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：采用單個熱軋或冷壓成型的帶平臺芯體，平行焊接至下面板，通過螺栓將上面板及芯體連接。通過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準化設計生產及拆卸；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；芯體通孔內可以通流體或者填充物質；該金屬波紋板多用于大型結構件，可用于多功能化設計。該方法設計的波紋板性能優良，工藝成熟，方法簡單，便于批量生產，具有廣闊的市場前景。
【專利說明】一種大跨度、厚面板的金屬波紋板及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種波紋板制備領域，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】
[0002]波紋板(Corrugated Board)是一種二維點陣復合夾芯結構。作為一種輕型點陣結構，其特有的高比剛度以及可多功能設計引起了全世界的高度關注。
[0003]波紋板是由芯體外加上下面板組成的三明治夾芯結構，其芯體由代表性單胞在兩個方向延拓而形成。相對傳統實心材料，其具有非常大優勢:比強度高、開放結構、可實現多功能設計、質量輕、斷裂韌性好。通過優化設計，其可滿足各種設計要求，在航空、航天、航海、交通等領域具有廣闊的應用前景。波紋板形成的通道結構使其內部實現通道功能，這一優點使其在具有結構承載及管道設計的結構中得到了獨特的應用。
[0004]軍事和工業應用表面，與傳統的金屬結構相比，具有相同性能的點陣復合夾芯結構可以減重達70%。點陣材料輕質高強度的特性可以滿足航空、航天、航海等領域的對于輕質結構的設計要求，在滿足強度要求同時有效減輕結構的重量。實現其大規模應用的前提是大規模制造技術的解決。
[0005]對于金屬芯體同面板的連接，傳統采用激光焊接、釬焊及粘結技術等，然而這些技術具有許多局限性，釬焊對試件的結構尺寸具有很大限制，不可制造大型結構，而且其焊接面連接強度往往不能保證，激光焊接僅適用于面板較薄的結構，而粘結技術的粘結面強度往往較低，對外部環境要求很高。現有的制造技術極大地限制了波紋板大規模的使用，尤其作為大型結構件的使用。
【發明內容】
[0006]本發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題，且便于拆卸。
[0007]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[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芯體；所述帶平臺芯體成V形狀，包括平臺和對稱設置的側板；平臺上均勻開設有若干螺紋孔；所述若干帶平臺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整體的單層波紋體；上面板上開設有若干與平臺上的螺紋孔相對應的螺紋孔，若干螺栓穿過上面板和若干帶平臺芯體上對應的螺紋孔，將上面板與若干帶平臺芯體的平臺螺紋固定；其中，面板、下面板和若干帶平臺芯體的平臺相平行，若干帶平臺芯體的側板的末端與下面板焊接固定。
[0009]優選的，相鄰帶平臺芯體間的間距等于平臺的寬度。
[0010]優選的，帶平臺芯體的兩側板與平臺的傾斜角為X，30° <X彡90°。
[0011]優選的，下面板下部還設有若干層單層波紋體，相鄰層的單層波紋體的帶平臺芯體的延伸方向平行或者垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結合處位于上層單層波紋體的帶平臺芯體內部或外部。
[0012]優選的，相鄰層的單層波紋體的帶平臺芯體的延伸方向平行，上層帶平臺芯體間的間隔與下層帶平臺芯體的平臺對齊；相鄰單層波紋體的螺栓結合處位于上層單層波紋體的帶平臺芯體的外部，即螺栓穿過上層帶平臺芯體間的間隔與下層帶平臺芯體的平臺固定連接。
[0013]優選的，相鄰層的單層波紋體的帶平臺芯體的延伸方向垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結合處位于上層單層波紋體的帶平臺芯體的外部，即螺栓穿過上層帶平臺芯體間的間隔與下層帶平臺芯體的平臺對固定連接。
[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:將帶平臺芯體平行分布在下面板上，相鄰兩個帶平臺芯體間隔設置；所述帶平臺芯體成V形狀，包括平臺和對稱設置的側板；平臺上均勻開設有若干螺紋孔；在帶平臺芯體的兩個側板同下面板接觸處采取電弧焊接，將帶平臺芯體和下面板焊接成一個整體的單層波紋體；上面板上開設有若干與平臺上的螺紋孔相對應的螺紋孔，若干螺栓穿過上面板和若干帶平臺芯體上對應的螺紋孔，將上面板與若干帶平臺芯體的平臺螺紋固定。
[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；將帶平臺芯體平行分布在下面板上，相鄰兩個帶平臺芯體間隔設置；所述帶平臺芯體成V形狀，包括平臺和對稱設置的側板；平臺上均勻開設有若干螺紋孔；在帶平臺芯體的兩個側板同下面板接觸處采取電弧焊接，將帶平臺芯體和下面板焊接成一個整體的單層波紋體；在第一層單層波紋體上設置第二層單層波紋體，用螺栓穿過第二層帶平臺芯體間的間隔與第一層帶平臺芯體的平臺進行固定連接；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；上面板上開設有若干與最后一層單層波紋體的平臺上的螺紋孔相對應的螺紋孔，若干螺栓穿過上面板和最后一層單層波紋體的平臺上對應的螺紋孔，將上面板與最后一層單層波紋體的若干帶平臺芯體的平臺螺紋固定。
[0016]優選的，相鄰層的單層波紋體的帶平臺芯體的延伸方向平行，上層帶平臺芯體間的間隔與下層帶平臺芯體的平臺對齊；相鄰單層波紋體的螺栓結合處位于上層單層波紋體的帶平臺芯體的外部，即螺栓穿過上層帶平臺芯體間的間隔與下層帶平臺芯體的平臺固定連接。
[0017]優選的，相鄰層的單層波紋體的帶平臺芯體的延伸方向垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結合處位于上層單層波紋體的帶平臺芯體的外部，即螺栓穿過上層帶平臺芯體間的間隔與下層帶平臺芯體的平臺對固定連接。
[0018]優選的，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，在不同層芯體內可填充一定物質，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]相對于現有技術，本發明具有以下有益效果:
[0020]1.在目前工藝條件下，通過逐層疊加和螺栓連接的方式可以實現多層波紋板的制作，可實現厚面板，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構件使用，能有效減輕結構重量；
[0023]4.該種方法制備的波紋板可以形成密閉管道，便于進行多功能化設計。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明的一種單層波紋板的結構示意圖。
[0025]圖2是本發明的一種芯體結構形式的示意圖。
[0026]圖3是本發明的一種雙層波紋板的結構示意圖。
[0027]圖4是本發明的另一種雙層波紋板的結構示意圖。
[0028]圖5是本發明的另一種雙層波紋板的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]本發明的波紋板制備方法可以實現大跨度波紋板的快速制備。
[0030]請參閱圖1至圖5所示，本發明一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，為單層結構或多層疊加結果，單層結構的主要結構件有:上面板2、下面板4、帶平臺芯體6、螺栓3。
[0031]如圖1和圖2所示為單層結構，帶平臺芯體6成V型狀，包括平臺61和對稱設置的側板62，其采用熱軋或冷壓成型；帶平臺芯體6的兩側板62與平臺61的傾斜角為0° -90°任一數值，考慮到實際使用，通常在30° -90°，若為90°，則為通用的U型槽鋼。在帶平臺芯體6頂端平臺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，將帶平臺芯體6平行分布在下面板4上，相鄰兩個帶平臺芯體6間距可大可小，本次實例選取的芯體6間距為平臺61的寬度。在帶平臺芯體6同下面板4接觸處采取電弧焊接，將帶平臺芯體6和下面板4焊接成一整體。焊接應保證焊接質量，達到完全接合。
[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芯體6頂端平臺61的螺紋孔I 一一對應。如圖1所示，將上面板2覆蓋至焊接完成的帶平臺芯體6上，用螺栓3將上面板2與平臺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則，如圖3所示，上帶平臺芯體8、下帶平臺芯體7為完全相同的排布順序，上下一致，下層螺栓結合處5位于上帶平臺芯體8內；上帶平臺芯體8、下帶平臺芯體7與帶平臺芯體6結構相同。另一種形式如圖4所示，上帶平臺芯體8和下帶平臺芯體7相互錯位，下層螺栓結合處5位于相鄰上帶平臺芯體8的間隔處，與下帶平臺芯體7的平臺對齊，方便逐層拆卸。圖5所示為一種力學性能最為均衡的排布方式，上帶平臺芯體8、下帶平臺芯體7的波紋延伸方向相互正交，下層螺栓結合處5可位于上帶平臺芯體8內，也可位于上帶平臺芯體8外部。如圖4所示為較優的連接方式，下層螺栓結合處5位于帶平臺芯體外部，可進行逐層拆卸，便于維護保養。而圖3所示的連接方式，下層螺栓結合處位于帶平臺芯體內部，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合處位于帶平臺芯體外部，便于拆卸維修，以及統一標準進行更換部件。
[0036]需要進一步說明的是，本發明不局限以上所給出的實施例的形式，還可以變換為其他的結構形式。如改變次層螺紋接合處位于芯體內非中間位置，將芯體內部填充某種物質，在芯體內通流體，改變平臺大小等等。只要單層波紋板如本發明所定義的螺紋連接結構，都將落入本發明的保護范圍。
【權利要求】
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)和若干帶平臺芯體￠);所述帶平臺芯體(6)成V形狀，包括平臺￠1)和對稱設置的側板(62)；平臺￠1)上均勻開設有若干螺紋孔(I);所述若干帶平臺芯體(6)均勻平行分布在下面板(4)上，并與下面板(4)相焊接固定成一個整體的單層波紋體；上面板(2)上開設有若干與平臺￠1)上的螺紋孔(I)相對應的螺紋孔，若干螺栓(3)穿過上面板(2)和若干帶平臺芯體(6)上對應的螺紋孔，將上面板(2)與若干帶平臺芯體(6)的平臺￠1)螺紋固定；其中，上面板(2)、下面板(4)和若干帶平臺芯體(6)的平臺￠1)相平行，若干帶平臺芯體(6)的側板￠2)的末端與下面板(4)焊接固定。
2.根據權利要求1所述的一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，其特征在于，相鄰帶平臺芯體(6)間的間距等于平臺(61)的寬度。
3.根據權利要求1所述的一種大跨度、厚面板的金屬波紋板，其特征在于，帶平臺芯體(6)的兩側板(62)與平臺(61)的傾斜角為X，30° <X彡90°。
4.根據權利要求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)下部還設有若干層單層波紋體，相鄰層的單層波紋體的帶平臺芯體￠)的延伸方向平行或者垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結合處位于上層單層波紋體的帶平臺芯體￠)內部或外部。
5.根據權利要求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芯體(6)的延伸方向平行，上層帶平臺芯體(6)間的間隔與下層帶平臺芯體(6)的平臺對齊；相鄰單層波紋體的螺栓結合處位于上層單層波紋體的帶平臺芯體(6)的外部，即螺栓穿過上層帶平臺芯體(6)間的間隔與下層帶平臺芯體(6)的平臺固定連接。
6.根據權利要求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芯體(6)的延伸方向垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結合處位于上層單層波紋體的帶平臺芯體(6)的外部，即螺栓穿過上層帶平臺芯體(6)間的間隔與下層帶平臺芯體(6)的平臺對固定連接。
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:將帶平臺芯體(6)平行分布在下面板(4)上，相鄰兩個帶平臺芯體(6)間隔設置；所述帶平臺芯體(6)成V形狀，包括平臺￠1)和對稱設置的側板￠2);平臺￠1)上均勻開設有若干螺紋孔(I);在帶平臺芯體￠)的兩個側板同下面板(4)接觸處采取電弧焊接，將帶平臺芯體(6)和下面板(4)焊接成一個整體的單層波紋體；上面板(2)上開設有若干與平臺￠1)上的螺紋孔⑴相對應的螺紋孔，若干螺栓⑶穿過上面板⑵和若干帶平臺芯體(6)上對應的螺紋孔，將上面板(2)與若干帶平臺芯體￠)的平臺￠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；將帶平臺芯體(6)平行分布在下面板(4)上，相鄰兩個帶平臺芯體￠)間隔設置；所述帶平臺芯體(6)成V形狀，包括平臺(61)和對稱設置的側板￠2);平臺￠1)上均勻開設有若干螺紋孔(I);在帶平臺芯體￠)的兩個側板同下面板(4)接觸處采取電弧焊接，將帶平臺芯體(6)和下面板(4)焊接成一個整體的單層波紋體； 在第一層單層波紋體上設置第二層單層波紋體，用螺栓穿過第二層帶平臺芯體(6)間的間隔與第一層帶平臺芯體￠)的平臺進行固定連接；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)上開設有若干與最后一層單層波紋體的平臺￠1)上的螺紋孔(I)相對應的螺紋孔，若干螺栓(3)穿過上面板(2)和最后一層單層波紋體的平臺￠1)上對應的螺紋孔，將上面板(2)與最后一層單層波紋體的若干帶平臺芯體(6)的平臺(61)螺紋固定。
9.根據權利要求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芯體(6)的延伸方向平行，上層帶平臺芯體(6)間的間隔與下層帶平臺芯體出)的平臺對齊；相鄰單層波紋體的螺栓結合處位于上層單層波紋體的帶平臺芯體(6)的外部，即螺栓穿過上層帶平臺芯體(6)間的間隔與下層帶平臺芯體(6)的平臺固定連接。
10.根據權利要求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芯體(6)的延伸方向垂直；相鄰單層波紋體的螺栓結合處位于上層單層波紋體的帶平臺芯體(6)的外部，即螺栓穿過上層帶平臺芯體(6)間的間隔與下層帶平臺芯體(6)的平臺對固定連接。
【文檔編號】B32B3/28GK104129110SQ201410366442
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】秦科科, 韓賓, 徐雨, 盧天健, 金峰 申請人:西安交通大學