角為0° -90°任一數(shù)值，考慮到實(shí)際使用，通常在30° -90°，若為90°，則為通用的U型槽鋼。在帶平臺(tái)芯體6頂端平臺(tái)61處開有均勻分布的螺紋孔1，考慮到密封性，可采用具有密封功能的密封管螺紋。
[0032]如圖2所示，將帶平臺(tái)芯體6平行分布在下面板4上，相鄰兩個(gè)帶平臺(tái)芯體6間距可大可小，本次實(shí)例選取的芯體6間距為平臺(tái)61的寬度。在帶平臺(tái)芯體6同下面板4接觸處采取電弧焊接，將帶平臺(tái)芯體6和下面板4焊接成一整體。焊接應(yīng)保證焊接質(zhì)量，達(dá)到完全接合。
[0033]如圖1所示，在上面板2上開有平行的螺紋孔，上面板2上的螺紋孔同帶平臺(tái)芯體6頂端平臺(tái)61的螺紋孔I 一一對(duì)應(yīng)。如圖1所示，將上面板2覆蓋至焊接完成的帶平臺(tái)芯體6上，用螺栓3將上面板2與平臺(tái)61緊固。即完成了單層波紋板的制備。
[0034]如圖3-圖5所示，該方法可制備雙層波紋板。雙層有幾種不同的典型排列規(guī)則，如圖3所示，上帶平臺(tái)芯體8、下帶平臺(tái)芯體7為完全相同的排布順序，上下一致，下層螺栓結(jié)合處5位于上帶平臺(tái)芯體8內(nèi)；上帶平臺(tái)芯體8、下帶平臺(tái)芯體7與帶平臺(tái)芯體6結(jié)構(gòu)相同。另一種形式如圖4所示，上帶平臺(tái)芯體8和下帶平臺(tái)芯體7相互錯(cuò)位，下層螺栓結(jié)合處5位于相鄰上帶平臺(tái)芯體8的間隔處，與下帶平臺(tái)芯體7的平臺(tái)對(duì)齊，方便逐層拆卸。圖5所示為一種力學(xué)性能最為均衡的排布方式，上帶平臺(tái)芯體8、下帶平臺(tái)芯體7的波紋延伸方向相互正交，下層螺栓結(jié)合處5可位于上帶平臺(tái)芯體8內(nèi)，也可位于上帶平臺(tái)芯體8外部。如圖4所示為較優(yōu)的連接方式，下層螺栓結(jié)合處5位于帶平臺(tái)芯體外部，可進(jìn)行逐層拆卸，便于維護(hù)保養(yǎng)。而圖3所示的連接方式，下層螺栓結(jié)合處位于帶平臺(tái)芯體內(nèi)部，為一次成型，不易拆卸。
[0035]該方法也可制備多層波紋板。推薦采用次下層螺栓結(jié)合處位于帶平臺(tái)芯體外部，便于拆卸維修，以及統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更換部件。
[0036]需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，本發(fā)明不局限以上所給出的實(shí)施例的形式，還可以變換為其他的結(jié)構(gòu)形式。如改變次層螺紋接合處位于芯體內(nèi)非中間位置，將芯體內(nèi)部填充某種物質(zhì)，在芯體內(nèi)通流體，改變平臺(tái)大小等等。只要單層波紋板如本發(fā)明所定義的螺紋連接結(jié)構(gòu)，都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，其特征在于，包括上面板(2)、下面板(4)和若干帶平臺(tái)芯體￠);所述帶平臺(tái)芯體(6)成V形狀，包括平臺(tái)￠1)和對(duì)稱設(shè)置的側(cè)板(62)；平臺(tái)￠1)上均勻開設(shè)有若干螺紋孔(I);所述若干帶平臺(tái)芯體(6)均勻平行分布在下面板(4)上，并與下面板(4)相焊接固定成一個(gè)整體的單層波紋體；上面板(2)上開設(shè)有若干與平臺(tái)￠1)上的螺紋孔(I)相對(duì)應(yīng)的螺紋孔，若干螺栓(3)穿過(guò)上面板(2)和若干帶平臺(tái)芯體(6)上對(duì)應(yīng)的螺紋孔，將上面板(2)與若干帶平臺(tái)芯體(6)的平臺(tái)￠1)螺紋固定；其中，上面板(2)、下面板(4)和若干帶平臺(tái)芯體(6)的平臺(tái)￠1)相平行，若干帶平臺(tái)芯體(6)的側(cè)板￠2)的末端與下面板(4)焊接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，其特征在于，相鄰帶平臺(tái)芯體(6)間的間距等于平臺(tái)(61)的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，其特征在于，帶平臺(tái)芯體(6)的兩側(cè)板(62)與平臺(tái)(61)的傾斜角為X，30° <X彡90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，其特征在于，下面板(4)下部還設(shè)有若干層單層波紋體，相鄰層的單層波紋體的帶平臺(tái)芯體￠)的延伸方向平行或者垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結(jié)合處位于上層單層波紋體的帶平臺(tái)芯體￠)內(nèi)部或外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，其特征在于，相鄰層的單層波紋體的帶平臺(tái)芯體(6)的延伸方向平行，上層帶平臺(tái)芯體(6)間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體(6)的平臺(tái)對(duì)齊；相鄰單層波紋體的螺栓結(jié)合處位于上層單層波紋體的帶平臺(tái)芯體(6)的外部，即螺栓穿過(guò)上層帶平臺(tái)芯體(6)間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體(6)的平臺(tái)固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，其特征在于，相鄰層的單層波紋體的帶平臺(tái)芯體(6)的延伸方向垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結(jié)合處位于上層單層波紋體的帶平臺(tái)芯體(6)的外部，即螺栓穿過(guò)上層帶平臺(tái)芯體(6)間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體(6)的平臺(tái)對(duì)固定連接。
7.一種大跨度、厚面板的金屬波紋板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:將帶平臺(tái)芯體(6)平行分布在下面板(4)上，相鄰兩個(gè)帶平臺(tái)芯體(6)間隔設(shè)置；所述帶平臺(tái)芯體(6)成V形狀，包括平臺(tái)￠1)和對(duì)稱設(shè)置的側(cè)板￠2);平臺(tái)￠1)上均勻開設(shè)有若干螺紋孔(I);在帶平臺(tái)芯體￠)的兩個(gè)側(cè)板同下面板(4)接觸處采取電弧焊接，將帶平臺(tái)芯體(6)和下面板(4)焊接成一個(gè)整體的單層波紋體；上面板(2)上開設(shè)有若干與平臺(tái)￠1)上的螺紋孔⑴相對(duì)應(yīng)的螺紋孔，若干螺栓⑶穿過(guò)上面板⑵和若干帶平臺(tái)芯體(6)上對(duì)應(yīng)的螺紋孔，將上面板(2)與若干帶平臺(tái)芯體￠)的平臺(tái)￠1)螺紋固定。
8.一種大跨度、厚面板的金屬波紋板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:所述大跨度、厚面板的金屬波紋板包括若干層單層波紋體；將帶平臺(tái)芯體(6)平行分布在下面板(4)上，相鄰兩個(gè)帶平臺(tái)芯體￠)間隔設(shè)置；所述帶平臺(tái)芯體(6)成V形狀，包括平臺(tái)(61)和對(duì)稱設(shè)置的側(cè)板￠2);平臺(tái)￠1)上均勻開設(shè)有若干螺紋孔(I);在帶平臺(tái)芯體￠)的兩個(gè)側(cè)板同下面板(4)接觸處采取電弧焊接，將帶平臺(tái)芯體(6)和下面板(4)焊接成一個(gè)整體的單層波紋體； 在第一層單層波紋體上設(shè)置第二層單層波紋體，用螺栓穿過(guò)第二層帶平臺(tái)芯體(6)間的間隔與第一層帶平臺(tái)芯體￠)的平臺(tái)進(jìn)行固定連接；依此方法直至固定完成最后一層單層波紋體，在最后一層單層波紋體上安裝上面板(2);上面板(2)上開設(shè)有若干與最后一層單層波紋體的平臺(tái)￠1)上的螺紋孔(I)相對(duì)應(yīng)的螺紋孔，若干螺栓(3)穿過(guò)上面板(2)和最后一層單層波紋體的平臺(tái)￠1)上對(duì)應(yīng)的螺紋孔，將上面板(2)與最后一層單層波紋體的若干帶平臺(tái)芯體(6)的平臺(tái)(61)螺紋固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種大跨度、厚面板的金屬波紋板的制備方法，其特征在于，相鄰層的單層波紋體的帶平臺(tái)芯體(6)的延伸方向平行，上層帶平臺(tái)芯體(6)間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體出)的平臺(tái)對(duì)齊；相鄰單層波紋體的螺栓結(jié)合處位于上層單層波紋體的帶平臺(tái)芯體(6)的外部，即螺栓穿過(guò)上層帶平臺(tái)芯體(6)間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體(6)的平臺(tái)固定連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種大跨度、厚面板的金屬波紋板的制備方法，其特征在于，相鄰層的單層波紋體的帶平臺(tái)芯體(6)的延伸方向垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結(jié)合處位于上層單層波紋體的帶平臺(tái)芯體(6)的外部，即螺栓穿過(guò)上層帶平臺(tái)芯體(6)間的間隔與下層帶平臺(tái)芯體(6)的平臺(tái)對(duì)固定連接。
【文檔編號(hào)】B32B3/28GK104129110SQ201410366442
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】秦科科, 韓賓, 徐雨, 盧天健, 金峰 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)