[发明专利]一种多层消声/减振结构及采用3D打印技术制造该消声/减振结构的方法

说明书

技术领域

本发明属于增材制造及减振消声领域。

背景技术

随着工业的发展，人们对消声/减振材料的需求越来越高，虽然消声/减振结构材料在现代社会有着广泛的应用，但通用性的消声/减振材料则很少见。现在应用较广的消声/减振材料为橡胶制品如丁基橡胶、纤维制品如纤维毯以及泡沫金属等，但现有的消声减振材料在相当一部分领域使用受限，如橡胶类材质抗冲击能力差，恶劣环境下快速老化，失去消声/减振的能力；纤维类消声/减振材料耐火能力差且无法在有水的环境中使用；泡沫减振材料应用于消声/减振领域已取得了长足的进步，但由于其受到材料强度的限制以及对机械波频率吸收的局限性导致使用受限。

发明内容

本发明的目的是为了解决常规的消声/减振结构材料适用领域狭窄的问题，提供一种多层消声/减振结构及采用3D打印技术制造该消声/减振结构的方法。

本发明所述的一种多层消声/减振结构包括底板(1)、两个侧板(2)、多层不同高度的纵向分隔板(3)及多个横向分隔板(4)，所述的底板(1)、侧板(2)、纵向分隔板(3)及横向分隔板(4)均为金属基材料，且侧板(2)、纵向分隔板(3)及横向分隔板(4)上均设置有多个微孔；

两个侧板(2)位于底板(1)的两侧；

纵向分隔板(3)与侧板(2)平行，每层纵向分隔板(3)等间距分布在两个侧板(2)之间，相邻两层纵向分隔板(3)之间为横向分隔板(4)，形成多层不同高度、不同宽度的空腔，且多层空腔的高度和宽度均呈梯度变化。

采用3D打印技术制造上述消声/减振结构的方法为：

步骤一、测算出实际工况中噪声频率及震动的频率，采用计算机模拟软件按照实际工况设计出所述多层消声/减振结构中侧板(2)、纵向分隔板(3)及横向分隔板(4)上孔的尺寸和孔隙率，以及每层空腔的尺寸；

步骤二、选取需要增加消声/减振性能的零件作为基板，对基板进行表面处理并将其固定在工作台上；

步骤三、采用3D打印技术将熔融粉末沉积在基板表面，控制熔深，形成侧板(2)和纵向分隔板(3)，然后旋转五轴工作台，使纵向分隔板(3)偏离重力方向，制造横向分隔板(4)，在遇到所设计的微孔时，激光暂停、送粉暂停。

本发明利用亥姆霍兹共振器原理来起到消声/减振目的，通过多层的设计，人为制造出多个亥姆霍兹共振器，并达到嵌套的效果，通过多层亥姆霍兹共振器的层层消减、耗散消减噪声、振动等机械波的能量。侧板使用多孔设计以达到增强消声/减振效果的目的。根据工作现场的实际工况，通过计算机模拟出最合适的消声/减振结构，使用3D打印技术精确制造计算机模拟的结构，制备本发明设计的多孔多层梯度式金属基消声、减振结构材料。

本发明所述的消声/减振结构吸声系数大、空腔尺寸的梯度变化能够增加消声/减振结构的吸声频率带宽，能够适用于多种环境；采用金属材料作为基底，使得该消声/减振结构具备不惧水火、耐高温、耐腐蚀、清洁无污染、能承受高速气流的冲击，不易老化等诸多优点。所有这些特点，使本发明在减振/降噪方面具有广阔的应用前景，适用于建筑、航海、飞行器与动力装置及运输工具等多种领域。

采用激光3D打印技术制造上述消声/减振结构，能够有效的实现材料结构的可设计性，可以根据实际工况设计消声/减振材料的结构，并通过不同孔隙结构的设计实现宽频率机械波的吸收，一次成型，提高了上述消声/减振结构应用的范围。

附图说明

图1为本发明所述的一种多层消声/减振结构的剖面图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种多层消声/减振结构，包括底板(1)、两个侧板(2)、多层不同高度的纵向分隔板(3)及多个横向分隔板(4)，所述的底板(1)、侧板(2)、纵向分隔板(3)及横向分隔板(4)均为金属基材料，且侧板(2)、纵向分隔板(3)及横向分隔板(4)上均设置有多个微孔；

两个侧板(2)位于底板(1)的两侧；

纵向分隔板(3)与侧板(2)平行，每层纵向分隔板(3)等间距分布在两个侧板(2)之间，相邻两层纵向分隔板(3)之间为横向分隔板(4)，形成多层不同高度、不同宽度的空腔，且多层空腔的高度和宽度均呈梯度变化。