CN102439239B - 在金属板材制作微孔的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在金属板材制作微孔的方法，包括有A.使金属板材在一工作平台(1)上进给，并凸伸出于剪切缘(11)；B.使一冲头(3)位于第一位置(Y1)，且与工作平台(1)维持一工作间隙(S)；C.冲头(3)朝向工作平台(1)施予一剪力；D.金属板材受剪力而弯曲，于第二表面(22)形成多个点形连续排列凹陷(4)；E.金属板材上的第一表面(21)承受剪力而成形一线形凹陷(5)；F.透过剪刀使金属板材变形，点形连续排列凹陷(4)与线形凹陷(5)相贯通形成微孔(6)；G.冲头(3)在第一位置复位，再偏移一工作距离(T)，移至一第二位置(Y2)；H.金属板材再进给；I.冲头(3)在第二位置(Y2)，重复步骤C、D、E、F；J.冲头(3)在第二位置(Y2)复位后再回至第一位置(Y1)，以完成一次循环加工。该方法可于一定单位面积的金属板材上，成型出最多微孔数量，借以能作为吸音板之用，并提高其吸音率。

Description

在金属板材制作微孔的方法
技术领域
本发明涉及一种在金属板材制作微孔的方法，特别是指于一定单位面积的金属板材上，成型出最多微孔数量的制造方法。
背景技术
由于目前生活周遭的环境中，充斥着各种不同的噪音，而会严重影响到生活品质，为此，则有各类的吸音或隔音设备应运而生，其中以吸音板的吸音效果尤佳，而该吸音板构造则源起于1970年中国留美的马大猷院士所提出的「微孔板吸音理论」，其主要系利用一板材的表面设有若干小孔且孔径需小于板厚，当声音进入小孔（隧道）后，其音波动能分子会在管心高速穿透与管壁黏着，此时便造成分子的摩擦直到分子动能转变成热能，使声能衰减，借以达到了吸音的效果。本申请人则据此理论陆续申请有于2006年4月21日所公告的中国台湾新型第M289784号「金属吸音板」专利案，其主要系在一金属板体的底面密布凹设诸多锥底具有一椭圆形微细孔的三角锥，又于金属板体的顶面设具成形为微细波浪型表面，且于波浪型表面上对应椭圆形微细孔处上方周围亦凹设成形三角锥；据此，使反射的音波相互碰撞干扰而产生衰减，同时，即使部分音波将穿透三角锥锥底的椭圆形微细孔，也会造成音波穿透损失，以达更佳的吸音及更快的组设效果。
申请人另申请有于2009年5月16日所公开的中国台湾发明第200920902号「几何微孔吸音板」专利案，其主要则在于楼板层的下方装设有一金属制成的板体，板体的顶面与底面分别凹设有相连通的微细多曲面外观面与微细几何孔槽，利用不同角度的锥面产生相互折射，促成相互干涉现象而消耗空气动力的动能，且板体与楼板层间的空气层将增加音波动能的摩擦损失，以达成良好的吸音功能。
然而，上述该等申请的专利案，其均系利用到「微孔板吸音理论」；而目前市面上的一些吸音板构造，也是利用此理论进行制造生产，但由于吸音率系与单位面积板材上的微孔数量有关，因此如果能够在板材上制造出最多的微孔，不仅可提高其吸音率，而且具有节省材料及制造成本的优点。
目前已知的吸音板，大多利用冲床对板材施以直接冲压造孔的加工技术。透过该直接冲压造孔的加工技术，可以在每平方公尺的板材上冲出40000至50000个细孔，但每一细孔的最小孔径仅能达0.45mm，难以冲出单位面积上数目更多且孔径更小的吸音板，因此平均的吸音率（NRC）仅能达到0.15-0.5之间（NRC数值愈高代表吸音率愈佳）。
发明内容
有鉴于习知的吸音板难以在一定单位面积的板材上制造出最多的微孔，而无法有效提高其吸音率，故本发明所要解决的技术问题在于提供一种在金属板材制作微孔的方法，该方法可于一定单位面积的金属板材上，成型出最多微孔数量，借以能作为吸音板之用，并提高其吸音率。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：
一种在金属板材制作微孔的方法，主要系以剪切模具对具有适当硬度及延展性的板材施以剪切加工，其包括下列步骤：A. 使金属板材在一工作平台上朝向工作平台的剪切缘进给，金属板材朝下的第一表面接触该工作平台，并有局部金属板材凸伸出该工作平台的剪切缘；B. 使一冲头位于工作平台剪切缘上方的第一位置，且冲头与工作平台间维持一工作间隙，该冲头在平行于工作平台剪切缘的方向上具有多个连续排列的单元刃部；C. 冲头朝向工作平台施予一剪力；D. 金属板材受冲头的施力而沿施力方向弯曲，且金属板材朝向冲头的第二表面受单元刃部的作用而对应形成多个点形连续排列凹陷；E.金属板材上的第一表面承受剪力，沿工作平台的剪切缘而成形一线型凹陷；F. 透过上述剪力使金属板材变形，第二表面的点形连续排列凹陷与第一表面的线型凹陷相贯通，其贯通的交会处形成微孔；G.冲头在第一位置复位，再沿平行于工作平台剪切缘的方向偏移一工作距离，移至一第二位置；H. 金属板材朝向工作平台的剪切缘方向再进给；I. 冲头在第二位置，重复步骤C、D、E、F；J. 冲头在第二位置复位，沿平行于工作平台剪切缘的方向偏移一工作距离，回至第一位置，完成一次循环加工。
上述借由控制步骤B单元刃部的数目与步骤H的金属板材再进给行程，使金属板材上的微孔数目介于每平方公尺80000个至450000个之间。
上述借由控制步骤B单元刃部的数目与步骤H的金属板材再进给行程，使金属板材上的微孔数目介于每平方公尺250000个至400000个之间。
上述金属板材的硬度HRB介于8至40之间，延展性介于4至30之间。
上述单元刃部呈锯齿状排列。
上述工作距离小于二相邻单元刃部的节距。
上述工作距离为二相邻单元刃部的节距的二分之一。
上述步骤F进一步包括有步骤F1，系控制冲头的行程，使该第二表面的点形连续排列凹陷与第一表面的线型凹陷相贯通后，所形成的微孔垂向最小孔宽小于金属板材的厚度。
上述步骤F进一步包括有步骤F2，系控制冲头的行程，使该第二表面的点形连续排列凹陷与第一表面的线型凹陷相贯通后所形成的微孔，其沿线型凹陷方向的孔宽系大于金属板材进给方向的孔宽。
上述步骤F进一步包括有步骤F3，系控制冲头的行程，使该第二表面的点形连续排列凹陷与第一表面的线型凹陷相贯通后，所形成的微孔则位于该线型凹陷的顶部位置。
上述步骤J完成后，进一步包括有一整平程序，系对于金属板材的第一表面与第二表面进行整平。
上述金属板材进行整平程序后，则再包括有一披覆程序，系对已完成整平的金属板材，于其第一表面及第二表面上披覆有一膜层。
上述步骤B连续排列的单元刃部控制为锯齿形状。
采用上述方案后，本发明具有下列优点： 
1. 本发明能够在一定单位面积的金属板材上，制造出数量最多的微孔，从而可以大幅节省材料及制造成本。
2. 本发明于一定单位面积的金属板材上能够制造出最多的微孔，故可以提高其吸音率，有效降低噪音，借以达到最佳的噪音防治功效。
3. 依本发明制造方法所制成的金属板材，系具有质轻、无毒、防火、抗盐分、防水汽、吸音率高、寿命长、颜色多变化且易于切割安装等功效，其主要运用于高温、高湿、超净与高速气流的场所，如建筑、营造、空调、机械、电子、医疗、交通运输等相关噪音防治产业，系能成为一种防尘、防火、防水、无毒之耐久性吸音板。
附图说明
图1为本发明的实施步骤流程图；
图2为本发明金属板材于平台上进给移动，而冲头位于第一位置的示意图；
图3为本发明冲头位于第一位置及移动至第二位置的距离示意图；
图4为本发明冲头预备对金属板材施予剪力的示意图；
图5为本发明冲头对于金属板材施予剪力的示意图；
图6为本发明金属板材上经由点形连续排列凹陷及线型凹陷所贯通形成微孔的示意图；
图7为本发明于本金属板材上经过多次循环冲孔而形成连续微孔的剖视图；
图8为本发明于金属板材第二表面上形成点形连续排列凹陷，而第一表面上形成线型凹陷的示意图；
图9为依本发明所制成的微孔单层吸音金属板作吸音率测试的折线图；
图10为依本发明所制成的微孔双层吸音金属板作吸音率测试的折线图；
图11为依本发明所制成的吸音金属板与其他各式细孔式吸音板及一般平板作吸音率测试的折线图。
主要元件符号说明
1        工作平台         11      剪切缘             2        金属板材
21      第一表面         22      第二表面         3        冲头
31      单元刃部         4        点形连续排列凹陷
5        线形凹陷         6        微孔                 M1     孔宽
N       厚度                 P        节距                 S        工作间隙
T      工作距离         Y1      第一位置         Y2      第二位置。
具体实施方式
首先，请参阅图1所示，本发明R 较佳实施例包括下列步骤：
A. 使金属板材在一工作平台上朝向工作平台的剪切缘进给，金属板材的第一表面接触该工作平台，并有局部金属板材凸伸出该工作平台的剪切缘；系在于一工作平台1的边缘形成有一剪切缘11〔如图2所示〕，而将一待冲孔的金属板材2置于该工作平台1上进行输送，使其可以朝向该工作平台1的剪切缘11进给移动，而该金属板材2会有局部待冲孔的部位凸伸出于剪切缘11之外而呈悬空状，该金属板材2具有朝下的第一表面21及朝上的第二表面22，且该金属板材的硬度HRB介于8至40之间，延展性介于4至30之间。
B. 使一冲头位于工作平台剪切缘上方的第一位置，且冲头与工作平台间维持一工作间隙，该冲头在平行于工作平台剪切缘的方向上具有多个连续排列的单元刃部；系将一冲头3设置在工作平台1的剪切缘11上方的第一位置Y1〔如图3所示〕，该第一位置Y1与剪切缘11恒保持垂直，该冲头3的垂向与工作平台1的剪切缘11间维持有一工作间隙S〔如图4所示〕，又该冲头3上设有至少一个以上连续排列的单元刃部31，该等单元刃部31控制为锯齿形状。
C. 冲头朝向工作平台施予一剪力；将该冲头3于第一位置Y1垂直向下施力，利用该冲头3的垂向与剪切缘11之间具有一工作间隙S，故当冲头3的单元刃部31与工作平台1的剪切缘11相交会时〔如图5所示〕，则会形成有一剪力。
D. 金属板材受冲头的施力而沿施力方向弯曲，且金属板材朝向冲头的第二表面受单元刃部的作用而对应形成多个点形连续排列凹陷；当金属板材2受到该冲头3向下的施力后，则凸伸出剪切缘11而悬空的局部金属板材2部位则会沿着其施力方向而呈弯曲变形，而冲头3的单元刃部31会在靠近剪切缘11的金属板材2的第二表面22上，对应冲压形成有多个点形连续排列凹陷4〔如图6所示〕。
E. 金属板材上的第一表面承受剪力，沿工作平台的剪切缘而成形一线型凹陷；由于金属板材2受到剪力弯曲变形后，则会同时受到剪切缘11向上抵靠的力量，而会于该第一表面21上相对成形有一线形凹陷5。
F. 透过上述剪力使金属板材变形，第二表面的点形连续排列凹陷与第一表面的线型凹陷相贯通，其贯通的交会处形成微孔；利用上述所产生的剪力，而使金属板材2变形后，则会在该第二表面22上的点形连续排列凹陷4与第一表面21的线形凹陷5之间相交贯通而形成有一微孔6〔如图7所示〕。
F1. 其系控制冲头3的行程，使该第二表面22的点形连续排列凹陷4与第一表面21的线型凹陷5相贯通后，所形成的微孔6垂向的最小孔宽M1小于金属板材2的厚度N。
F2. 其系控制冲头3的行程，使该第二表面22的点形连续排列凹陷4与第一表面21的线型凹陷5相贯通后所形成的微孔6，其沿线型凹陷方向的孔宽大于金属板材进给方向的孔宽。
F3. 其系控制冲头3的行程，使该第二表面22的点形连续排列凹陷4与第一表面21的线型凹陷5相贯通后，所形成的微孔6则位于该线型凹陷5的顶部位置。
G. 冲头在第一位置复位，再沿平行于工作平台剪切缘的方向偏移一工作距离，移至一第二位置；然后冲头3向上升起回到第一位置Y1复位，该冲头3再平行沿着该工作平台1的剪切缘11偏移一工作距离T，而移至一第二位置Y2〔请参考图3所示〕，该工作距离T小于二相邻单元刃部31的节距P，且该工作距离T为二相邻单元刃部31的节距P的二分之一。
H. 金属板材朝向工作平台的剪切缘方向再进给；则该金属板材2再朝向该工作平台1的剪切缘11方向再进给一适当距离。
I. 冲头在第二位置，重复步骤C、D、E、F；冲头3则会再于金属板材2进给适当距离之后，再重复上述步骤C、D、E、F，而于金属板材2的第二表面22及第一表面21上，分别再形成有多个点形连续排列凹陷4及线形凹陷5，而该点形连续排列凹陷4及线形凹陷5之间则会贯通形成有微孔6〔如图8所示〕。
J. 冲头在第二位置复位，沿平行于工作平台剪切缘的方向偏移一工作距离，回至第一位置，完成一次循环加工；最后该冲头3会再向上升起回到第二位置Y2复位，然后沿着该工作平台1剪切缘11的方向，再偏移一工作距离T回到第一位置，以完成一次循环冲孔的加工处理。
当上述各步骤完成整个金属板材2多次循环的冲孔加工处理后，则可再包括有一整平程序，系对于金属板材2的第一表面21与第二表面22进行研磨或抛光的处理，以供后续可方便进行披覆程序的处理。
当上述的金属板材2进行整平程序后，则可再进行一披覆程序，系对已完成整平的金属板材2，于其第一表面21及第二表面22上披覆一膜层，该膜层采用静电涂装，膜厚约20mic，且未堵住微孔6，借以可防止其刮伤、损坏、锈蚀及增加美观性，并延长使用寿命。
因此本发明系借由控制步骤B单元刃部31的数目与步骤H的金属板材2再进给行程，并选择金属板材的硬度HRB介于8至40之间，延展性介于4至30之间，借以使制造的金属板材2，其微孔6数目介于每平方公尺80000个至450000个之间，或使金属板材2上的微孔6数目介于每平方公尺250000个至400000个之间。利用上述步骤，所制造出的金属板材2，其每平方公尺具有40万个微孔。经吸音率的测试，测试样本为微孔单层的吸音金属板及微孔双层的吸音金属板，其中微孔单层的吸音金属板的板厚为1.0mm、孔径为0.08mm的几何孔、测试温度为25℃、测试湿度为60%，各音程的吸音率则依据CNS 9056要求，微孔单层的吸音金属板测试数据如表一所示，吸音率测试的折线图如图9所示。
表一
其中单层金属板经测试于空气层50mm时，而中心频率为2kHz时，吸音率高达0.76；在空气层100mm时，而中心频率为800Hz时，吸音率高达0.85；在空气层200mm时，而中心频率为500Hz时，吸音率高达0.81；在空气层500mm时，而中心频率为125Hz时，吸音率高达0.85。
而微孔双层的吸音金属板测试数据如表二所示，吸音率测试的折线图如图10所示。
表二
又微孔双层的吸音金属板，测试样本的板厚为1.0mm、孔径为0.08mm的几何孔、测试温度为25℃、测试湿度为60%，各音程的吸音率则依据CNS 9056要求，经测试在双层间距为50mm、空气层50mm时，而中心频率为400Hz时，吸音率高达0.83；在双层间距为50mm、空气层100mm时，而中心频率为1kHz时，吸音率高达0.89；在双层间距为100mm、空气层100mm时，而中心频率为630Hz时，吸音率高达0.92。
另以本发明与其他各式细孔式吸音板及一般平板作测试比较，测试数据如表三所示，吸音率测试的折线图如图11所示。
Figure 200980140802X100002DEST_PATH_IMAGE002
表三
其中吸音板A每平方公尺具有40000个细孔，板厚0.5mm，细孔的最小孔径为0.45 mm；吸音板B每平方公尺具有40000个细孔，板厚为0.5 mm 至0.6 mm，细孔的最小孔径为0.5 mm 至0.6 mm；吸音板C每平方公尺具有55555个细孔，板厚为0.5 mm 至2 mm，细孔的最小孔径为2.0 mm 至3.5 mm；平板则无细孔，板厚为0.5mm至1.0mm之间，本发明的孔数每平方公尺高达40万孔，在板厚1.0mm而孔高0.1mm以下时，于中心频率500Hz时，吸音率更可高达0.92，吸音率表现最佳，且本发明吸音率（NRC）平均值为0.7，而其他吸音板（无背贴吸音材）其吸音率平均值最高仅为0.5，本发明吸音效果远优于现有多孔性吸音板材与一般平板。

Claims (13)

1.一种在金属板材制作微孔的方法，其特征在于包括下列步骤：
A. 使金属板材在一工作平台上朝向工作平台的剪切缘进给，金属板材朝下的第一表面接触该工作平台，并有局部金属板材凸伸出该工作平台的剪切缘；
B. 使一冲头位于工作平台剪切缘上方的第一位置，且冲头与工作平台间维持一工作间隙，该冲头在平行于工作平台剪切缘的方向上具有多个连续排列的单元刃部；
C. 冲头朝向工作平台施予一剪力；
D. 金属板材受冲头的施力而沿施力方向弯曲，且金属板材朝向冲头的第二表面受单元刃部的作用而对应形成多个点形连续排列凹陷；
E. 金属板材上的第一表面承受剪力，沿工作平台的剪切缘而成形一线型凹陷；
F. 透过上述剪力使金属板材变形，第二表面的点形连续排列凹陷与第一表面的线型凹陷相贯通，其贯通之交会处形成微孔；
G. 冲头在第一位置复位，再沿平行于工作平台剪切缘的方向偏移一工作距离，移至一第二位置；
H. 金属板材朝向工作平台的剪切缘方向再进给；
I. 冲头在第二位置，重复步骤C、D、E、F；
J. 冲头在第二位置复位，沿平行于工作平台剪切缘的方向偏移一工作距离，回至第一位置，完成一次循环加工。
2.如权利要求1所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：借由控制步骤B单元刃部的数目与步骤H的金属板材再进给行程，使金属板材上的微孔数目介于每平方公尺80000个至450000个之间。
3.如权利要求1所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：借由控制步骤B单元刃部的数目与步骤H的金属板材再进给行程，使金属板材上的微孔数目介于每平方公尺250000个至400000个之间。
4.如权利要求1所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：所述金属板材的硬度HRB介于8至40之间，延展性介于4至30之间。
5.如权利要求1所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：所述单元刃部呈锯齿状排列。
6.如权利要求1所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：所述工作距离小于二相邻单元刃部的节距。
7.如权利要求6所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：所述工作距离为二相邻单元刃部的节距的二分之一。
8.如权利要求1所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：所述步骤F进一步包括有步骤F1，系控制冲头的行程，使该金属板材第二表面的点形连续排列凹陷与第一表面的线型凹陷相贯通后，所形成的微孔垂向最小孔宽小于金属板材的厚度。
9.如权利要求1所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：所述步骤F进一步包括有步骤F2，系控制冲头的行程，使该第二表面的点形连续排列凹陷与第一表面的线型凹陷相贯通后所形成的微孔，其沿线型凹陷方向的孔宽大于金属板材进给方向的孔宽。
10.如权利要求1所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：所述步骤F进一步包括有步骤F3，系控制冲头的行程，使该第二表面的点形连续排列凹陷与第一表面的线型凹陷相贯通后，所形成的微孔则位于该线型凹陷的顶部位置。
11.如权利要求1所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：所述步骤J完成后，进一步包括有一整平程序，系对于金属板材的第一表面与第二表面进行整平。
12.如权利要求11所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：所述金属板材进行整平程序后，则再包括有一披覆程序，系对已完成整平的金属板材，于其第一表面及第二表面上披覆有一膜层。
13.如权利要求1所述在金属板材制作微孔的方法，其特征在于：所述步骤B连续排列的单元刃部控制为锯齿形状。
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