一种大跨度、厚面板的金属波纹板及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种大跨度、厚面板的金属波纹板及其制备方法：采用单个热轧或冷压成型的带平台芯体，平行焊接至下面板，通过螺栓将上面板及芯体连接。通过多层叠加还可组成多层波纹板，选用螺纹孔在次层芯体外部连接方式便于标准化设计生产及拆卸；不同层的芯体倾斜角可以不同，均在0-90°之间，不同层的波纹拉伸方向可以不同；芯体通孔内可以通流体或者填充物质；该金属波纹板多用于大型结构件，可用于多功能化设计。该方法设计的波纹板性能优良，工艺成熟，方法简单，便于批量生产，具有广阔的市场前景。
【专利说明】一种大跨度、厚面板的金属波纹板及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种波纹板制备领域，特别涉及一种大跨度、厚面板的金属波纹板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]波纹板(Corrugated Board)是一种二维点阵复合夹芯结构。作为一种轻型点阵结构，其特有的高比刚度以及可多功能设计引起了全世界的高度关注。
[0003]波纹板是由芯体外加上下面板组成的三明治夹芯结构，其芯体由代表性单胞在两个方向延拓而形成。相对传统实心材料，其具有非常大优势:比强度高、开放结构、可实现多功能设计、质量轻、断裂韧性好。通过优化设计，其可满足各种设计要求，在航空、航天、航海、交通等领域具有广阔的应用前景。波纹板形成的通道结构使其内部实现通道功能，这一优点使其在具有结构承载及管道设计的结构中得到了独特的应用。
[0004]军事和工业应用表面，与传统的金属结构相比，具有相同性能的点阵复合夹芯结构可以减重达70%。点阵材料轻质高强度的特性可以满足航空、航天、航海等领域的对于轻质结构的设计要求，在满足强度要求同时有效减轻结构的重量。实现其大规模应用的前提是大规模制造技术的解决。
[0005]对于金属芯体同面板的连接，传统采用激光焊接、钎焊及粘结技术等，然而这些技术具有许多局限性，钎焊对试件的结构尺寸具有很大限制，不可制造大型结构，而且其焊接面连接强度往往不能保证，激光焊接仅适用于面板较薄的结构，而粘结技术的粘结面强度往往较低，对外部环境要求很高。现有的制造技术极大地限制了波纹板大规模的使用，尤其作为大型结构件的使用。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种大跨度、厚面板的金属波纹板及其制备方法，以解决大跨度、厚面板的金属波纹板的制备问题，且便于拆卸。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]一种大跨度、厚面板的金属波纹板，包括上面板、下面板和若干带平台芯体；所述带平台芯体成V形状，包括平台和对称设置的侧板；平台上均匀开设有若干螺纹孔；所述若干带平台芯体均匀平行分布在下面板上，并与下面板相焊接固定成一个整体的单层波纹体；上面板上开设有若干与平台上的螺纹孔相对应的螺纹孔，若干螺栓穿过上面板和若干带平台芯体上对应的螺纹孔，将上面板与若干带平台芯体的平台螺纹固定；其中，面板、下面板和若干带平台芯体的平台相平行，若干带平台芯体的侧板的末端与下面板焊接固定。
[0009]优选的，相邻带平台芯体间的间距等于平台的宽度。
[0010]优选的，带平台芯体的两侧板与平台的倾斜角为X，30° <X彡90°。
[0011]优选的，下面板下部还设有若干层单层波纹体，相邻层的单层波纹体的带平台芯体的延伸方向平行或者垂直；相邻单层波纹体的螺栓结合处位于上层单层波纹体的带平台芯体内部或外部。
[0012]优选的，相邻层的单层波纹体的带平台芯体的延伸方向平行，上层带平台芯体间的间隔与下层带平台芯体的平台对齐；相邻单层波纹体的螺栓结合处位于上层单层波纹体的带平台芯体的外部，即螺栓穿过上层带平台芯体间的间隔与下层带平台芯体的平台固定连接。
[0013]优选的，相邻层的单层波纹体的带平台芯体的延伸方向垂直；相邻单层波纹体的螺栓结合处位于上层单层波纹体的带平台芯体的外部，即螺栓穿过上层带平台芯体间的间隔与下层带平台芯体的平台对固定连接。
[0014]一种大跨度、厚面板的金属波纹板的制备方法，包括以下步骤:将带平台芯体平行分布在下面板上，相邻两个带平台芯体间隔设置；所述带平台芯体成V形状，包括平台和对称设置的侧板；平台上均匀开设有若干螺纹孔；在带平台芯体的两个侧板同下面板接触处采取电弧焊接，将带平台芯体和下面板焊接成一个整体的单层波纹体；上面板上开设有若干与平台上的螺纹孔相对应的螺纹孔，若干螺栓穿过上面板和若干带平台芯体上对应的螺纹孔，将上面板与若干带平台芯体的平台螺纹固定。
[0015]一种大跨度、厚面板的金属波纹板的制备方法，包括以下步骤:所述大跨度、厚面板的金属波纹板包括若干层单层波纹体；将带平台芯体平行分布在下面板上，相邻两个带平台芯体间隔设置；所述带平台芯体成V形状，包括平台和对称设置的侧板；平台上均匀开设有若干螺纹孔；在带平台芯体的两个侧板同下面板接触处采取电弧焊接，将带平台芯体和下面板焊接成一个整体的单层波纹体；在第一层单层波纹体上设置第二层单层波纹体，用螺栓穿过第二层带平台芯体间的间隔与第一层带平台芯体的平台进行固定连接；依此方法直至固定完成最后一层单层波纹体，在最后一层单层波纹体上安装上面板；上面板上开设有若干与最后一层单层波纹体的平台上的螺纹孔相对应的螺纹孔，若干螺栓穿过上面板和最后一层单层波纹体的平台上对应的螺纹孔，将上面板与最后一层单层波纹体的若干带平台芯体的平台螺纹固定。
[0016]优选的，相邻层的单层波纹体的带平台芯体的延伸方向平行，上层带平台芯体间的间隔与下层带平台芯体的平台对齐；相邻单层波纹体的螺栓结合处位于上层单层波纹体的带平台芯体的外部，即螺栓穿过上层带平台芯体间的间隔与下层带平台芯体的平台固定连接。
[0017]优选的，相邻层的单层波纹体的带平台芯体的延伸方向垂直；相邻单层波纹体的螺栓结合处位于上层单层波纹体的带平台芯体的外部，即螺栓穿过上层带平台芯体间的间隔与下层带平台芯体的平台对固定连接。
[0018]优选的，连接螺栓及螺纹孔采用密封螺栓形式，形成密封的波纹空腔，在不同层芯体内可填充一定物质，如隔热材料，防爆材料，阻燃材料等，也可通入一定流体，起到特定的作用。
[0019]相对于现有技术，本发明具有以下有益效果:
[0020]1.在目前工艺条件下，通过逐层叠加和螺栓连接的方式可以实现多层波纹板的制作，可实现厚面板，大跨度金属波纹板的制备；
[0021]2.该种方法制备的波纹板可以逐层拆卸，维修方便；
[0022]3.该种方法制备的波纹板可作为大型结构件使用，能有效减轻结构重量；
[0023]4.该种方法制备的波纹板可以形成密闭管道，便于进行多功能化设计。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明的一种单层波纹板的结构示意图。
[0025]图2是本发明的一种芯体结构形式的示意图。
[0026]图3是本发明的一种双层波纹板的结构示意图。
[0027]图4是本发明的另一种双层波纹板的结构示意图。
[0028]图5是本发明的另一种双层波纹板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]本发明的波纹板制备方法可以实现大跨度波纹板的快速制备。
[0030]请参阅图1至图5所示，本发明一种大跨度、厚面板的金属波纹板，为单层结构或多层叠加结果，单层结构的主要结构件有:上面板2、下面板4、带平台芯体6、螺栓3。
[0031]如图1和图2所示为单层结构，带平台芯体6成V型状，包括平台61和对称设置的侧板62，其采用热轧或冷压成型；带平台芯体6的两侧板62与平台61的倾斜角为0° -90°任一数值，考虑到实际使用，通常在30° -90°，若为90°，则为通用的U型槽钢。在带平台芯体6顶端平台61处开有均匀分布的螺纹孔1，考虑到密封性，可采用具有密封功能的密封管螺纹。
[0032]如图2所示，将带平台芯体6平行分布在下面板4上，相邻两个带平台芯体6间距可大可小，本次实例选取的芯体6间距为平台61的宽度。在带平台芯体6同下面板4接触处采取电弧焊接，将带平台芯体6和下面板4焊接成一整体。焊接应保证焊接质量，达到完全接合。
[0033]如图1所示，在上面板2上开有平行的螺纹孔，上面板2上的螺纹孔同带平台芯体6顶端平台61的螺纹孔I 一一对应。如图1所示，将上面板2覆盖至焊接完成的带平台芯体6上，用螺栓3将上面板2与平台61紧固。即完成了单层波纹板的制备。
[0034]如图3-图5所示，该方法可制备双层波纹板。双层有几种不同的典型排列规则，如图3所示，上带平台芯体8、下带平台芯体7为完全相同的排布顺序，上下一致，下层螺栓结合处5位于上带平台芯体8内；上带平台芯体8、下带平台芯体7与带平台芯体6结构相同。另一种形式如图4所示，上带平台芯体8和下带平台芯体7相互错位，下层螺栓结合处5位于相邻上带平台芯体8的间隔处，与下带平台芯体7的平台对齐，方便逐层拆卸。图5所示为一种力学性能最为均衡的排布方式，上带平台芯体8、下带平台芯体7的波纹延伸方向相互正交，下层螺栓结合处5可位于上带平台芯体8内，也可位于上带平台芯体8外部。如图4所示为较优的连接方式，下层螺栓结合处5位于带平台芯体外部，可进行逐层拆卸，便于维护保养。而图3所示的连接方式，下层螺栓结合处位于带平台芯体内部，为一次成型，不易拆卸。
[0035]该方法也可制备多层波纹板。推荐采用次下层螺栓结合处位于带平台芯体外部，便于拆卸维修，以及统一标准进行更换部件。
[0036]需要进一步说明的是，本发明不局限以上所给出的实施例的形式，还可以变换为其他的结构形式。如改变次层螺纹接合处位于芯体内非中间位置，将芯体内部填充某种物质，在芯体内通流体，改变平台大小等等。只要单层波纹板如本发明所定义的螺纹连接结构，都将落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种大跨度、厚面板的金属波纹板，其特征在于，包括上面板(2)、下面板(4)和若干带平台芯体￠);所述带平台芯体(6)成V形状，包括平台￠1)和对称设置的侧板(62)；平台￠1)上均匀开设有若干螺纹孔(I);所述若干带平台芯体(6)均匀平行分布在下面板(4)上，并与下面板(4)相焊接固定成一个整体的单层波纹体；上面板(2)上开设有若干与平台￠1)上的螺纹孔(I)相对应的螺纹孔，若干螺栓(3)穿过上面板(2)和若干带平台芯体(6)上对应的螺纹孔，将上面板(2)与若干带平台芯体(6)的平台￠1)螺纹固定；其中，上面板(2)、下面板(4)和若干带平台芯体(6)的平台￠1)相平行，若干带平台芯体(6)的侧板￠2)的末端与下面板(4)焊接固定。
2.根据权利要求1所述的一种大跨度、厚面板的金属波纹板，其特征在于，相邻带平台芯体(6)间的间距等于平台(61)的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种大跨度、厚面板的金属波纹板，其特征在于，带平台芯体(6)的两侧板(62)与平台(61)的倾斜角为X，30° <X彡90°。
4.根据权利要求1所述的一种大跨度、厚面板的金属波纹板，其特征在于，下面板(4)下部还设有若干层单层波纹体，相邻层的单层波纹体的带平台芯体￠)的延伸方向平行或者垂直；相邻单层波纹体的螺栓结合处位于上层单层波纹体的带平台芯体￠)内部或外部。
5.根据权利要求4所述的一种大跨度、厚面板的金属波纹板，其特征在于，相邻层的单层波纹体的带平台芯体(6)的延伸方向平行，上层带平台芯体(6)间的间隔与下层带平台芯体(6)的平台对齐；相邻单层波纹体的螺栓结合处位于上层单层波纹体的带平台芯体(6)的外部，即螺栓穿过上层带平台芯体(6)间的间隔与下层带平台芯体(6)的平台固定连接。
6.根据权利要求4所述的一种大跨度、厚面板的金属波纹板，其特征在于，相邻层的单层波纹体的带平台芯体(6)的延伸方向垂直；相邻单层波纹体的螺栓结合处位于上层单层波纹体的带平台芯体(6)的外部，即螺栓穿过上层带平台芯体(6)间的间隔与下层带平台芯体(6)的平台对固定连接。
7.一种大跨度、厚面板的金属波纹板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:将带平台芯体(6)平行分布在下面板(4)上，相邻两个带平台芯体(6)间隔设置；所述带平台芯体(6)成V形状，包括平台￠1)和对称设置的侧板￠2);平台￠1)上均匀开设有若干螺纹孔(I);在带平台芯体￠)的两个侧板同下面板(4)接触处采取电弧焊接，将带平台芯体(6)和下面板(4)焊接成一个整体的单层波纹体；上面板(2)上开设有若干与平台￠1)上的螺纹孔⑴相对应的螺纹孔，若干螺栓⑶穿过上面板⑵和若干带平台芯体(6)上对应的螺纹孔，将上面板(2)与若干带平台芯体￠)的平台￠1)螺纹固定。
8.一种大跨度、厚面板的金属波纹板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:所述大跨度、厚面板的金属波纹板包括若干层单层波纹体；将带平台芯体(6)平行分布在下面板(4)上，相邻两个带平台芯体￠)间隔设置；所述带平台芯体(6)成V形状，包括平台(61)和对称设置的侧板￠2);平台￠1)上均匀开设有若干螺纹孔(I);在带平台芯体￠)的两个侧板同下面板(4)接触处采取电弧焊接，将带平台芯体(6)和下面板(4)焊接成一个整体的单层波纹体； 在第一层单层波纹体上设置第二层单层波纹体，用螺栓穿过第二层带平台芯体(6)间的间隔与第一层带平台芯体￠)的平台进行固定连接；依此方法直至固定完成最后一层单层波纹体，在最后一层单层波纹体上安装上面板(2);上面板(2)上开设有若干与最后一层单层波纹体的平台￠1)上的螺纹孔(I)相对应的螺纹孔，若干螺栓(3)穿过上面板(2)和最后一层单层波纹体的平台￠1)上对应的螺纹孔，将上面板(2)与最后一层单层波纹体的若干带平台芯体(6)的平台(61)螺纹固定。
9.根据权利要求8所述的一种大跨度、厚面板的金属波纹板的制备方法，其特征在于，相邻层的单层波纹体的带平台芯体(6)的延伸方向平行，上层带平台芯体(6)间的间隔与下层带平台芯体出)的平台对齐；相邻单层波纹体的螺栓结合处位于上层单层波纹体的带平台芯体(6)的外部，即螺栓穿过上层带平台芯体(6)间的间隔与下层带平台芯体(6)的平台固定连接。
10.根据权利要求8所述的一种大跨度、厚面板的金属波纹板的制备方法，其特征在于，相邻层的单层波纹体的带平台芯体(6)的延伸方向垂直；相邻单层波纹体的螺栓结合处位于上层单层波纹体的带平台芯体(6)的外部，即螺栓穿过上层带平台芯体(6)间的间隔与下层带平台芯体(6)的平台对固定连接。
【文档编号】B32B3/28GK104129110SQ201410366442
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】秦科科, 韩宾, 徐雨, 卢天健, 金峰 申请人:西安交通大学