一种高强吸能蜂窝组合结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强吸能蜂窝组合结构及其制备方法，本发明专利技术的高强吸能蜂窝组合结构，采用塑性好、强度高的不锈钢或高温合金来提高吸能蜂窝结构的抗变形能力，先预压缩单块吸能蜂窝结构，再组合钎焊的方式制造吸能蜂窝结构组合件可以有效保证吸能蜂窝结构压缩过程迭代变形的稳定性；采用钎焊方法来保证蜂窝芯格壁间的连接强度，通过多块吸能蜂窝的组合钎焊，来满足大型高速列车、大型船舶及飞机防坠撞结构防撞、吸能方面使用需求。

High strength energy absorbing honeycomb composite structure and preparation method thereof

The invention relates to a high strength energy absorption honeycomb composite structure and a preparation method. The invention has high strength energy absorption honeycomb composite structure, uses stainless steel or high temperature alloy with good plasticity and high strength to improve the anti deformability of energy absorption honeycomb structure, pre compress single block energy absorption honeycomb structure, and then combine brazing to make energy absorption bees. The nest structure combination can effectively ensure the stability of the iterative deformation of the energy absorbing honeycomb structure. The brazing method ensures the connection strength between the cell wall of the honeycomb core, and through the combination brazing of multi energy honeycomb honeycomb, it can meet the needs of the large speed train, large ship and aircraft crash prevention structure.

【技术实现步骤摘要】
一种高强吸能蜂窝组合结构及其制备方法
本专利技术涉及一种高强吸能蜂窝组合结构及其制备方法，属于蜂窝芯的焊接成形

技术介绍
随着高铁技术的不断进步，高铁速度已达到300km/h以上，高铁碰撞事故会造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失，碰撞事故一旦发生，冲击能量一般会几种列车头部，因此对于列车端部的吸能装置的设计显得尤为重要。蜂窝结构一种均匀的正六边形几何形状，可以很好的分散外力，相互支撑，是一种完美的力学结构，作为一种吸能结构有着广泛的应用，其通过芯格壁的迭代变形来吸收能量，起到防撞、抗冲击作用。目前对于高铁列车头部吸能装置一般都采用铝合金的吸能蜂窝结构，常用规格铝合金吸能蜂窝结构抗冲击平台强度一般为10MPa以下，无法满足抗冲击性能要求，采用大密度的铝合金蜂窝结构，由于一般采用胶接方法制造，在高速冲击条件下，胶接界面强度不足，界面容易开胶，导致其不能有效起到吸能、抗冲击作用，为此必须采用强度更高、抗变形能力更好的高温合金吸能蜂窝结构来提高抗冲击性能。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种高强吸能蜂窝组合结构及其制备方法。本专利技术克服了传统铝合金蜂窝抗冲击能力弱，胶接界面强度不足，无法满足高铁高速冲击防撞要求的缺点，提出一种强度更高、抗变形能力更好的吸能蜂窝组合结构，可以更好满足高速列车、大型船舶及飞机防坠撞结构防撞、吸能方面使用需求。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下方案实现：一种高强吸能蜂窝组合结构的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、蜂窝材料为不锈钢或高温合金，芯格为正六边形，蜂窝芯体的波纹带先采用滚轮滚压成形，后采用模具校形方法保证波纹带尺寸精度，采用电阻点焊方法对蜂窝进行拼焊，拼焊过程中在波纹带中间加焊料方式保证每个芯格之间的焊合率；步骤二、将蜂窝芯体1与上面板3和下面板4进行组合装配钎焊方法连接，蜂窝芯体1与上面板3之间以及蜂窝芯体1和下面板4之间均使用镍基焊料2进行钎焊，得到吸能蜂窝结构；步骤三、将钎焊后的单块吸能蜂窝结构采用压力机进行预压缩，再将多个单块吸能蜂窝结构进行组合装配，再进行钎焊后得到最终需求的高强吸能蜂窝组合结构。在一个优选的技术方案中，所述的蜂窝壁厚为0.08mm~0.15mm，蜂窝芯格尺寸为3.2mm~8.0mm，蜂窝高度大于180mm。在一个优选的技术方案中，所述的钎焊温度为1020~1160℃，保温时间10~120min。上述高强吸能蜂窝组合结构的制备方法制备得到的高强吸能蜂窝组合结构。本专利技术的技术效果如下：针对大高度、小芯格蜂窝芯体拼焊过程易产生的错位问题，提出先滚轮成形后校形方法，有效提高了波纹带的成形尺寸精度，提高了蜂窝芯格壁间的连接质量，避免了压缩试验过程的芯格壁界面开焊问题；先预压缩单块吸能蜂窝结构，再组合钎焊的方式制造吸能蜂窝结构组合件可以有效保证吸能蜂窝结构压缩过程迭代变形的稳定性；采用钎焊的不锈钢、高温合金吸能蜂窝结构代替铝合金吸能蜂窝结构，有效提高了吸能蜂窝结构的抗变形能力，抗压缩平台强度达到20MPa以上，是铝合金吸能蜂窝结构的2倍以上。附图说明图1为成形后的波纹带的结构示意图；图2为吸能蜂窝结构的结构示意图；图3为单块吸能蜂窝结构钎焊装配的结构示意图；图4为单块吸能蜂窝结构压缩后的结构示意图；图5为吸能蜂窝结构组合钎焊装配的结构示意图；图6为吸能蜂窝高温合金试验件A压缩应力、应变曲线图；图7为吸能蜂窝高温合金试验件B压缩应力、应变曲线图图中：1-蜂窝芯体、2-镍基钎料、3-上面板、4-下面板。具体实施方式下面结合具体实施例和说明书附图对本专利技术的一种高强吸能蜂窝组合结构及其制备方法作进一步阐述，但本专利技术的保护内容并不限于以下实施例。本专利技术的高强吸能蜂窝组合结构，采用塑性好、强度高的不锈钢或高温合金来提高吸能蜂窝结构的抗变形能力，采用钎焊方法来保证蜂窝芯格壁间的连接强度，通过多块吸能蜂窝的组合钎焊，来满足大型高速列车、大型船舶及飞机防坠撞结构防撞、吸能方面使用需求。具体实施步骤：蜂窝材料选为：不锈钢或高温合金，芯格为正六边形，蜂窝壁厚为0.08mm~0.15mm，蜂窝芯格尺寸为3.2mm~8.0mm，蜂窝高度大于180mm，蜂窝芯体的波纹带先采用滚轮滚压成形，后采用与模具校形方法保证波纹带尺寸精度以减少蜂窝波纹带拼焊时产生的错位，采用电阻点焊方法对蜂窝进行拼焊，拼焊过程中在波纹带中间加焊料方式保证每个芯格壁之间的焊合率；将蜂窝芯体与板料进行组合装配钎焊方法连接，钎焊过程采用镍基焊料进行钎焊，钎焊温度为1020~1160℃，保温时间10~120min。将焊后单块高温合金吸能蜂窝结构采用压力机进行预压缩，再将多个单块高温合金吸能蜂窝结构进行组合装配钎焊方法制造，再进行组合钎焊后得到最终需求的高温合金吸能蜂窝结构组合件。以下结合具体实施例进行详细说明：本专利技术高温合金吸能蜂窝的箔带材料为GH3536，厚度为0.1mm，宽度大于180mm，采用成形设备成形波纹带，采用校形模对波纹带进行校形，如图1所示，保证波纹带尺寸精度，波纹带不得有断裂、偏斜现象；将高温合金箔带表面进行清洗，去除表面油污，采用电阻点焊方法制备蜂窝芯体，蜂窝芯体芯格壁厚：0.1mm~0.15mm，芯格尺寸为3.2~6.4mm，芯格高度为大于180mm，如图2所示，拼焊过程在芯格壁间之间添加非晶态镍基焊料；按蜂窝芯体尺寸大小，采用线切割方法下高温合金板料，将板材表面打磨清洗，去除表面氧化膜、油污等杂质，在装配前采用丙酮清理表面；在高温合金板料焊接面点焊铺0.1mm厚镍基焊料，将蜂窝芯体、板料进行装配，装配过程中应控制蜂窝芯体与板材之间装配间隙小于0.08mm，如图3所示，将装配好的蜂窝夹层试样入真空炉进行钎焊，钎焊温度为1020~1160℃，保温时间为10~120min；采用万能拉伸件压塌单块高温合金吸能蜂窝结构，如图4所示，再打磨单块高温合金吸能蜂窝焊接面，去除表面氧化膜、油污等杂质，在装配前采用丙酮清理表面，再将单块吸能蜂窝结构进行组合装配，如图5所示，然后进入真空炉进行钎焊，钎焊温度为1020~1160℃，保温时间为10~120min。按标准将焊后高温合金吸能结构加工成压缩试样，进行静态压缩性能测试。图6和7为高温合金试验件A和高温合金试验件B的应力应变曲线，从图上可以发现，高温合金吸能蜂窝抗压平台强度稳定，平台强度分别为20.784MPa和20.121MPa。由此可以发现本专利技术的高温合金吸能蜂窝结构的平台强度达到铝合金吸能蜂窝结构的2倍，有效提高了吸能蜂窝结构的抗变形能力。本专利技术主要技术进步点表现在以下几个方面：针对大高度、小芯格蜂窝芯体拼焊过程易产生的错位问题，提出先滚轮成形后校形方法，有效提高了波纹带的成形尺寸精度，提高了蜂窝芯格壁间的连接质量，避免了压缩试验过程的芯格壁界面开焊问题；先预压缩单块吸能蜂窝结构，再组合钎焊的方式制造吸能蜂窝结构组合件可以有效保证吸能蜂窝结构压缩过程迭代变形的稳定性；采用钎焊的不锈钢、高温合金吸能蜂窝结构代替铝合金吸能蜂窝结构，有效提高了吸能蜂窝结构的抗变形能力，抗压缩平台强度达到20MPa以上，是铝合金吸能蜂窝结构的2倍以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强吸能蜂窝组合结构的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、蜂窝材料为不锈钢或高温合金，芯格为正六边形，蜂窝芯体的波纹带先采用滚轮滚压成形，后采用模具校形方法保证波纹带尺寸精度，采用电阻点焊方法对蜂窝进行拼焊，拼焊过程中在波纹带中间加焊料方式保证每个芯格之间的焊合率；步骤二、将蜂窝芯体（1）与上面板（3）和下面板（4）进行组合装配钎焊方法连接，蜂窝芯体（1）与上面板（3）之间以及蜂窝芯体（1）和下面板（4）之间均使用镍基焊料（2）进行钎焊，得到吸能蜂窝结构；步骤三、将钎焊后的单块吸能蜂窝结构采用压力机进行预压缩，再将多个单块吸能蜂窝结构进行组合装配，再进行钎焊后得到最终需求的高强吸能蜂窝组合结构。

【技术特征摘要】
1.一种高强吸能蜂窝组合结构的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、蜂窝材料为不锈钢或高温合金，芯格为正六边形，蜂窝芯体的波纹带先采用滚轮滚压成形，后采用模具校形方法保证波纹带尺寸精度，采用电阻点焊方法对蜂窝进行拼焊，拼焊过程中在波纹带中间加焊料方式保证每个芯格之间的焊合率；步骤二、将蜂窝芯体（1）与上面板（3）和下面板（4）进行组合装配钎焊方法连接，蜂窝芯体（1）与上面板（3）之间以及蜂窝芯体（1）和下面板（4）之间均使用镍基焊料（2）进行钎焊，得到吸能蜂窝结构；步骤三、将钎焊后的单块吸能蜂窝结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳喜山，静永娟，高兴强，苏頔瑶，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11