铝蜂窝夹层的性能及应用
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技术文件技术部份:(不仅限于下列内容)(1)深化图纸:根据提供的图纸,进行排版图设计并针对本工程特点细化连接节点、盒式蜂窝板的节点处理、所供蜂窝板加工图、蜂窝板自身附件和所要求的支撑节点要求图。
(2)加工生产:蜂窝板的生产能力、加工工艺、质量控制、检验标准及方法、产品包装整体说明(须含板件编号、打包编号、分区索引等)等。
(3)供货服务:全过程供货流程、全过程供货方案、供货计划特殊环节的应急措施、现场服务方案。
(4)用于本工程产品性能资料:正面板、背面板、面漆、背面漆、蜂窝芯、粘合剂的详细生产厂商、技术性能及有效的检测报告,以及符合本次招标要求的蜂窝板的力学性能、抗冻融性能、防火性能等有效的检测报告。
(5)样品一套,不小于400×600mm的盒式蜂窝铝板组合样板,样品上需标明投标人名称。
样品上均需注明投标单位名称,并加盖单位公章。
(6)以往类似工程的产品合格证明、产品批次质量合格证明等相关证明材料。
(7)本工程所需的材料清单、板件编号、板件索引图、单元索引图、分区索引图等,并提供其中任一板件的CAD或word格式打印图样一张。
(8)提供本工程所需的蜂窝板的整体及局部的受力及变形计算。
(9)技术文件附件(投标方视需要自行编写),包括:a、投标人完成项目所独有的有利条件和优势的说明。
b、投标人提出的技术创新及对业主的合理化建议。
(10)投标人认为有必要提供的其他有关材料分值构成及计算方法A、技术标评分标准和权重(1)深化图纸:排版合理,下料图纸表达清晰,便于加工,节点设计外观及受力合理,提供的优化节点设计合理可行,得4分。
(2)加工生产:生产能力能够满足工程要求、加工工艺达到本工程材料的技术要求、有完善的质量控制、检验标准及方法、产品包装整体说明清晰,便于验收及分区安装要求,得7分。
(3)供货服务:全过程供货流程清晰全面、供货全过程方案切实可行、特殊环节的应急措施可行有效、现场服务方案周到,能有效保证工程实施,得8分。
飞机铝蜂窝复合材料的典型缺陷检测摘要:蜂窝夹层结构复合材料在使用方面具有很好的性能,其具有比较好的强度,同时,抗冲击性能很好,在使用方面能够进行很好的设计,本文为有效检出飞机铝蜂窝复合材料的缺陷位置及缺陷大小,评估缺陷损伤程度,运用激光错位散斑检测方法对有无缺陷及缺陷位置进行了检测,并采用声阻检测方法对缺陷大小进行了评估.关键词:复合材料缺陷;激光错位散斑检测;声阻检测一、铝蜂窝夹层结构铝蜂窝芯材只要利用铝箔来实现不同方式的胶接,然后通过拉伸形成不同规格的蜂窝,芯材的性能和铝箔的厚度以及孔格的大小有直接关系,铝蜂窝芯材能够和不同蒙皮材料进行复合,这样就形成了铝蜂窝夹层结构复合材料。
铝蜂窝夹层结构复合材料具有加高的力学性能,而且,在制造成本方面比较低。
但是,铝蜂窝夹层结构复合材料在一些特定的环境中比较容易受到腐蚀,在受到冲击以后,铝蜂窝芯材会出现永久变形的情况,会导致蜂窝芯材和蒙皮发生分离的问题,导致材料的性能降低。
一些研究人员对胶接工艺对铝蜂窝夹层结构复合材料的影响进行了研究,主要从胶接剂的筛选、表面处理方法和固化工艺方面进行了论述,使用流动性比较好的胶膜,在表面处理方面采用磷酸阳极化处理方式,同时,在夹层结构方面通过对剪切强度进行对比,能够实现最佳的固化工艺。
铝蜂窝夹层结构在粘结成型方面大面积批量生产面临着非常大的问题,在固化过程中,可以对铝蜂窝夹层结构复合材料进行真空袋加压,这样铝蜂窝夹层结构复合材料的性能更好。
对铝蜂窝芯在压缩荷载作用下的荷载位移曲线特征进行研究,同时对在静态下的压缩荷载作用下的铝蜂窝变形特征进行掌握,可以从三个方向对铝蜂窝进行准静态压缩,由于材料的不同,会导致蜂窝芯出现不断的致密化,可以将不同方向的荷载位移曲线分为弹性区域、平缓区域和加速加强区域。
在轴向压缩过程中,试样在荷载最大值位置会出现失稳的情况,在失稳情况下,位移曲线会出现一些小的峰,这个过程铝蜂窝芯出现了逐步折叠失稳的情况。
蜂窝夹层结构及其埋件的力学性能研究李莺歌;关鑫;陈维强;彭志刚;朱大雷【摘要】对蜂窝夹层结构及其侧向和板内M5埋件力学性能进行了研究,分析了蒙皮厚度、胶黏剂面密度和胶接强度对力学性能的影响.结果表明,适当增加蒙皮厚度,有利于提高蜂窝夹层结构及其埋件的力学性能;在同等胶接强度下,胶黏剂面密度对力学性能的影响可以忽略,可选用面密度较低的胶黏剂来降低结构质量;埋件系统承受面内剪切载荷的能力明显优于其承受垂直于蒙皮的面外拉拔载荷能力;承受面内剪切载荷时,埋件系统的失效模式以埋件区域蒙皮局部破坏为主;承受面外拉拔载荷时,埋件周围蜂窝芯先失稳破坏,并最终导致埋件带动蒙皮变形、局部发生破坏.所得结果可为结构设计优化提供参考.【期刊名称】《宇航材料工艺》【年(卷),期】2018(048)004【总页数】5页(P41-45)【关键词】蜂窝夹层结构;埋件;力学性能【作者】李莺歌;关鑫;陈维强;彭志刚;朱大雷【作者单位】北京卫星制造厂,北京100094;北京卫星制造厂,北京100094;北京卫星制造厂,北京100094;北京卫星制造厂,北京100094;北京卫星制造厂,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TB330.1;V190 引言蜂窝夹层结构具有比强度、比刚度高,可设计性强等优点,现已成为航天器的基本结构部件[1-3],主要用于提供支撑、承受和传递载荷、保持结构刚度等方面[4]。
其中,埋件是蜂窝夹层结构与其他结构连接,以及蜂窝夹层结构上仪器设备安装时的主要受力部件[5]。
研究蜂窝夹层结构及其埋件的力学性能对优化航天器结构设计、平衡结构强度与结构质量意义重大。
本文简述蜂窝夹层结构及其埋件的力学性能测试条件和结果,分析蒙皮厚度、胶黏剂面密度和胶接强度对力学性能的影响。
1 实验1.1 试件1.1.1 尺寸及构型(1)胶黏剂试件包括剪切试件和90°板-蜂窝剥离试件。
其中,剪切试件的尺寸及构型按GB7124—1986规定,90°板-蜂窝剥离试件按GJB130.8-1986规定。
简介其面板主要选用优质的3003H24合金铝板或5052AH14高锰合金铝板为基材,面板厚度为0.8~1.5mm氟碳滚涂板或耐色光烤漆,耐色光烤漆在抗划痕、耐酸雨腐蚀变色、自洁性方面强于PVDF,底板厚度为0.6~1.0mm,总厚度为25mm。
芯材采用六角形3003型铝蜂窝芯,铝箔厚度0.04~0.06mm,边长5~6mm,采用辊压成型技术完成正、背表皮的成型,全自动机器设备折边,正、背表皮在安装边紧紧咬合。
整个加工过程全部在现代化工厂完成,采用热压成型技术,因铝皮和蜂窝间的高热传导值,内外铝皮的热胀冷缩同步;蜂窝铝皮上有小孔,使板内气体可以自由流动;可滑动安装扣系统在热胀冷缩时不会引起结构变形,因此可以保证极高的平整度.采用黏结胶:双组份聚胺酯高温固化胶,用全自动蜂窝板复合生产设备通过加压高温复合而成,克服了以往蜂窝板粘接层的脆性问题。
内层为特制的六边形铝蜂窝,由硬度达到H19的铝合金构成,作为粘附在夹层结构中的芯板,在切向上承受压力。
这些相互牵制的密集蜂窝犹如许多小工字梁,可分散承担来自面板方向的压力,使板受力均匀,保证了面板在较大面积时仍能保持很高的平整度。
安装时采用两边安装,无机械破坏。
滑动安装扣系统允许热胀冷缩,板底端的止滑扣将可以控制板的膨胀方向。
25MM隐胶缝系统美观且具有自洁功能.制作完成后的盒式蜂窝板,内外板和蜂窝结构形成一个整体另外,空心蜂窝还能大大减弱板体的热膨胀性。
由于蜂窝材料具有抗高风压、减震,隔音、保温、阻燃和比强度高等优良性能。
国外六十年代已在民用各领域使用,而且发展很快,我国最近几年蜂窝技术才在民用工业的各领域应用。
铝蜂窝板幕墙以其质轻、强度高、刚度大等诸多优点,已被广泛应用于高层建筑外墙装饰。
总厚度为15mm,面板底板均为1.0mm厚的铝蜂窝板只有6Kg/㎡。
具有相同刚度的蜂窝板重量仅为铝单板的1/5,钢板的1/10,相互连接的铝蜂窝芯就如无数个工字钢,芯层分布固定在整个板面内,使板块更加稳定,其抗风压性能大大超于铝朔板和铝单板,并具有不易变形,平面度好的特点,即使蜂窝板的分格尺寸很大。
复合材料夹层结构在航空领域的运用◎孙锐(作者单位:航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司工程技术部)设计人员在实际开展飞机结构设计工作时,始终面对强结构以及高效率这一要求。
各类结构在设计过程中都需要满足不失稳这一需求,尤其是在受到拉力、压力以及剪切荷载作用力的情况下结构不会发生改变。
在航空领域当中应用复合材料夹层结构是其发展的主要趋势与方向,也是在社会经济不断发展过程中提出的客观要求。
现阶段夹层结构在飞机结构设计中使用的范围不断拓宽,这充分说明复合材料夹层结构在航空领域起到的作用与价值。
一、常用芯材的客观分析1.蜂窝芯材的特性。
蜂窝材料具有各向异性的特点。
蜂窝因为存在开孔结构,不适用湿法工艺或树脂注射工艺(如RTM 树脂传递模塑)。
铝蜂窝或芳纶纸蜂窝具有压缩模量高和重量轻的优点,它们是飞机结构上广泛使用的夹芯材料。
但在某些情况下如面板出现裂纹和孔隙时,水或水汽就很容易进入蜂窝。
温度下降后,进入蜂窝孔中的水被冰冻后体积会发生膨胀,将破坏邻近蜂窝孔格的粘接,降低了夹层结构的性能,这时必须对蜂窝材料进行维修。
强度以及比刚度较高,是铝蜂窝这一结构材料的明显特征。
剪切载荷较大的部位是铝蜂窝层结构应用的主要位置,一般会利用金属板材作为面板使用。
在一定重量条件下,铝蜂窝夹芯材料可以最大限度降低自身厚度。
同时这也是其缺陷,在壁厚太薄的影响下,蜂窝表面可能会有严重的局部失稳出现。
在同一阶段内使用铝蜂窝以及碳纤维面板时,无法顺利结合两种材料。
在膨胀系数方面,上述两种材料具备相当大的差异,所以会导致明显的固化变形问题出现。
两种材料之间极易发生电化学腐蚀问题。
没有恰当处理电绝缘是导致其出现的主要原因。
2.泡沫芯材的特征。
在隔热以及隔音能力方面,硬质聚氨酯泡沫远远高于其他泡沫,工艺简单、价格便宜是硬质聚氨酯泡沫的明显优势与特征,但是其存在力学性能较差这一缺陷,在机械加工中极其容易出现易碎或者掉渣的问题。
已成型的复合材料层压板蒙皮腔体内是注射硬质聚氨酯泡沫的最终位置。
一. 蜂窝纸板蜂窝纸板是根据自然界蜂巢结构原理制作的,它是把瓦楞原纸用胶粘结方法连接成无数个空心立体正六边形,形成一个整体的受力件——纸芯,并在其两面粘合面纸而成的一种新型夹层结构的环保节能材料,具有质轻、强度大、刚度高等特点,经过特殊处理后能够阻燃、防潮、防水、防霉、防静电等。
主要应用于包装工业,如包装纸箱、包装缓冲垫、托盘等。
1.强度高:10mm厚的蜂窝纸板的抗压强度是五层瓦楞纸板的2-75倍,抗折强度是五层瓦楞纸板横向强度的2倍,纵向的29倍。
2.承重大:10mm厚的蜂窝纸板的承重量为0.5-3吨/平方米,是五层瓦楞纸板的2-10倍,1克蜂窝纸板可承重800克的压力而不变形。
3.节省原料:使用1000公斤的蜂窝纸板可以节省50立方米的木材,与木质包装相比可以节省木材60%左右,生产成本降低60%。
4.弹性好:由于蜂窝纸板夹心采用均匀排列的正六边形自然蜂窝状结构,因而具有较高的缓冲性,使商品的破损率可降低2-8倍,提高经济效益。
5.组合性强:传统瓦楞纸包装内外皆软,木质包装内外皆硬,使用蜂窝纸板材料及蜂窝纸芯掩垫物则可以达到内软外硬的目的,同时可以根据商品的大小、规格、尺寸、形状的不同进行制作。
6.重量轻、成本低:采用蜂窝纸板制作包装箱在出口商品时可以免除出口检疫和验放熏蒸证手续,节省了熏蒸和垃圾处理等费用,降低出口成本。
其重量仅为相同规格瓦楞纸板的2/3,木质板的1/3。
7.可回收再利用:蜂窝纸板缓冲制品可代替EPS泡沫材料,在使用后既消除了白色污染又可回收作为生产纸的原料。
8.用途广泛:包装业、建筑业、服装业、汽车工业、家具制造业、五金工具、装饰业、化纤业、环保业等等领域。
二. 高强度蜂窝纸芯1.适用于工艺品、陶瓷等高档产品的内衬包装,是易碎易破品的保护大使。
蜂窝纸芯与纸板、纤维板、胶合板、装饰宝丽板、钢板、铝板等材料复合制成各种蜂窝板材产品,应用于家俱、门、轻质隔墙、屏风、车船的内装饰板等。
02.05蜂窝板1.蜂窝板的概念蜂窝板是由两块表板和充填其中用以保证两块表板砌合在一起共同工作的蜂窝中间层所组成。
表板可以选用不同的材料:当两块表板都是铝板或钢板时,称为铝蜂窝板或钢蜂窝板当其中一块表板为石材、铝合金板、搪瓷板、玻璃钢、塑料时,分别称为石材蜂窝板、铝合金蜂窝板、搪瓷蜂窝板、玻璃钢蜂窝板、塑料蜂窝板等。
中间蜂窝层采用铝箔、纸箔和塑料时,分别称之为铝蜂窝、纸蜂窝、塑料蜂窝。
蜂窝板结构的设计思想来源工字梁结构:表板相当于工字梁的翼板,主要承受正应力;中间蜂窝层相当于工字梁的腹板,主要承受剪应力。
两个表板的结构高度大,有较大的剖面惯性矩,因而刚度好、弯曲强度大;中间夹心层仿生于天然蜂巢结构,所用材料少,但剪切强度大、稳定性好;表板和蜂窝中间层优化组合,使得蜂窝板具有重量轻、强度大、刚度好等优点。
表板与蜂窝选择适当,还可获得良好的抗震、隔热、隔音等性能,做成防火蜂窝板、隔热蜂窝板、隔音蜂窝板等。
由于有以上优点,蜂窝板在航空、航天部门率先使用,随后在装饰、幕墙、屋顶、楼板等建筑领域广泛应用。
2.石材蜂窝板的特点外表层为3—5mm厚的超薄型天然石材板,中间层为铝蜂窝,内表层为铝板或玻璃丝网增强树脂板,中间层和内、外表层之间为玻璃丝网载体胶膜。
它和传统的石材相比,具有下列优点:2.1.重量轻:标难板每平方米仅重16kg,与6mm厚玻璃的重量相当,相当于25mm厚石材重量的l/5。
2.2.抗冲击:抗冲击强度比30mm厚的石材大10倍以上。
2.3.安全性好受强力冲击后,石材表面只是局部破裂,不会产生辐射性裂纹,更不会整体破裂、脱落。
2.4.加工性好使用普通加工工具,可以轻易地进行切割、安装。
能制成各种不同类型的造型,线条流畅、美观大方。
2.5.选择性强:可以根据市场发展和建筑需要,选择国内、外任意的石村面料。
保持了天然石材的主要性能指标,耐用年限长。
2.6.节约天然石材:由于表面石材仅为3—5mm厚,大大提高了天然石材的利用率,减少了石材色差,节约了天然资源。
道路桥梁Roads and Bridges72蜂窝及其夹芯结构在桥墩防撞中的应用钟鹏(重庆交通大学土木工程学院,重庆400074)中图分类号:U45 文献标识码:B 文章编号1007-6344(2019)04-0072-01摘要:高孔隙率的蜂窝及其夹芯结构是一种轻质、高强结构,具有优良的吸能和缓冲性能。
这引起了众多研究学者对其工作模式、力学性能及工程应用的研究。
本文概述了蜂窝结构的性能,介绍了蜂窝及其夹芯结构的应用现状,分析和讨论了其在桥墩防撞中的应用。
关键词:蜂窝结构;吸能;缓冲;桥墩防撞0 引言蜂窝结构是一种灵感来自于蜂巢的多孔结构,其高达80%的孔隙率赋予它独特的功能属性,如隔热、吸能、减噪[1,2]。
得益于卓越的机械性能和轻质化特性,蜂窝结构已广泛应用于航空航天和船舶工程领域中[1]。
1 蜂窝结构概述根据外观形态的不同,笔者将目前蜂窝结构的发展和研究对象分为普通蜂窝结构和内凹蜂窝结构。
1.1普通蜂窝结构普通蜂窝结构状如自然界的蜂巢结构,是正六边形。
其压缩过程大致可分为3个阶段:弹性阶段、平台阶段和密实化阶段。
由于压缩过程中平台阶段的应力较低且稳定,蜂窝结构可吸收大量能量,是吸能缓冲结构的良好选择[3]。
1.2内凹蜂窝结构基于普通蜂窝结构的研究,随后出现了内凹蜂窝结构。
它不仅具有普通蜂窝结构的特性,还发展了其他的优异性能。
与呈现正泊松比的普通蜂窝结构不同,内凹蜂窝结构具有负泊松比效应。
它在单轴拉伸(或压缩)下会导致横向膨胀(或收缩),这种独特的性能使得它在许多方面比其他结构更有优势,成为具有发展潜力的新型结构[4.5]。
目前有许多学者对这种新型的内凹蜂窝结构力学性能进行研究[6,7],仿真模拟结果表明内凹蜂窝结构比普通蜂窝结构有更高的平台应力,意味着有更好的能量吸收能力[2]。
此外,随着冲击速度的增加,局部变形逐步集中于冲击端,这为缓冲、防撞装置提供了有效可行的思路。
2 蜂窝结构的应用现状普通蜂窝结构的泊松比虽为正值,但高孔隙率使其具有优异的性能。
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浅谈石材铝蜂窝板幕墙面板的设计要求及其技术方案作者:甘思炎来源:《砖瓦世界·下半月》2019年第09期摘要:本文首先对石材铝蜂窝复合板进行了详细介绍,然后介绍石材铝蜂窝复合板幕墙的设计技术方案,以及石材铝蜂窝板幕墙面板连接设计要求和施工工艺介绍;通过本次详细分析可得知石材铝蜂窝复合板具备较好的物理性能,在高层建筑物外墙中应该得到广泛的应用。
在有天然石材饰面效果的情况下在设计吊顶板或挑檐处的石材幕墙尽量采用石材蜂窝板,不可直接采用天然花岗石进行吊顶。
关键词:石材铝蜂窝复合板;干挂技术方案;面板及其连接设计要求;施工工艺一、石材铝蜂窝复合板概述蜂窝板是由两块表板和充填其中用以保证两块表板砌合在一起共同工作的蜂窝中间层所组成。
表板可以选用不同的材料:当两块表板都是铝板或钢板时,称为铝蜂窝板或钢蜂窝板;当其中一块表板为石材、钛合金板、搪瓷板、木材、玻璃钢、塑料时,分别称为石材蜂窝板、钛合金蜂窝板、搪瓷蜂窝板、木材蜂窝板、玻璃钢蜂窝板、塑料蜂窝板等。
中间蜂窝层采用铝箔、纸箔和塑料时,分别称之为铝蜂窝、纸峰窝、塑料蜂窝。
本文主要针对建筑幕墙用石材铝蜂窝板进行说明。
在《人造板材幕墙工程技术规范》(JGJ336-2016)中,石材蜂窝板幕墙是指以建筑装饰用石材蜂窝复合板为面板的人造板材幕墙,且规定石材蜂窝板宜通过板材背面预制螺母进行连接。
将天然石材板加工成薄片石材与铝蜂窝板经过专用粘合剂粘接复合而成的板材就叫做超薄石材—铝蜂窝复合板,即为石材铝蜂窝复合板。
石材铝蜂窝复合板安装精度较高,背部螺栓连接原理是由不锈钢螺栓、铝合金挂件、金属龙骨组成完整的体系,能提供最大承载并保证板材不受螺栓挤压产生内应力,其特点具有良好的抗震性、安全性,石材铝蜂窝复合板且具有较好的装饰效果,操作简单、拆装方便,并有利于幕墙的养护,避免了幕墙受到腐蚀与破损现象。
超薄石材—铝蜂窝复合板夹层有蜂窝芯,减轻了产品重量,根据《建筑幕墙》(GB/21086-2007)规定:用于幕墙干挂的天然花岗岩板材厚度不应小于25mm,因此,将天然石材板加工成薄片石材形成超薄石材—铝蜂窝复合板,使结构重量降至最低,这种材料虽然重量较轻,但强度性能非常好,主要原因在于蜂窝芯相互连接,呈芯层分布,且在板面内固定,增强了板块的稳定性,具备较强的抗压能力与抗弯挠能力,与普通铝单板及铝塑板相比较,其抗风压能力更高,平直度较好,且不易变形。
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铝蜂窝项目组 技术文件 KTK-LFWB-JSWJ-06-001 Rev :0 第 1 页 共 1 页
铝蜂窝地板性能汇总:(面板2.0-5052,背板1.0-5052,铝蜂窝芯0.06*4*15-5A02)
1、抗弯强度≥40MPa 依据GJB130、ASTM C 393
2、抗压强度≥4.0MPa 依据GJB130、MIL-STD-401
3、抗拉强度≥4.0MPa 依据GJB130、ASTM C 297
4、剥离强度≥40N ·㎝/㎝ 依据GJB130、ASTM D 1781
5、抗冲击性能:让钢球(510g 、φ50㎜)从距板面(板面贴有厚2.5㎜地板布)2米高度自
由落下,板面压痕深度≤1.0㎜。
(板面压痕深度≤2.0㎜,当面板为1.0-5052)
6、疲劳强度:正弦脉动载荷F max =3KN 、F min =0.3KN ,经过200×104次循环,未见任何损坏。
依据GJB130、ASTM C 393
7、隔声性能:隔声量≥25dB 依据《铁路客车隔声性能试验方法》
8、隔热性能:传热系数≤6.0W/(㎡·K ) 依据《铁路客车隔热性能试验方法》
9、防火性能:达到等级S4/SR2/ST2 依据DIN 5510 Part 2
达到等级M1/F0 依据NF F 16-101。
蜂窝板生产工艺蜂窝板是一种由蜂窝状结构组成的板材,通常由两层薄板和夹层蜂窝芯材料构成。
蜂窝板具有轻质、高强度和优异的隔热性能,广泛应用于航空航天、建筑、交通运输等领域。
下面将介绍蜂窝板的生产工艺。
一、蜂窝芯材料的准备蜂窝板的芯材一般采用金属或非金属材料制成。
常见的金属芯材有铝、钢、铜等,非金属芯材有纸、聚酯膜、聚氨酯等。
在准备蜂窝芯材料时,需要将金属材料剪切成所需尺寸的薄片,或将纸、聚氨酯等原材料加工成所需形状的芯材。
二、夹层薄板的制备蜂窝板的夹层薄板一般采用金属材料,如铝、钢、镍等。
夹层薄板可以采用滚压、拉伸或剪切等工艺进行加工。
在制备夹层薄板时,需要注意保持板材的平整度和表面质量,以确保蜂窝板的整体性能。
三、蜂窝板的组装将蜂窝芯材料和夹层薄板按照一定的顺序进行组装。
常见的组装方法有粘结、机械扣合、焊接等。
粘结是一种常用的组装方法,可以使用粘合剂将蜂窝芯材料和夹层薄板粘合在一起。
机械扣合则是通过将蜂窝芯材料和夹层薄板的边缘设计成相互咬合的形式来组装。
焊接则是将蜂窝芯材料和夹层薄板通过焊接工艺进行连接。
四、蜂窝板的成型蜂窝板的成型是指将组装好的蜂窝板进行压制或者加热处理,使其成为所需的形状。
成型时需要注意温度、时间和压力等参数的控制,以确保蜂窝板的稳定性和性能。
压制是一种常用的成型方法,可以使用液压机或机械压机对蜂窝板施加一定的压力,使其达到所需的形状。
加热处理则是通过加热蜂窝板进行热塑性变形,使其成为所需形状。
五、蜂窝板的后处理蜂窝板的后处理包括喷涂、切割、打磨等工艺。
喷涂是指将表面涂覆一层或多层的涂料,以保护蜂窝板的表面和提高其耐用性。
切割是将蜂窝板按照所需的尺寸进行切割,常用的切割方法有剪切、钻孔、电火花等。
打磨则是将蜂窝板的表面进行光滑处理,以提高其外观质量和触感。
综上所述,蜂窝板的生产工艺包括蜂窝芯材料的准备、夹层薄板的制备、蜂窝板的组装、蜂窝板的成型和蜂窝板的后处理。
这些工艺环节相互衔接,共同完成蜂窝板的生产过程。
钢结构夹层规格钢结构夹层是指由两层钢板之间填充一层夹芯材料组成的构件。
夹层结构具有重量轻、刚度高、抗震性能好等优点,在建筑、桥梁、航空航天等领域得到广泛应用。
本文将从夹层规格的选择、夹芯材料的种类以及夹层结构的应用等方面进行阐述。
一、夹层规格的选择夹层规格的选择应根据具体工程的要求和实际情况来确定。
常见的夹层规格有以下几种:1. 单层夹层:夹芯材料只填充在两层钢板之间,适用于跨度较小、负荷较轻的结构。
2. 多层夹层:夹芯材料填充在多层钢板之间,可提高结构的刚度和承载能力。
3. 不等厚夹层:夹层中的钢板厚度不相等,可根据不同部位的受力情况进行调整,提高结构的适应性和经济性。
4. 多种夹芯材料夹层:夹层中采用不同种类的夹芯材料,可以使结构具有更好的性能,如隔热、隔音等。
在选择夹层规格时,需要考虑结构的受力情况、使用环境、经济性等因素,确保夹层结构能够满足工程的要求。
二、夹芯材料的种类夹层结构的性能和使用效果与夹芯材料的种类密切相关。
常见的夹芯材料有以下几种:1. 聚苯板(EPS):具有轻质、隔热、隔音等特点,适用于建筑、冷藏库等领域。
2. 玻璃棉:具有优良的隔热、吸音性能,适用于建筑、航空航天等领域。
3. 矿棉:具有耐高温、隔热、隔音等特点,适用于工业设备、石油化工等领域。
4. 聚氨酯泡沫:具有优异的保温、隔音性能,适用于建筑、冷藏设备等领域。
5. 铝蜂窝板:具有轻质、刚性好、耐腐蚀等特点,适用于航空航天、交通运输等领域。
选择夹芯材料时,需要考虑其热传导系数、耐久性、环保性等因素,确保夹层结构具有良好的性能和使用寿命。
三、夹层结构的应用夹层结构在建筑、桥梁、航空航天等领域具有广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景:1. 建筑领域:夹层结构可以用于建筑外墙、屋面、内墙等部位,具有良好的保温、隔音效果,同时可以提高建筑的整体刚度和承载能力。
2. 桥梁领域:夹层结构可以用于桥梁的主梁、横梁等部位,具有轻质、高强度的特点,可以减少桥梁自重,提高桥梁的抗震性能和承载能力。
铝蜂窝夹层的性能及应用贺中亮赵会民刘建春李少华吴苗(西安雅西复合材料有限公司,710089,西安,陕西)摘要:本文综述了夹层复合材料用铝蜂窝芯的性能及其应用,与泡沫夹层在力学性能等方面综合对比分析,并展望了铝蜂窝芯的发展及应用前景。
关键词:铝蜂窝;泡沫夹层;性能Properties and applications of aluminum honeycomb sandwichHe Zhongliang, Zhao Huimin , Liu Jianchun, Li Shaohua Wu Miao(Argosy XAC Composite Materials Ltd. Xi’an, Shaanxi, 710089, China)Abstract This paper reviews Properties and applications on aluminum honeycomb sandwich materials, Comparative Analysis on mechanical property with foam sandwich and gives the applied prospect of aluminum honeycomb sandwich.Key words aluminum honeycomb; foam sandwich; Properties引言金属蜂窝是金属骨架和蜂窝孔相间的一种新型功能复合材料,因其内部结构含有许多蜂窝状直通孔而得名。
铝蜂窝芯是由多层铝箔粘合,叠压,然后拉伸展开成规则的蜂窝形状。
由于铝蜂窝芯的特殊构造,其分割成的众多封闭小室限制了由其合成的幕墙板内空气的流动,使热量和声波的传播受到极大的限制,具有良好的隔热、隔音、导电、耐热防腐、吸能减震,保温效果,同时它的抗弯挠、抗压性和比重轻等特性也使其他建筑材料无法比拟的。
作为蜂窝家族中的“贵族”,铝蜂窝有着非常优异的性能,它强度高、耐高温、耐腐蚀,是航空、航天、高速船舶、高速列车等行业的理想材料,在建筑业是大尺寸幕墙和对阻燃要求高的室内豪华装修的首选材料。
同时由于碳纤维、芳族聚酞胺纤维增强物价格下降, 聚醋、环氧、热塑性树脂的品种和质量不断增加, 为更多的新品种夹层复合材料的研制、应用和发展提供了有利的条件。
在夹层结构中,聚合物泡沫是一种最常用的芯材。
主要包括:聚氯乙烯(PVC)泡沫、聚苯乙烯(PS)泡沫、聚氨酯(PU)泡沫、聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫、聚醚酰亚胺(PEI)泡沫和丙烯腈-苯乙烯(SAN或AS)泡沫等[1]。
1 铝蜂窝芯的结构铝蜂窝夹层结构复合材料是由两块高强度的上、下蒙皮(根据使用环境不同,又是也称为面板)和中间夹着一层厚而轻的夹芯层所组成。
其结构示意图见图1[2]。
作者简介:贺中亮,男,1983年生,硕士;主要从事铝蜂窝芯的研究Tel:029-********E-mail:********************,地址:西安市阎良开发区人民西路图1 铝蜂窝夹层结构组成Fig. 1 Composed of aluminum honeycomb sandwich structure2 铝蜂窝夹层和泡沫夹层性能特点 2.1 力学性能蜂窝或泡沫等低密度的“芯”用于复合材料,它可分隔表皮材料,可提高抗弯曲强度、降低质量。
具有相同负荷能力的夹层结构要比实体层状结构轻好几倍。
芯材还能对整体强度起加强作用,降低单位体积的成本、削弱噪音与震动、增加耐热、抗疲劳扣防火性能等。
芯材的作用机理是将剪切力从表皮层传向内层,使两个表皮层在静态和动态载荷下都能保持稳定,并且吸收冲击能来提供抗破坏性能[3,4]。
铝蜂窝具有较高的压缩模量、剪切强度和较轻的重量等优点,铝蜂窝密度较低,一般在20kg/m 3~150kg/m 3,较高的力学性能,表一为西安雅西复合材料有限公司铝蜂窝芯产品在不同规格下力学性能表。
同等密度下铝蜂窝芯材的力学性能比泡沫夹层要高很多,所以成为飞机和高速列车广泛使用的夹芯材料。
表一 雅西公司铝蜂窝芯产品力学性能表Tab.1 properties of aluminum honeycomb core of Argosy XAC compositematerial LTD.夹层结构只要考虑三个因素:面板、芯材、面板及芯材的粘接。
夹层结构在密度 lb/foot 3铝箔厚度 mm 芯材规格 inch 室温(23.5℃)平面压缩强度 Mpa 纵向剪切强度 MPa 横向剪切强度MPa 8.1 0.07 3/16 3.9 3.1 1.7 3.4 0.05 1/4 2 1.6 0.9 5.2 0.07 1/4 2.8 2.2 1.3 2.3 0.05 3/8 1.11 0.86 0.59 3.6 0.07 3/8 1.56 1.2 0.82 1.7 0.05 1/2 0.61 0.57 0.39 2.6 0.07 1/2 0.86 0.8 0.55 1.2 0.05 3/4 0.34 0.34 0.25 1.8 0.07 3/4 0.48 0.48 0.35 1.0 0.05 1 0.19 0.27 0.16 1.30.0710.260.380.23应用中主要受弯曲载荷。
面板承担拉应力及压应力,对其刚度和强度要求高。
传统面板材料——铝、钢等;随着复合材料的发展,越来越多采用碳纤维或玻璃纤维增强塑料做面板材料,故芯材在结构中主要承担剪应力。
对于芯材而言,具有较高剪切强度非常重要,否则,会导致芯材与面板脱离,结构失效[1]。
下面表2是对几种芯材基本性能的比较[5]:表 2 几种芯材基本性能的比较Tab 2. Basic property comparison of core material芯材种类密度(kg/m3)压缩模量(MPa)剪切强度MPa)铝蜂窝芯72 1034 2.3(L),1.5(W) NOMEX R蜂窝80 250 2.25(L),1.2(W) PMI ROHACELL R泡沫75 105 1.3 PVC 泡沫80 54 1.1由上图可以看出:在铝蜂窝芯、NOMEX蜂窝、PMI泡沫、PVC泡沫在芯材密度相近的情况下,铝蜂窝芯的压缩模量和剪切强度最高,蜂窝板承受弯曲载荷时,当上面板被拉伸的同时,下面板则被压缩,蜂窝芯传递剪切力。
从力学角度分析,它与工字梁很相似,面材相当于工字梁的翼缘,几乎承受了全部的侧向正应力;芯材相当于工字梁的腹板,几乎承受了所有的剪切应力[6]。
这种结构不仅提高了整体刚度,而且提高了稳定性,改善了面板及整体的力学性能。
另外,由于蜂窝板的高度比面板高出几倍,剖面的惯性矩随之呈4次方增大,结构稳定性好、不易变形,具有突出的抗压能力和抗弯能力[7,8]。
在麻文焱[9]等报道蜂窝铝板具有较好的韧性和回弹性,力学性能试验结果表明,蜂窝铝板抗压强度极限407.6~790.4kN/m2,抗弯强度极限为740.0~788.0kN/m2,抗压刚度为5.0~7.5kN/mm,抗弯刚度为0.40~0.66kN/mm2。
夹层剪切力纵向为3.6~7.1kN,横向为4.6~5.9kN。
拉伸剥离强度极限265~417kN/m2。
自由落球撞击试样凹痕直径为19~21mm,凹痕深度为3.02~3.20mm,均未发现凹痕处有裂纹。
由此可见,蜂窝铝板在承受外载荷时,能吸收大部分能量,具有良好的减振效果。
而泡沫芯材在力学性能上与铝蜂窝芯相差较远。
泡沫夹芯的拉伸、弯曲、压缩、剪切强度的低下,严重影响到其在主结构上的应用。
2.2 隔音隔热作用铝蜂窝是一种多孔的不连续材料,实体部分截面积很小,所以金属蜂窝的密度很低,同时比表面积很大,达1000~40000m2/m3[10]。
蜂窝材料本身并不具有隔热、隔音性能,然而蜂窝铝板却具有良好的隔热、隔音性能。
在蜂窝铝板中,实体部分体积仅占1%~3%,其余空间内是处于密封状态的气体,由于气体的隔热、隔音性能优于任何固体材料,所以蜂窝铝板具有良好的隔热和隔音性能[11]。
再者由于蜂窝的特殊结构,具有较大的比表面积,当声波接触金属表面时,经过漫反射进入蜂窝金属的孔洞内,是金属内部振动将声波转变为热能,也可以起到消音作用。
同时蜂窝金属也可以对电磁波起到屏蔽作用。
2.3 导热导电作用由于铝蜂窝芯材质是铝结构,具有良好的导电性能,可以有效的消除列车等交通工具在运动过程中产生的静电,降低了安全隐患。
而泡沫夹层在运动振动摩擦时很容易产生静电,而这些静电不能有效的排除时就会出现静电聚集。
这样增加了这些交通工具的不安全性。
同时铝蜂窝芯具有良好的导热性能,可以有效快速的传导局部出现的高温,保证蜂窝夹芯结构的稳定性。
铝蜂窝是一种不燃性材料,用人流较密集的场所,如列车车厢,体育馆等,增加了设施和环境安全性。
这些性能是泡沫夹层结构所不具备的。
2.4 其他由于铝蜂窝的特殊的结构和制作过程,可以根据不同的需求制作不同规格的蜂窝条,在使用的时候可以借助拉力将蜂窝条拉到需要尺寸,这大大节省了储备和运输空间,减低了储备和运输的费用,同时也节约了大量的人力和物力。
这点较泡沫夹层相比,具有较大的市场优势。
在生产和加工时会有余料和费料的出现,废旧的铝制品容易回收处理,反复利用。
泡沫夹芯是一种难于降解的高分子材料,由多种原料经混合发泡后制得,废旧材料较难回收利用,如处理不当,造成了能源和资源的浪费,会形成“白色垃圾”较难分解而污染环境。
3. 现状和展望然而,与泡沫夹层材料相比,铝蜂窝芯也有一定的缺陷。
铝蜂窝夹层的不足之处是蜂窝芯与面板的脱层和长时间使用时铝蜂窝会出现腐蚀性。
目前,国内生产销售的蜂窝铝板均采用胶粘方式,这种粘结方式是可以满足正常的使用;同时作为一种新的钎焊蜂窝铝板技术的发展,使芯材与面板实现冶金接合,机械强度如抗拉、剪切、弯曲、剥离强度都大大提高,能在各种特殊环境下正常工作,如航天器的超高温和超低温、太空辐射,汽车及火车的高频率高强度振动,轮船高湿度环境等,更能满足当前高精尖技术发展对材料的要求[12]。
铝蜂窝耐腐蚀性主要是集中铝制品的表面防腐处理,现在对铝制品表面处理方式主要是化学氧化法和阳极化法。
例如西安雅西复合材料公司利用铬酸盐法(克罗米法)和磷酸阳极化对铝箔表面进行防腐处理,使铝箔表面具有一层硬度高、化学稳定性高、抗蚀性的氧化铝层,使铝蜂窝芯产品具有较强的耐腐蚀性,增加了铝蜂窝芯的寿命。
其次,由于蜂窝夹层结构制造工艺复杂,增大了其加工难度和加工成本,因此阻碍了其在某些领域的应用。
所以,降低铝蜂窝芯的加工制作成本是扩大其应用范围的关键。
随着加工技术水平的提高和加工成本的降低,铝蜂窝夹层材料将在除航天航空外,在建筑、汽车、火车和电子电气、太阳能等行业也将得到越来越多的关注。