[发明专利]一种激光焊接椭圆中空式钢质三明治板及焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及板材技术领域，更具体地说是涉及一种激光焊接椭圆中空式钢质三明治板及焊接方法。

背景技术

传统三明治板通常由一块较厚的夹心层和两块较薄的上下面板所组成，由上、下面板与芯板通过胶粘接或焊接而成。与传统的均质板或没有夹心层的复合板相比，夹层板具有较高的强度、较高的刚度和较轻的重量，并且在隔声、隔热、散热和冲击防护等方面具有优良特性，故在航空、航天、造船、建筑、包装等工程中得到广泛的应用。

激光焊接钢质三明治板是一种具有高强度、轻量化的机械和工程结构材料，与其它结构板材相比，钢质三明治板具有可规模化生产、成本较低、生产过程相对简单、易实现自动化和可进行后续加工的优点。另外，水面舰船、高速列车、飞机等在高速运行中不可避免地会受到接触或非接触冲击作用，影响交通运输工具的安全性，甚至造成人员损伤。随着交通工具运行速度和减轻能源消耗的需求，所用材料和结构的轻量化及抗冲击性能有了更高的要求。因此，如何设计优良的轻质抗冲击吸能结构，进而提高运载工具的安全性和可靠性一直受到各国的重点关注。传统结构设计或优化结构设计不能显著提高结构的防护性能，在结构设计中往往是靠增加结构的重量来提高防护性能，存在一定的弊端。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种激光焊接椭圆中空式钢质三明治板及焊接方法，能大幅减轻结构重量和提高三明治板抗冲击性能，具有制造容易、成本低的优点，并有广阔的应用前景。

(二)技术方案

一种激光焊接椭圆中空式钢质三明治板，包括上面板、下面板和呈椭圆中空状态的芯部结构，所述上面板和下面板与芯部结构之间采用激光焊接的方式连接，所述芯部结构由上层芯板和下层芯板组成，并分别与上面板和下面板相互平行设置，所述上层芯板和下层芯板上均匀设有半椭圆结构。

进一步的，所述上面板和下面板的厚度为2.5～4mm，所述上层芯板和下层芯板的厚度为0.8～1.5mm，所述半椭圆结构的高度为5～30mm，所述半椭圆结构的焊接宽度为3～4mm，所述半椭圆结构之间的过渡区宽度为3～4mm。

进一步的，所述上面板、下面板、上层芯板和下层芯板采用不锈钢或低合金高强钢制成；所述上层芯板和下层芯板经过调质处理或加工硬化，并采用辊压或模压成形。

进一步的，所述半椭圆结构的长轴为短轴的4～8倍。

进一步的，所述半椭圆结构形式的长轴方向与上面板平行。

进一步的，所述上面板和下面板与芯部结构之间焊接顺序为从中心向两侧对称焊接。

进一步的，所述半椭圆结构之间通过激光点焊或断续焊方式进行连接。

一种激光焊接椭圆中空式钢质三明治板的焊接方法，包括以下步骤：

S1：下面板与下层芯板上的半椭圆结构激光定位点焊；

S2：激光断续焊进行芯部结构的组装连接；

S3：上面板与上层芯板上的半椭圆结构进行焊接；

S4：180°翻转，将下面板与下层芯板激光连续焊接。

(三)有益效果

本发明提供的一种激光焊接椭圆中空式钢质三明治板及焊接方法，与现有的技术相比，芯部结构与上面板和下面板平行，且椭圆中空结构参数可进行灵活调节，这与传统的蜂窝类三明治板区别较大，蜂窝类三明治板中空结构与面板垂直，结构形式单一；本发明抗爆抗冲击性不低于同等重量下同规格同材质的实芯板材，在承受同样冲击载荷的条件下与同规格同材质的实芯钢板相比可实现减重20～50％；与其他结构形式的三明治板相比，由于采用激光焊接进行连接，连接强度高，其芯板抗剪切性能及耐疲劳强度高于同规格的通过粘接或胶接而成的三明治板；本发明在高速列车、城市轨道列车、汽车、舰船、装甲车辆、航空航天等交通运输装备中可作为壁板、地板、隔板、空间框架结构件，装甲内外板，特别是承受力不大的侧壁防护结构选择本发明具有更大优势；本发明除具有传统三明治板的减重、比强度和比刚度高，且具有降噪和耐腐蚀等优点外，更能实现防护结构材料要求的高吸能抗冲击性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中芯部结构的结构示意图；

图3为本发明焊接方法流程图；