[发明专利]具有波纹夹芯层结构复合板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种夹芯层复合板的制备方法，具体讲是一种具有波纹夹芯层结构复合板的制备方法，属于金属板材制造技术领域。

背景技术

目前，具有波纹夹芯层结构的复合板在航空、航天工程领域得到了广泛地应用，对在提高航空、航天器的整体结构性能，降低重量及改善隔热性能等方面发挥了重要作用。

现有制造具有波纹夹芯层结构的复合板主要采用超塑性成形/扩散焊方法及钎焊连接，其存在以下不足：(1)、形状单一。此方法仅能直接制备出具有梯形波纹夹芯结构的复合板，无法用于带有弧度形状、结构复杂的波纹夹芯层结构复合板的制备。(2)、复合板表面质量不高，尤其是扩散焊的区域，在超塑性成形过程中面板与波纹夹芯层在连接与未连接交界处收到的拉力比较大，极易产生沟槽现象。(3)、该方法只适用于波纹夹芯层和面板材料相同的情况，无法适用于波纹夹芯层和面板之间为异种材料的连接。(4)、结合强度不高。利用钎焊方法将波纹夹芯层与上下面板进行连接，由于钎焊接头强度远低于母材，在高温时力学性能达不到航空、航天领域的使用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述缺陷，提供一种能制备多种形状、面板与芯板间结合强度高、步骤简单高效且能适用于同/异种材料的具有波纹夹芯层结构复合板的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的具有波纹夹芯层结构复合板的制备方法，包括以下步骤：

1)、制备波纹夹芯层；

2)、向波纹夹芯层的空心部分加入起支撑作用的芯棒；

3)、通过爆炸焊接实现波纹夹芯层与上下金属面板之间的连接；

4)、取出芯棒后，得到具有波纹夹芯结构复合板。

本发明中，所述波纹夹芯层的制备过程为：

1)、用不锈钢加工成具有矩形波、梯形波、三角形波或正弦波波形的凹模；

2)、将钛合金平板平铺在凹模上，再将上模压在钛合金平板上；

3)、将装配好的模具放入加热炉中，对上模进行机械加压，确保密封性，并将模具加热至钛合金超塑性成形温度，同时通过上模的进气口通入氩气，对钛合金平板材进行超塑性成形，冷却后得到钛合金波纹夹芯层。

本发明中，所述波纹夹芯层的制备过程为：

1)、用不锈钢加工成具有矩形波、梯形波、三角形波或正弦波波形的凹模；

2)、将铝合金平板平铺在凹模上，再将上模压在铝合金平板上；

3)、将装配好的模具放入加热炉中，对上模进行机械加压，并将模具加热至铝合金超塑性成形温度，同时通过上模的进气口通入氩气，对铝合金平板材进行超塑性成形，冷却后得到铝合金波纹夹芯层。

本发明中，所述步骤2)为：

1)、制备与凹模具有相同波纹形状的芯棒模具；

2)、向芯棒模具中浇注低熔点合金，冷却后作为芯棒装入波纹夹芯层的空心部分。

本发明中，所述步骤2)为：将波纹夹芯层空心部分的两端进行封焊后，向波纹夹芯层的空心部分注入低熔点合金，待冷却后作为支撑芯棒。

本发明中，于所述步骤2)为：机械加工出与波纹夹芯层波纹形状相同的碳钢芯棒后插入波纹夹芯层的空心部分。

本发明中，所述步骤3)中爆炸过程为：

1)、在波纹夹芯层和上下面板之间的连接部位铺上乳化炸药；

2)、将波纹夹芯层夹在上下面板之间，引爆炸药实现焊接。

本发明中，所述上下面板为钛合金板或铝合金板。

本发明中，所述波纹夹芯层、上面板和下面板为同种材料或异种材料。

本发明的有益效果：本发明具有以下优点：（1）、本发明利用爆炸复合实现芯层与面板的连接，可获得比钎焊更高质量的冶金结合强度和界面，同时实现了异种材料芯板与面板间的连接；（2）、本发明利用超塑性成形方法对夹芯层进行单独成形，能成形复杂形状的波纹夹芯层同时减少回弹量，保证成形的精度；（3）、与钎焊及扩散等连接方法相比，本发明制备速度快、效率高、制备成本低。

附图说明

图1为本发明具有波纹夹芯层结构复合板的制备方法流程图；

图2为波纹夹芯层模具结构图；

图3为波纹夹芯层模具截面图；

图4为组装后的模具示意图；

图5为成形后的波纹夹芯层示意图；

图6为芯棒形式示意图；

图7为爆炸焊接示意图；

图8为具有波纹夹芯结构的复合层板；

图中，1-凹模、2-上模、3-进气口、4-金属板、5-上面板、6-下面板、7-芯棒、8-爆炸焊接部位。