一種多層消聲/減振結(jié)構(gòu)及采用3d打印技術(shù)制造該消聲/減振結(jié)構(gòu)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于增材制造及減振消聲領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，人們對消聲/減振材料的需求越來越高，雖然消聲/減振結(jié)構(gòu)材料在現(xiàn)代社會有著廣泛的應(yīng)用，但通用性的消聲/減振材料則很少見?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的消聲/減振材料為橡膠制品如丁基橡膠、纖維制品如纖維毯以及泡沫金屬等，但現(xiàn)有的消聲減振材料在相當(dāng)一部分領(lǐng)域使用受限，如橡膠類材質(zhì)抗沖擊能力差，惡劣環(huán)境下快速老化，失去消聲/減振的能力；纖維類消聲/減振材料耐火能力差且無法在有水的環(huán)境中使用;泡沫減振材料應(yīng)用于消聲/減振領(lǐng)域已取得了長足的進(jìn)步，但由于其受到材料強(qiáng)度的限制以及對機(jī)械波頻率吸收的局限性導(dǎo)致使用受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決常規(guī)的消聲/減振結(jié)構(gòu)材料適用領(lǐng)域狹窄的問題，提供一種多層消聲/減振結(jié)構(gòu)及采用3D打印技術(shù)制造該消聲/減振結(jié)構(gòu)的方法。
[0004]本發(fā)明所述的一種多層消聲/減振結(jié)構(gòu)包括底板(1)、兩個側(cè)板(2)、多層不同高度的縱向分隔板(3)及多個橫向分隔板(4)，所述的底板(1)、側(cè)板(2)、縱向分隔板(3)及橫向分隔板(4)均為金屬基材料，且側(cè)板(2)、縱向分隔板(3)及橫向分隔板(4)上均設(shè)置有多個微孔；
[0005]兩個側(cè)板(2)位于底板(1)的兩側(cè)；
[0006]縱向分隔板(3)與側(cè)板(2)平行，每層縱向分隔板(3)等間距分布在兩個側(cè)板(2)之間，相鄰兩層縱向分隔板(3)之間為橫向分隔板(4)，形成多層不同高度、不同寬度的空腔，且多層空腔的高度和寬度均呈梯度變化。
[0007]采用3D打印技術(shù)制造上述消聲/減振結(jié)構(gòu)的方法為:
[0008]步驟一、測算出實(shí)際工況中噪聲頻率及震動的頻率，采用計(jì)算機(jī)模擬軟件按照實(shí)際工況設(shè)計(jì)出所述多層消聲/減振結(jié)構(gòu)中側(cè)板(2)、縱向分隔板(3)及橫向分隔板(4)上孔的尺寸和孔隙率，以及每層空腔的尺寸；
[0009]步驟二、選取需要增加消聲/減振性能的零件作為基板，對基板進(jìn)行表面處理并將其固定在工作臺上；
[0010]步驟三、采用3D打印技術(shù)將熔融粉末沉積在基板表面，控制熔深，形成側(cè)板(2)和縱向分隔板(3)，然后旋轉(zhuǎn)五軸工作臺，使縱向分隔板(3)偏離重力方向，制造橫向分隔板
(4)，在遇到所設(shè)計(jì)的微孔時，激光暫停、送粉暫停。
[0011]本發(fā)明利用亥姆霍茲共振器原理來起到消聲/減振目的，通過多層的設(shè)計(jì)，人為制造出多個亥姆霍茲共振器，并達(dá)到嵌套的效果，通過多層亥姆霍茲共振器的層層消減、耗散消減噪聲、振動等機(jī)械波的能量。側(cè)板使用多孔設(shè)計(jì)以達(dá)到增強(qiáng)消聲/減振效果的目的。根據(jù)工作現(xiàn)場的實(shí)際工況，通過計(jì)算機(jī)模擬出最合適的消聲/減振結(jié)構(gòu)，使用3D打印技術(shù)精確制造計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)構(gòu)，制備本發(fā)明設(shè)計(jì)的多孔多層梯度式金屬基消聲、減振結(jié)構(gòu)材料。
[0012]本發(fā)明所述的消聲/減振結(jié)構(gòu)吸聲系數(shù)大、空腔尺寸的梯度變化能夠增加消聲/減振結(jié)構(gòu)的吸聲頻率帶寬，能夠適用于多種環(huán)境;采用金屬材料作為基底，使得該消聲/減振結(jié)構(gòu)具備不懼水火、耐高溫、耐腐蝕、清潔無污染、能承受高速氣流的沖擊，不易老化等諸多優(yōu)點(diǎn)。所有這些特點(diǎn)，使本發(fā)明在減振/降噪方面具有廣闊的應(yīng)用前景，適用于建筑、航海、飛行器與動力裝置及運(yùn)輸工具等多種領(lǐng)域。
[0013]采用激光3D打印技術(shù)制造上述消聲/減振結(jié)構(gòu)，能夠有效的實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性，可以根據(jù)實(shí)際工況設(shè)計(jì)消聲/減振材料的結(jié)構(gòu)，并通過不同孔隙結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)寬頻率機(jī)械波的吸收，一次成型，提高了上述消聲/減振結(jié)構(gòu)應(yīng)用的范圍。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述的一種多層消聲/減振結(jié)構(gòu)的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種多層消聲/減振結(jié)構(gòu)，包括底板(1)、兩個側(cè)板(2)、多層不同高度的縱向分隔板(3)及多個橫向分隔板
(4)，所述的底板(1)、側(cè)板(2)、縱向分隔板(3)及橫向分隔板(4)均為金屬基材料，且側(cè)板
(2)、縱向分隔板(3)及橫向分隔板(4)上均設(shè)置有多個微孔；
[0016]兩個側(cè)板(2)位于底板(1)的兩側(cè)；
[0017]縱向分隔板(3)與側(cè)板(2)平行，每層縱向分隔板(3)等間距分布在兩個側(cè)板(2)之間，相鄰兩層縱向分隔板(3)之間為橫向分隔板(4)，形成多層不同高度、不同寬度的空腔，且多層空腔的高度和寬度均呈梯度變化。
[0018]本實(shí)施方式提供的一種多層消聲/減振結(jié)構(gòu)具有吸聲頻率寬、適用范圍廣的特點(diǎn)。通過縱向分隔板(3)及橫向分隔板(4)的科學(xué)搭配組合，制造出對不同工況都有良好適應(yīng)性的消聲/減振材料。每層縱向分隔板(3)及橫向分隔板(4)與空腔形成了亥姆霍茲共振器，多層縱向分隔板(3)及橫向分隔板(4)與多層空腔的組合形成了亥姆霍茲共振器的嵌套效果，提高了消聲/減振效率。在空腔內(nèi)空氣受到噪聲、振動等機(jī)械波擾動時，孔內(nèi)的空氣發(fā)生受迫振動，空腔內(nèi)的空氣形成空氣彈簧效應(yīng)，起到對機(jī)械波能量的耗散作用，以達(dá)到消聲/減振的目的。側(cè)板也采用多孔設(shè)計(jì)以增強(qiáng)消聲/減振效果，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于以薄壁作為支撐，中間配以大量孔隙，效果為實(shí)心金屬與空腔搭配，整個側(cè)板組織極不均勻，在受到機(jī)械波振動時，發(fā)生了應(yīng)變相對于應(yīng)力的滯后效應(yīng)，形成了一個良好的機(jī)械波能量吸收段，達(dá)到了消減噪聲/振動等機(jī)械波能量的效果，起到了消聲/減振的目的。在制造時，按照實(shí)際工況的噪聲、振動情況，采用計(jì)算機(jī)模擬，設(shè)計(jì)出適合現(xiàn)場工況的結(jié)構(gòu)，通過3D打印技術(shù)使多孔側(cè)板及多孔板快速成型，可以高精度復(fù)制計(jì)算的模擬出的高效率消聲/減振結(jié)構(gòu)，使減振/消聲效果達(dá)到最佳。
[0019]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對實(shí)施方式一所述的一種多層消聲/減振結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，所述的多層空腔的高度依次遞減、寬度依次遞增。
[0020]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對實(shí)施方式一和二所述的一種多層消聲/減振結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步