CN107297598A - 无胶铝质蜂窝板的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于蜂窝板技术领域，具体涉及无胶铝质蜂窝板的制备工艺，包括以下步骤：1.制备复合面板、复合底板以及蜂窝芯，2.在复合面板、复合底板表面涂覆助焊剂，3.采用夹具对复合面板、蜂窝芯、复合底板进行装配，4.装配后在复合面板、蜂窝芯、复合底板结合面再次喷洒助焊剂，5.入钎焊炉进行钎焊，得到无胶蜂窝板，本发明能够提高钎焊连接强度，防止复合板在高温钎焊时发生变形，提高蜂窝板成型质量。

Description

无胶铝质蜂窝板的制备工艺

技术领域

本发明属于蜂窝板技术领域，具体涉及无胶铝质蜂窝板的制备工艺。

背景技术

蜂窝板由于重量轻、比强度高、刚性大、稳定性好、隔热隔声以及无污染等一系列优点，现已在航空航天、飞机、列车、船舶、建筑等领域中得到广泛使用。目前国内外常见的蜂窝板无论是芯材本身还是面板与芯材之间的复合，均是胶粘方式，连接方式为物理结合，其强度、使用寿命以及允许的工作环境在很大程度上受胶粘剂性能制约。胶粘成型的蜂窝板力学性能较低，结构不稳固，而且，胶粘的连接方式再生产中会产生污染，不环保。为了解决该问题，目前，多采用钎焊方法成型蜂窝板。

钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。蜂窝板为铝板，钎焊时候的面积比较大，铝板在受热的情况下，非常容易变形。现有技术通常是将铝板和涂有钎剂的蜂窝板直接送入钎焊炉进行高温钎焊，虽然这种方法工艺简单，但是常常容易发生铝板变形，从而影响复合板的表面平整度，影响产品质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供无胶铝质蜂窝板的制备工艺，钎焊成型的蜂窝板变形小，蜂窝板质量高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：

无胶铝质蜂窝板的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A、制备面板、底板及蜂窝夹芯：取铝板切割成块状备用，得面板、底板，面板底板厚度一致；取铝箔带通过机械化压制制作成蜂窝夹芯，蜂窝夹芯尺寸与面板、底板尺寸配合；

B、制备复合面板、复合底板：将钎料层涂覆在步骤A中得到的面板下表面，得到复合面板，将钎料层涂覆在步骤B中得到的底板上表面，得到复合底板，钎料层厚度与面板厚度之比为20：3；

C、焊前预处理：用清洁溶剂清洁步骤B中得到的复合面板、复合底板的表面，以及步骤A中得到的蜂窝夹芯的表面，清洁后晾干；

D、初次喷洒助焊剂：将助焊剂喷洒在清洁晾干后的复合面板的下表面、复合底板上表面；

E、装夹：将步骤D中得到的复合底板上表面朝上的置于夹具上，将步骤C中得到的蜂窝夹芯排设在复合底板上表面上，将步骤D中得到的复合面板下表面朝下的置于蜂窝夹芯上，复合底板、蜂窝夹芯、复合面板边角对其，夹具夹紧，得到装夹件；

F、再次喷洒助焊剂：将助焊剂涂刷在装夹后的蜂窝夹芯与复合面板、复合底板的相接面处；

G、入炉钎焊：将经步骤F处理后的装夹件烘干后送入钎焊炉钎焊，经预热、加热均温钎焊、冷却，得到无胶铝质蜂窝板；

H、对步骤G中得到的无胶铝质蜂窝板进行表面清洗、设置表面防护涂层。

进一步的，所述的步骤B中的钎料层为Al-Si共晶成分的钎料层，步骤D、F中的助焊剂为由Nocolo***状钎剂与水构成钎剂水溶液。

进一步的，所述的步骤G中的钎焊炉为隧道炉式气保护钎焊炉，所述的加热均温钎焊的温度为600℃-610℃，所述的冷却为风冷，烘干温度为300-550℃，烘干时长5-15min。

进一步的，所述的步骤E的夹夹具包括上夹具、下夹具，上夹具包括上支架、上多孔板，上多孔板固定在上支架表面，上支架由上方形框、上方形框内的交错的上横杆构成，下夹具包括下支架、下多孔板，下多孔板固定在下支架表面，上多孔板、下多孔板上下相对，下支架由下方形框、下方形框内的交错的下横杆构成，上方形框、上横杆、下方形框、下横杆均为Q235碳素钢材质的方形钢管，上多孔板、下多孔板厚的度为3mm，材质均为Q235碳素钢，上多孔板、下多孔板相对的面上设有多个均匀分布的高温弹簧，上方形框、下方形框四边均设有向外延伸的侧杆，侧杆上设有螺钉孔，上下侧杆通过螺钉连接锁紧。

进一步的，所述的上横杆在上方形框内部不均衡排布。

进一步的，所述的步骤A中所得面板、底板的尺寸为100cm*100cm

进一步的，钎焊焊接的可靠性高，不易脱焊，连接稳固，使蜂窝板具有较为稳固的结构，蜂窝板具有较好的力学性能，能够在苛刻的环境下使用，扩大了蜂窝板的应用范围，无胶连接，生产中不产生污染物，更符合环保的要求，助焊剂层设置在钎料表面，一方面便于焊接的操作，另一方面对焊件及钎料的保护性更好，避免焊件和钎料在钎焊过程中氧化，提高了焊接效果。

本发明的有益效果是：采用上述方案，工艺简单，能够有效防止复合板在钎焊中变形，极大的提高成型后蜂窝板的质量，蜂窝板板面平整，结构牢固，适合制造大尺寸蜂窝板，生产效率高。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。

图1为本发明中上夹具的俯视图。

图2为本发明中上夹具多孔板处的横截面示意图。

图3为本发明中上夹具支架的一种实施方式示意图。

图4为本发明中上夹具支架的另一种实施方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1：生产无胶铝质蜂窝板用焊接夹具的设计制造：

夹具包括上夹具、下夹具，上夹具、下夹具将蜂窝板胚料夹持在其中间，上夹具、夹具的结构相同，均由支架、支架上的横杆、多孔板构成，取Q235碳素钢材质的方形钢管、以及3mm厚的透孔钢板，将方形钢管切割成的单个管件，透孔钢板切割成单个的多孔板，单个管件包括框架管、横杆，将框架管进行拼合焊接成方框型的上支架、下支架，参照图1至图3所示，将横杆纵横交织焊接在上支架、下支架上，形成网格状结构，横杆倾斜焊接在上支架、下支架上，横杆形成的网格大小不一，将多孔板焊接在上支架、下支架表面，形成结构尺寸都一致的上夹具、下夹具，多孔板表面固定有50高温弹簧，高温弹簧均匀分布，高温弹簧与多孔板板面保持垂直，上支架、下支架的侧边处焊接向外延伸的侧杆，侧杆上设有螺钉孔，侧杆间通过螺钉连接锁紧，实现上夹具、下夹具的锁紧，上夹具、下夹具将蜂窝板组件装夹后，高温弹簧紧紧挤压在复合板上，使复合板整体受力，在钎焊中能够极大的抑制复合板变形，提高蜂窝板的成型质量。

无胶铝质蜂窝板的制备工艺，包括以下步骤：

A、制备面板、底板及蜂窝夹芯：取1mm厚度的3003防锈铝板切割成100cm*100cm块状备用，得到尺寸为100cm*100cm的面板、底板，面板、底板厚度一致；取6061型锻铝材质的薄壁管节，切割下料成17mm高的单个管节，单个的尺寸为φ28×0.4×17mm，在单个关节的侧壁上钻削加工出芯孔；

B、制备复合面板、复合底板：取400型号Al-Si共晶成分的钎料，将钎料复合成型在面板、底板表面，得到复合面板、复合底板，钎料层的厚度为0.15mm，焊接前在面板、底板表面先复合钎料层，使钎料层在板面的厚度均匀一致，且便于控制钎料层的厚度，简化了制备工艺，同时保证钎焊的可靠质量，本发明中钎料层的厚度大，可保证有足够的熔化钎料填充缝隙，提高焊合率并避免焊缝开裂，钎料层熔化后不仅能将夹层与面板、底板之间的间隙填满，而且还可能有部分渗入夹层的缝隙内起焊接作用，从而可提升钎焊蜂窝板的整体刚度。

C、焊前预处理：用酒精擦洗复合面板、复合底板的表面，以及用酒精清洗单个管节表面，清除污迹后晾干备用；

D、初次喷洒助焊剂：取Nocolo***体与水配制成助焊剂水溶液，将助焊剂水溶液喷洒在复合面板、复合底板具有钎料层的表面上，Nocolo***体配制成的助焊剂水溶液是一种几乎无腐蚀的氟化物化学物质，可以配制成一定比例的水溶液，便于涂敷在工件的钎焊面上，起到去除氧化膜、改善钎料熔化后的润湿及毛细流动效果，而且焊后残渣对构件不会造成损伤性的破坏，直接喷洒在钎料层上，在焊接时，助焊剂与钎料能够更好的融合，提高助焊剂的使用效果，提高钎焊效果；

E、装夹：将喷洒完助焊剂水溶液的复合底板水平放置在下夹具中，复合底板复合有钎料层的侧面向上，将步骤C中得到的单个管节左右相接的排列在复合底板上，单个管节排布后形成蜂窝夹芯，单个管节内腔则为蜂窝夹芯的单个窝腔，单个管节上的芯孔使相邻窝腔相通，单个管节间可以通过胶水粘合，进行固定，再将复合面板放置到蜂窝夹芯上部，复合面板复合有钎料层的侧面向下，复合面板、复合底板边角对其，将上夹具放置到复合面板上，并用螺钉将上夹具、下夹具连接锁紧，得到装夹件；

F、再次喷洒助焊剂：将步骤D中配制的助焊剂水溶液再次喷涂在复合面板、蜂窝夹芯、复合底板的相接面处，再次喷洒助焊剂，对装夹过程中造成的助焊剂层磨损进行补充，保证助焊剂覆盖钎料层，对钎料层进行去除氧化膜，提高钎焊效果；

G、入炉钎焊：先将装夹件进行干燥处理，使用隧道式干燥设备，将装夹件放置到干燥设备的传动机构上，在装夹件在隧道式干燥设备上运行过程中对装夹件进行干燥，进行流水化生产，干燥温度150-260℃，干燥时长5-15min，干燥后的装夹件送入隧道炉式气保护钎焊炉进行钎焊处理，将干燥后的装夹件放置到隧道式气保护钎焊炉的传送履带上，装夹件依次经隧道式气保护钎焊炉的预热区、加热均温钎焊区、冷却区后得到无胶质蜂窝板，预热区的遇热温度为300℃，预热时长10min，将装夹件强制加温，为钎焊做准备，加热均温钎焊的温度为605℃，钎焊时长15min，加热均温钎焊区通入氮气进行保护，钎焊后的冷却方式为使用风机强制风冷，冷却时长20min，冷却后接近室温出炉，对蜂窝板进行模块化、流水线钎焊生产，生活中不使用胶水，更为的环保，且提高蜂窝板的整体强度，面板、蜂窝夹芯、底板在钎焊中有由夹具整体夹裹，在钎焊的过程中，夹具对面板、底板的整体夹裹能够有效抑制面板、底板的形变，多孔板配合高温弹簧，对面板、底板板面进行紧紧的压制，既能保证高温下在厚度方向夹紧，又能使平面方向有一定的伸缩自由度，钎焊中可避免板面鼓包现象，避免钎焊处开裂，焊合率大幅提升，相比现有工艺，焊合率提高70％-85％，蜂窝板整体质量得到明显提高，钎料层厚度大，不仅满足蜂窝夹芯与面板、底板间的钎焊需求，还有部分渗入蜂窝夹芯的单个管件的相接处、缝隙内起焊接作用，从而可提升钎焊蜂窝板的整体刚度；

H、将步骤G中得到的无胶铝质蜂窝板从模具中取出，检验焊缝、面板、底板变形率，合格后对蜂窝板进行表面清洗、表面防护涂层的设置，通过化学清洗清除夹具的装夹印记，设置涂层使蜂窝板具有更好的耐腐性，提高表面质量。

实施例2：生产无胶铝质蜂窝板用焊接夹具的设计制造：

夹具包括上夹具、下夹具，上夹具、下夹具将蜂窝板胚料夹持在其中间，上夹具、下夹具结构一致，取Q235碳素钢材质的方形钢管、以及3mm厚的透孔钢板，将方形钢管切割成的单个管件，透孔钢板切割成单个的多孔板，单个管件包括框架管、横杆，将框架管进行拼合焊接成方框型的上支架、下支架，参照图2至图4所示，横杆纵横交织焊接在上支架、下支架上，形成网格状结构，网格大小一致，将多孔板焊接在上支架、下支架表面，在多孔板表面均匀的焊接50个高温弹簧，高温弹簧与多孔板保持垂直，上下多孔板上的高温弹簧上下相对，形成结构尺寸都一致的上夹具、下夹具，上支架、下支架的侧边处焊接向外延伸的侧杆，侧杆上设有螺钉孔，侧杆间通过螺钉连接锁紧，实现上夹具、下夹具的锁紧。

无胶铝质蜂窝板的制备工艺，包括以下步骤：

A、制备面板、底板及蜂窝夹芯：取1mm厚度的3003防锈铝板切割成100cm*100cm块状备用，得到尺寸为100cm*100cm的面板、底板，面板、底板厚度一致；取6061型锻铝材质的薄壁管节，切割下料成17mm高的单个管节，单个的尺寸为φ28×0.4×17mm，在单个关节的侧壁上钻削加工出芯孔；

B、制备复合面板、复合底板：取400型号Al-Si共晶成分的钎料，将钎料复合成型在面板、底板表面，得到复合面板、复合底板，钎料层的厚度为0.15mm，焊接前在面板、底板表面先复合钎料层，使钎料层在板面的厚度均匀一致，且便于控制钎料层的厚度，简化了制备工艺，同时保证钎焊的可靠质量，本发明中钎料层的厚度大，可保证有足够的熔化钎料填充缝隙，提高焊合率并避免焊缝开裂，钎料层熔化后不仅能将夹层与面板、底板之间的间隙填满，而且还可能有部分渗入夹层的缝隙内起焊接作用，从而可提升钎焊蜂窝板的整体刚度。

C、焊前预处理：用酒精擦洗复合面板、复合底板的表面，以及用酒精清洗单个管节表面，清除污迹后晾干备用；

D、初次喷洒助焊剂：取Nocolo***体与水配制成助焊剂水溶液，将助焊剂水溶液喷洒在复合面板、复合底板具有钎料层的表面上，Nocolo***体配制成的助焊剂水溶液是一种几乎无腐蚀的氟化物化学物质，可以配制成一定比例的水溶液，便于涂敷在工件的钎焊面上，起到去除氧化膜、改善钎料熔化后的润湿及毛细流动效果，而且焊后残渣对构件不会造成损伤性的破坏，直接喷洒在钎料层上，在焊接时，助焊剂与钎料能够更好的融合，提高助焊剂的使用效果，提高钎焊效果；

E、装夹：将喷洒完助焊剂水溶液的复合底板水平放置在下夹具中，复合底板复合有钎料层的侧面向上，将步骤C中得到的单个管节左右相接的排列在复合底板上，单个管节排布后形成蜂窝夹芯，单个管节内腔则为蜂窝夹芯的单个窝腔，单个管节上的芯孔使相邻窝腔相通，单个管节间可以通过胶水粘合，进行固定，再将复合面板放置到蜂窝夹芯上部，复合面板复合有钎料层的侧面向下，复合面板、复合底板边角对其，将上夹具放置到复合面板上，并用螺钉将上夹具、下夹具连接锁紧，得到装夹件；

F、再次喷洒助焊剂：将步骤D中配制的助焊剂水溶液再次喷涂在复合面板、蜂窝夹芯、复合底板的相接面处，再次喷洒助焊剂，对装夹过程中造成的助焊剂层磨损进行补充，保证助焊剂覆盖钎料层，对钎料层进行去除氧化膜，提高钎焊效果；

G、入炉钎焊：先将装夹件进行干燥处理，使用隧道式干燥设备，将装夹件放置到干燥设备的传动机构上，在装夹件在隧道式干燥设备上运行过程中对装夹件进行干燥，进行流水化生产，干燥温度150-260℃，干燥时长5-15min，干燥后的装夹件送入隧道炉式气保护钎焊炉进行钎焊处理，将干燥后的装夹件放置到隧道式气保护钎焊炉的传送履带上，装夹件依次经隧道式气保护钎焊炉的预热区、加热均温钎焊区、冷却区后得到无胶质蜂窝板，预热区的遇热温度为300℃，预热时长10min，将装夹件强制加温，为钎焊做准备，、加热均温钎焊的温度为605℃，钎焊时长15min，、加热均温钎焊区通入氮气进行保护，钎焊后的冷却方式为使用风机强制风冷，冷却时长20min，冷却后接近室温出炉，对蜂窝板进行模块化、流水线钎焊生产，生活中不使用胶水，更为的环保，且提高蜂窝板的整体强度，面板、蜂窝夹芯、底板在钎焊中有由夹具整体夹裹，在钎焊的过程中，夹具对面板、底板的整体夹裹能够有效抑制面板、底板的形变，多孔板配合高温弹簧，对面板、底板板面进行紧紧的压制，既能保证高温下在厚度方向夹紧，又能使平面方向有一定的伸缩自由度，钎焊中可避免板面鼓包现象，避免钎焊处开裂，焊合率大幅提升，相比现有工艺，焊合率提高70％-85％，蜂窝板整体质量得到明显提高，钎料层厚度大，不仅满足蜂窝夹芯与面板、底板间的钎焊需求，还有部分渗入蜂窝夹芯的单个管件的相接处、缝隙内起焊接作用，从而可提升钎焊蜂窝板的整体刚度；

H、将步骤G中得到的无胶铝质蜂窝板从模具中取出，检验焊缝、面板、底板变形率，合格后对蜂窝板进行表面清洗、表面防护涂层的设置，通过化学清洗清除夹具的装夹印记，设置涂层使蜂窝板具有更好的耐腐性，提高表面质量。

步骤G中的钎焊炉为进一步的，所述的步骤E的夹夹具包括上夹具、下夹具，上夹具包括上支架、上多孔板，上多孔板固定在上支架表面，上支架由上方形框、上方形框内的交错的上横杆构成，下夹具包括下支架、下多孔板，下多孔板固定在下支架表面，上多孔板、下多孔板上下相对，下支架由下方形框、下方形框内的交错的下横杆构成，上方形框、上横杆、下方形框、下横杆均为Q235碳素钢材质的方形钢管，上多孔板、下多孔板厚的度为3mm，材质均为Q235碳素钢，上多孔板、下多孔板相对的面上设有多个均匀分布的高温弹簧，上方形框、下方形框四边均设有向外延伸的侧杆，侧杆上设有螺钉孔，上下侧杆通过螺钉连接锁紧。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.无胶铝质蜂窝板的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A、制备面板、底板及蜂窝夹芯：取铝板切割成块状备用，得面板、底板，面板底板厚度一致；取铝箔带通过机械化压制制作成蜂窝夹芯，蜂窝夹芯尺寸与面板、底板尺寸配合；

B、制备复合面板、复合底板：将钎料层涂覆在步骤A中得到的面板下表面，得到复合面板，将钎料层涂覆在步骤B中得到的底板上表面，得到复合底板，钎料层厚度与面板厚度之比为20：3；

C、焊前预处理：用清洁溶剂清洁步骤B中得到的复合面板、复合底板的表面，以及步骤A中得到的蜂窝夹芯的表面，清洁后晾干；

D、初次喷洒助焊剂：将助焊剂喷洒在清洁晾干后的复合面板的下表面、复合底板上表面；

E、装夹：将步骤D中得到的复合底板上表面朝上的置于夹具上，将步骤C中得到的蜂窝夹芯排设在复合底板上表面上，将步骤D中得到的复合面板下表面朝下的置于蜂窝夹芯上，复合底板、蜂窝夹芯、复合面板边角对其，夹具夹紧，得到装夹件；

F、再次喷洒助焊剂：将助焊剂涂刷在装夹后的蜂窝夹芯与复合面板、复合底板的相接面处；

G、入炉钎焊：将经步骤F处理后的装夹件烘干后送入钎焊炉钎焊，经预热、加热均温钎焊、冷却，得到无胶铝质蜂窝板；

H、对步骤G中得到的无胶铝质蜂窝板进行表面清洗、设置表面防护涂层。

2.根据权利要求1所述的无胶铝质蜂窝板的制备工艺，其特征在于：所述的步骤B中的钎料层为Al-Si共晶成分的钎料层，步骤D、F中的助焊剂为由Nocolo***状钎剂与水构成钎剂水溶液。

3.根据权利要求1所述的无胶铝质蜂窝板的制备工艺，其特征在于：所述的步骤G中的钎焊炉为隧道炉式气保护钎焊炉，所述的加热均温钎焊的温度为600℃-610℃，所述的冷却为风冷。

4.根据权利要求1所述的无胶铝质蜂窝板的制备工艺，其特征在于：所述的步骤E的夹夹具包括上夹具、下夹具，上夹具包括上支架、上多孔板，上多孔板固定在上支架表面，上支架由上方形框、上方形框内的交错的上横杆构成，

下夹具包括下支架、下多孔板，下多孔板固定在下支架表面，上多孔板、下多孔板上下相对，下支架由下方形框、下方形框内的交错的下横杆构成，上方形框、上横杆、下方形框、下横杆均为Q235碳素钢材质的方形钢管，上多孔板、下多孔板厚的度为3mm，材质均为Q235碳素钢，上多孔板、下多孔板相对的面上设有多个均匀分布的高温弹簧，上方形框、下方形框四边均设有向外延伸的侧杆，侧杆上设有螺钉孔，上下侧杆通过螺钉连接锁紧。

5.根据权利要求1所述的无胶铝质蜂窝板的制备工艺，其特征在于：所述的上横杆在上方形框内部不均衡排布。

6.根据权利要求1所述的无胶铝质蜂窝板的制备工艺，其特征在于：所述的步骤A中所得面板、底板的尺寸为100cm*100cm。