專利名稱：一種加工微孔金屬板的方法和產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬板加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是屬于利用微穿孔板控制噪聲污染的到目前為止，國內(nèi)外生產(chǎn)加工金屬微孔板主要采用鉆、沖、扎孔的方法，這種方法只能加工0.5mm以上孔徑的金屬微孔板，對于大批量在金屬板上加工0.4mm以下的孔幾乎是不可能的。采用激光技術(shù)可加工孔徑小于0.4mm的微孔吸聲板，但其造價十分昂貴，并且加工時間長，不可能廣泛應(yīng)用。此外，由于傳統(tǒng)微孔板加工方法受所使用的模具的限制，孔徑大小及間距基本固定，很難調(diào)整，所以不能按不同的使用要求任意調(diào)整孔徑及孔間距。依據(jù)微孔板吸聲理論，只有減小微孔板的微孔孔徑(孔徑小于0.4mm)才可能獲得良好的吸聲效果。目前，在噪聲控制領(lǐng)域和建筑裝飾吸聲材料領(lǐng)域，廣泛投入使用的微孔吸聲板的微孔孔徑均大于0.5mm，其吸聲頻帶窄、吸收效率低，吸聲系數(shù)超過0.5的倍頻帶僅為1個左右，甚至更小，另外，還由于現(xiàn)有微孔板不能按實際使用要求變換孔徑和孔間距以獲得寬帶、高吸聲的效果，也不能針對特定場合改變微孔結(jié)構(gòu)以獲得最有效的吸聲效果。如需改變，則必須重新加工模具，這樣既費力，也費錢。
本發(fā)明的目的是提供一種采用腐蝕的方法加工微孔金屬板，使用該方法可大批量加工孔徑為0.4mm以下的金屬微孔板，微孔板上的孔徑和孔間距可任意調(diào)整，而且加工方法簡便易行，加工時間短，成本低廉。采用本方法加工的微穿孔板具有吸聲效果好、吸聲頻帶寬的優(yōu)點，吸聲頻帶和吸聲峰值可在一定范圍內(nèi)按使用要求任意調(diào)整。本微孔吸聲板可廣泛應(yīng)用于賓館、飯店、寫字樓、商場等場合，是各種潔凈場所、超凈車間的最佳吸聲產(chǎn)品。
本發(fā)明提供的加工微孔金屬板方法的工藝流程圖如圖1所示，微孔金屬板吸聲結(jié)構(gòu)如圖2所示。微孔金屬板加工工藝過程敘述如下第一，根據(jù)工程應(yīng)用中的吸聲要求，設(shè)計出相應(yīng)的微孔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括微孔孔徑d、穿孔率p(孔的面積與總面積之比)和孔心距b，用計算機繪出相應(yīng)的微孔布置圖(這里的孔實際應(yīng)為實心圓點)，然后制版成透明膠片以備曝光之用。
第二，首先將準(zhǔn)備加工的金屬板進行清洗，然后將抗蝕感光薄膜貼或?qū)⒖刮g感光膠涂在金屬板的正反兩面上。
第三，將兩張印有微孔布置圖的透明膠片分別放置在附有抗蝕感光涂層的金屬板的正反兩面，一并進行曝光。
第四，將曝光后的金屬板放入顯影液中進行顯影處理。顯影后，微孔所在位置處的抗蝕膜消失，露出與微孔一樣大小的金屬表面，以備腐蝕之用。(采用印刷抗蝕油墨方法可省略第二、三和第四步驟，而是利用絲網(wǎng)印刷方式，以抗蝕油墨為印料，直接將微孔布置圖印在金屬板上。)。
第五，進行化學(xué)腐蝕。在腐蝕槽中，用三氯化鐵溶液噴淋顯過影的金屬板，溶液中加入酸性溶液以加快切削速度，噴淋后的金屬板在露出的金屬表面處被腐蝕掉，而附有抗蝕膜處被保留，這樣就形成微孔板。
第六，用清水清洗金屬板，再用堿性溶液把抗蝕層退除。
經(jīng)上述六個步驟之后，最后加工成所需要的微孔金屬板。利用這種方法可加工出孔徑為0.4mm-0.1mm的微孔吸聲板，穿孔率在10.01％-0.06％的范圍內(nèi)任意調(diào)整。孔的形狀可以是圓形、正方形、長方形、橢圓形、三角形和多邊形等任意不同形狀，而且吸聲板板面平整光滑、無毛刺，吸聲效果大大優(yōu)于現(xiàn)有各種微孔板。
為加工出具有精確孔徑的小孔，在化學(xué)腐蝕過程中，必須使板的兩面有孔的地方同時被切削。由于板不透明，要想使雙面的小孔對齊是非常困難的，如果對不齊，就會出現(xiàn)切削不透或孔徑變大。為此，本發(fā)明提出雙面同時腐蝕并且雙面采用不同孔徑的切削方法，例如一表面上孔的孔徑為0.4mm以下，另一表面為0.4mm以上較大的孔，但孔的中心位置在金屬板的正反兩面必須準(zhǔn)確對應(yīng)，這樣就比較容易對齊不同表面上的孔。同時，在腐蝕過程當(dāng)中，采用大孔一側(cè)的腐蝕時間大于小孔一側(cè)的腐蝕時間方法，可使腐蝕出的孔徑達到使用者的要求。這樣還有一個優(yōu)點，就是可按使用者的要求，或者將較大孔的一面作為可視面，或者將較小孔的一面作為可視面。
本發(fā)明所提供的加工微孔金屬板方法具有加工方法簡便、加工周期短、價格低廉等優(yōu)點，所制成的微孔吸聲板吸聲效果好、吸聲頻帶寬，還能針對不同環(huán)境需求改變微孔孔徑和孔間距以獲得最佳吸聲效果，達到了本發(fā)明預(yù)期目的。


。圖1為微孔金屬板加工工藝流程圖；圖2為微孔吸聲結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1--微孔，2--屬板，3--板后空腔，4--剛體(墻等)；圖3為不同孔徑的微孔板吸聲結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例1．采用化學(xué)腐蝕方法對板厚t=0.1mm,200mm×200mm見方的不銹鋼板進行加工，該不銹鋼微孔吸聲板將用于室內(nèi)吸聲、消聲器等場合。例如，為降低250Hz-1250Hz范圍內(nèi)的噪聲，要求吸聲材料在這一頻段的吸聲系數(shù)高于0.5。為此，將微孔板的孔徑設(shè)計為d=0.1mm，孔間距b=1mm，穿孔率為0.79％。
具體實施步驟1)根據(jù)上述的吸聲要求，設(shè)計出微孔的孔徑應(yīng)等于0.1mm，穿孔率為0.79％，孔之間的距離為1mm(按正方形排列計算)，據(jù)此，可利用計算機繪制出該微孔布置圖，并打印在透明膠片上。另外再繪制一張孔心距同為1mm，而孔徑為0.4mm的透明膠片；2)將要腐蝕的不銹鋼板放在清洗機中進行清洗，去除表面的油污及灰塵，將抗蝕感光薄膜通過加熱滾壓方法貼在洗凈的不銹鋼板的正反兩面上；3)將一張繪有通過上述計算得出的微孔布置圖案的透明膠片放在貼過膜的不銹鋼板的正面，同時將在1)中繪制好的間距1mm，孔徑為0.4mm的透明膠片放在不銹鋼板的反面并保證正反面孔的孔心對齊，并一同放入曝光機中，曝光時間為5s。4)將曝光后的不銹鋼板放入1％碳酸納溶液中進行顯影，25℃，時間為60s，顯影后的不銹鋼微孔所在位置的抗蝕膜消失，不銹鋼板正面露出0.1mm孔徑的不銹鋼表面，同時，不銹鋼板反面與正面微孔對應(yīng)處相應(yīng)地露出0.4mm孔徑的不銹鋼表面。5)將顯影后的不銹鋼板放入腐蝕槽中，用波美度為42°的三氯化鐵溶液噴淋該不銹鋼板，溶液中加入1％的鹽酸和硝酸，露出的不銹鋼表面處將被腐蝕，反面(0.4mm孔徑的一面)腐蝕時間為4分10秒，正面(0.1mm孔徑的微孔一面)腐蝕時間為1分20秒；6)腐蝕后的不銹鋼板用清水清洗，再用3％氫氧化鈉溶液把抗蝕層退除，去膜時間為60s，溶液溫度為60℃。
采取上述6個步驟后，就制成了所要求的微孔板，利用此微孔板做成腔深D=100mm的吸聲體，經(jīng)測試其吸聲系數(shù)在250Hz-1250Hz之間為0.5～0.72之間，可見超過了所要求的指標(biāo)。加工微孔板的時間為5分/m2；所耗材料費為210元/m2。在吸聲效果相同的情況下，如果采用激光方法加工同樣微孔吸聲板大約需要時間24小時/m2，所耗材料費為10000元/m2。
實施例2．采用化學(xué)腐蝕方法對0.5mm厚，400mm×400mm見方的冷軋薄鋼板進行加工，該冷軋薄鋼板微孔吸聲板將用于室內(nèi)吸聲、消聲器等場合。例如室內(nèi)吸聲要求在250Hz-1000Hz范圍內(nèi)的吸聲吸數(shù)不低于0.4。為此，采取如下步驟1)根據(jù)上述的吸聲要求，設(shè)計出微孔為正方形孔的邊長應(yīng)等于0.4mm，穿孔率為1.03％，孔之間的距離為3.5mm(按正方形排列計算)，據(jù)此，可利用計算機繪制出微孔布置圖，并將微孔圖案印制在印刷絲網(wǎng)上；2)將要腐蝕的鋼板放在清洗機中進行清洗，去處表面的油污及灰塵；3)用抗蝕油墨將絲網(wǎng)上的微孔印在鋼板的正反兩面上，微孔處露出鋼板表面，其它地方被抗蝕油墨覆蓋。4)將印有微孔圖案的鋼板放入腐蝕槽中，用濃度為波美度42°的三氯化鐵溶液噴淋不銹鋼板，溶液中加入2％的鹽酸和硝酸，露出的不銹鋼板表面處將被腐蝕掉，腐蝕時間為15分鐘；5)腐蝕后的鋼板用清水沖洗后，再用5％氫氧化鈉溶液把抗蝕油墨去除，去墨時間為90s，溶液溫度為40℃。
采取上述5個步驟后，就制成了所要求的微孔板，由該微孔板和D=105mm空腔組成的吸聲體，經(jīng)測試，其吸聲系數(shù)在250Hz～1000Hz范圍內(nèi)為0.43～0.94之間，可見超過了所要求的指標(biāo)。加工時間為12分/m2，所耗材料費用為80元/m2。
實施例3．為了使單層微孔結(jié)構(gòu)獲得更好的吸聲效果，必須拓寬微孔板的吸收頻帶。例如旋裝動力設(shè)備房間內(nèi)噪聲以中低頻為主，為使在125Hz～1250Hz范圍內(nèi)的室內(nèi)混響時間不超過7秒，要求在頻帶寬度為125Hz～1250Hz范圍內(nèi)的吸聲系數(shù)不低于0.4。為此，需在同一張微孔板上加工出不同孔徑的微孔。本實施例中，在同一張400mm×400mm見方的冷軋鋼板上加工出兩種不同孔徑的微孔，以達到加寬吸收頻帶的效果。實施步驟1)取鋼板厚t=0.3mm，高頻共振(f0=500Hz,amax=1)時微孔的孔徑d1應(yīng)等于0.25mm，孔心距b1為3.5mm，穿孔率為0.4％；低頻共振(f0=200Hz,amax=0.89)時微孔孔徑d2應(yīng)等于0.4mm，孔心距b2為14mm，穿孔率為0.06％。這樣，每隔3.5mm為0.25mm的微孔，每隔三個0.25mm孔把孔徑增加為0.4mm，單層兩種孔徑組合微孔板設(shè)計就完成了。然后在透明膠片上繪制出該微孔布置圖；2)利用涂膠方法，將抗蝕感光膠附著在鋼板正反面上；3)將兩張繪有上述微孔圖案的透明膠片放在附有抗蝕感光膠的鋼板的正反兩面，并一同放入曝光機中，曝光時間為30s。4)將曝光后的鋼板放入1％的碳酸納溶液中進行顯影，25℃，時間為60s，顯影后的鋼板表面微孔所在位置的微孔大小的抗蝕膠消失，露出鋼板表面。5)將顯影后的鋼板放入腐蝕槽中，露出的鋼板表面處將被腐蝕，腐蝕時間為11分40秒，腐蝕溫度為48℃；6)腐蝕后的鋼板用清水清洗，再用3％氫氧化鈉溶液把抗蝕層退除，去膠時間為2min，溶液溫度為60℃。
采取上述6個步驟后，就制成了所要求的微孔板，由該微孔板和空腔D=100mm組成的吸聲體結(jié)構(gòu)如圖3，測試數(shù)據(jù)曲線表明，在125Hz～1250Hz范圍內(nèi)吸聲系數(shù)不低于0.4，可見達到了所要求的指標(biāo)。加工時間為12分/m2，所耗材料費用為130元/m2。
實施例4．采用化學(xué)腐蝕方法對板厚t=0.1mm,100mm×100mm見方的不銹鋼板進行加工，該不銹鋼微孔吸聲板將用于室內(nèi)吸聲、消聲器等場合。例如，為降低400Hz-1250Hz范圍內(nèi)的噪聲，要求吸聲材料在這一頻段的吸聲系數(shù)高于0.4。為此，將微孔板的孔徑設(shè)計為d=0.075mm，孔間距b=0.21mm，穿孔率為10.01％。
具體實施步驟根據(jù)上述吸聲要求，設(shè)計出微孔的孔徑應(yīng)等于0.075mm，穿孔率為10.01％，孔之間的距離為0.21mm(按正方形排列計算)，據(jù)此，可利用計算機繪制出該微孔布置圖，并打印在透明膠片上。另外再繪制一張孔心距同為0.21mm，而孔徑為0.15mm的透明膠片。其余步驟同實施例1，就制成了所要求的微孔板，利用此微孔板做成腔深D=100mm的吸聲體，經(jīng)測試其吸聲系數(shù)在400Hz-1250Hz之間為0.4～0.45之間，可見超過了所要求的指標(biāo)。加工微孔板的時間為5分/m2；所耗材料費為210元/m2。在吸聲效果相同的情況下，如果采用激光方法加工同樣微孔吸聲板大約需要時間24小時/m2，所耗材料費為10000元/m2。
權(quán)利要求
1．一種加工微孔金屬板的方法，按以下次序的幾個步驟進行第一，根據(jù)吸聲要求，設(shè)計出微孔板參數(shù)，包括微孔孔徑、穿孔率、孔間距等，繪制出微孔布置圖，并制版成透明膠片；第二，將準(zhǔn)備加工的金屬板進行清洗，然后將抗蝕感光膜貼在或?qū)⒖刮g感光膠涂在金屬板的正反兩面上；第三，將兩張印有微孔布置圖的透明膠片分別放置在附有抗蝕感光涂層的金屬板正反兩面，一并進行曝光；第四，將曝光后的金屬板放入顯影液中進行顯影處理，或者顯影后微孔所在位置處的抗蝕膜消失，露出金屬表面；第五，在腐蝕槽中，用三氯化鐵加入酸性物質(zhì)制成的溶液噴淋顯過影的金屬板，或者用這種溶液噴淋以抗蝕油墨為印料印有微孔布置圖的金屬板，噴淋后露出金屬表面處的金屬被腐蝕掉，而附有抗蝕膜處的金屬被保留；第六，用清水清洗金屬板，再用堿性溶液浸泡金屬板，退除抗蝕層。
2．一種微孔吸聲板，其特征在于微孔孔徑在0.4mm-0.1mm之間，穿孔率在10.01％-0.06％范圍內(nèi)，孔徑和孔間距根據(jù)吸聲頻率的要求任意調(diào)整，孔的形狀可以是任意形狀。
3．按照權(quán)利要求1所述的加工微孔金屬板的方法，其中所述的金屬板正反兩面的孔徑大小可以不相同，但孔的中心位置在金屬板正反兩面應(yīng)準(zhǔn)確對應(yīng)。
全文摘要
一種加工微孔金屬板的方法和產(chǎn)品,屬于利用微孔板控制噪聲污染的技術(shù)領(lǐng)域,該方法是利用化學(xué)腐蝕方法加工微孔金屬板,使用該方法可大批量加工孔徑在0.4mm－0.1mm、穿孔率在10.01%－0.06%范圍內(nèi)的金屬微孔板,微孔板的孔徑和孔間距可根據(jù)要求任意調(diào)整。加工方法簡便易行、成本低廉,加工出的微孔板具有吸聲效果好、吸聲頻帶寬的優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于賓館、飯店、寫字樓、商場等場合,是各種潔凈場所、超凈車間的最佳吸聲產(chǎn)品。
文檔編號B26F1/00GK1307957SQ0012829
公開日2001年8月15日 申請日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月15日
發(fā)明者謝威, 張斌, 丁輝 申請人:北京市勞動保護科學(xué)研究所