一種高強(qiáng)度高剛度輕質(zhì)壁板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利屬于航空航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，涉及高強(qiáng)度高剛度輕質(zhì)壁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]壁板結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于航空航天飛行器的外表面蒙皮、油箱壁板、框板、梁板等結(jié)構(gòu)中，是飛行器結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是最常見的一類結(jié)構(gòu)形式。現(xiàn)代航空航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，壁板結(jié)構(gòu)主要分為三類:金屬壁板、復(fù)合材料層壓壁板、復(fù)合材料夾心壁板。金屬壁板結(jié)構(gòu)主要分兩種，一種采用薄壁金屬板加鉚接型材的結(jié)構(gòu)形式，這類結(jié)構(gòu)壁板存在剛度差、夕卜形質(zhì)量較難保證、增加了鉚接工序及連接件重量等問(wèn)題。另一種金屬壁板結(jié)構(gòu)是采用厚鋁板，通過(guò)機(jī)械加工的方式，整體機(jī)加成金屬壁板，這類整體機(jī)加金屬壁板外形質(zhì)量好，整體的剛度強(qiáng)度較好。但是，由于采用機(jī)加方法，受機(jī)床最小加工厚度的限制，壁板厚度較厚，同時(shí)零件制造過(guò)程中材料利用率低。隨著復(fù)合材料在航空航天的大量使用，復(fù)合材料層壓壁板越來(lái)越多的被采用，層壓壁板需使用復(fù)合材料預(yù)浸料人工或機(jī)械在模具上鋪貼，然后加溫固化成型。大型層壓壁板制造工藝復(fù)雜，制造成本高，生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量不可控，容易存在缺陷。同時(shí)由于復(fù)合材料的特性，抗沖擊能力差。復(fù)合材料夾心壁板是在層壓壁板鋪層中間為提高剛度，增加夾心層，其同樣存在抗沖擊能力差的問(wèn)題。如何設(shè)計(jì)、采用何種材料，使用何種最有效的制造方法從而達(dá)到航空航天飛行器的蒙皮、壁板結(jié)構(gòu)重量最輕、強(qiáng)度和剛度最高，一直是航空航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員面臨的最困難的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于，采用新的制造工藝技術(shù)，為航空航天飛行器提供一種全新類型的高強(qiáng)度高剛度輕質(zhì)壁板結(jié)構(gòu)，在滿足傳統(tǒng)的壁板使用功能的前提下，達(dá)到壁板輕量化、剛度和強(qiáng)度優(yōu)良化的要求，同時(shí)具備良好的抗沖擊的能力。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種高強(qiáng)度高剛度輕質(zhì)壁板，分單層壁板或多層壁板，多層壁板是單層壁板的疊加，內(nèi)部含有夾芯壁，所述輕質(zhì)壁板的左側(cè)邊和右側(cè)邊有二種型式為垂直型和傾斜型，其特征在于:所述單層壁板由內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁、支撐芯結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和支撐芯結(jié)構(gòu)使用金屬粉末，利用金屬材料激光增材制造技術(shù)一體成型。所述內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁結(jié)構(gòu)根據(jù)使用要求設(shè)為實(shí)心結(jié)構(gòu)或設(shè)為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。所述支撐芯結(jié)構(gòu)可根據(jù)強(qiáng)度要求不同設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)，采用各類輕質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)，包括蜂窩、撐杠結(jié)構(gòu)，對(duì)于撐杠連接部位，采用一體成型的小實(shí)心球結(jié)構(gòu)加固。
[0005]該高強(qiáng)度高剛度輕質(zhì)壁板，內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁、支撐芯三類基本結(jié)構(gòu)結(jié)合成為一整體，由于內(nèi)外側(cè)壁采用金屬材料，比復(fù)合材料抗沖擊性能好，由于金屬支撐芯的特殊構(gòu)造，比金屬壁板更輕、剛度更高。同時(shí)因?yàn)閷訑?shù)可調(diào)，壁板的設(shè)計(jì)可塑性更強(qiáng)。具備金屬和復(fù)合材料兩種壁板的優(yōu)點(diǎn)，而且無(wú)模具快速自由成型、材料利用率高、制造周期短、生產(chǎn)成本低，是一種全新的創(chuàng)造性的壁板結(jié)構(gòu)形式。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本實(shí)用新型單層傾斜型壁板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007]圖2是本實(shí)用新型單層垂直型壁板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖3是本實(shí)用新型多層傾斜型壁板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖4是本實(shí)用新型多層垂直型壁板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖中:1_內(nèi)側(cè)壁，2-外側(cè)壁，3-支撐芯，4-夾芯壁。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0012]如附圖1到4所示，是一種高強(qiáng)度高剛度輕質(zhì)壁板的多種結(jié)構(gòu)，以滿足與各類結(jié)構(gòu)骨架連接的需要，該輕質(zhì)壁板分單層或多層，輕質(zhì)壁板的左側(cè)邊和右側(cè)邊有二種型式為垂直型和傾斜型，可根據(jù)使用環(huán)境、剛度、強(qiáng)度、抗沖擊等要求進(jìn)行選擇。單層壁板由內(nèi)側(cè)壁1、外側(cè)壁2和支撐芯3組成，多層壁板是單層壁板的疊加，內(nèi)部含有夾芯壁4。單層壁板【具體實(shí)施方式】為:單層壁板內(nèi)側(cè)壁1、外側(cè)壁2和支撐芯3結(jié)構(gòu)使用金屬粉末，利用金屬材料激光增材制造技術(shù)(3D打印技術(shù))一體成型制造。通過(guò)金屬的內(nèi)外側(cè)壁1、2實(shí)現(xiàn)壁板的抗沖擊、密封等功能，通過(guò)支撐芯3結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)壁板的高剛度和重量輕的要求，由金屬材料激光增材制造技術(shù)一體成型制造，滿足壁板的強(qiáng)度要求。內(nèi)、外側(cè)壁1、2結(jié)構(gòu)根據(jù)使用要求設(shè)為實(shí)心結(jié)構(gòu)或設(shè)為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。支撐芯3結(jié)構(gòu)可根據(jù)強(qiáng)度要求不同設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)，采用各類輕質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)，包括蜂窩、撐杠結(jié)構(gòu)。對(duì)于撐杠連接部位，采用一體成型的小實(shí)心球結(jié)構(gòu)加固。本實(shí)用新型綜合傳統(tǒng)金屬壁板和復(fù)合材料壁板的優(yōu)勢(shì)，融合兩類壁板的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)出一類全新的壁板結(jié)構(gòu)形式。
[0013]以上所述的實(shí)施例，只是本實(shí)用新型較優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化、組合和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)度高剛度輕質(zhì)壁板，分單層壁板或多層壁板，多層壁板是單層壁板的疊加，內(nèi)部含有夾芯壁[4]，所述輕質(zhì)壁板的左側(cè)邊和右側(cè)邊有二種型式為垂直型和傾斜型，其特征在于:所述單層壁板由內(nèi)側(cè)壁[1]、外側(cè)壁[2]、支撐芯[3]結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述內(nèi)側(cè)壁[1]、外側(cè)壁[2]和支撐芯[3]結(jié)構(gòu)使用金屬粉末，利用金屬材料激光增材制造技術(shù)一體成型。
2.根椐權(quán)利要求1所述高強(qiáng)度高剛度輕質(zhì)壁板，其特征在于:所述內(nèi)側(cè)壁[1]、外側(cè)壁[2]結(jié)構(gòu)根據(jù)使用要求設(shè)為實(shí)心結(jié)構(gòu)或設(shè)為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
3.根椐權(quán)利要求1所述高強(qiáng)度高剛度輕質(zhì)壁板，其特征在于:所述支撐芯[3]結(jié)構(gòu)可根據(jù)強(qiáng)度要求不同設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)，采用各類輕質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)，包括蜂窩、撐杠結(jié)構(gòu)，對(duì)于撐杠連接部位，采用一體成型的小實(shí)心球結(jié)構(gòu)加固。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高強(qiáng)度高剛度輕質(zhì)壁板，分單層壁板或多層壁板，所述單層壁板由內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁、支撐芯結(jié)構(gòu)構(gòu)成，內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和支撐芯結(jié)構(gòu)使用金屬粉末，利用金屬材料激光增材制造技術(shù)一體成型。所述內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁結(jié)構(gòu)根據(jù)使用要求設(shè)為實(shí)心結(jié)構(gòu)或設(shè)為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。所述支撐芯結(jié)構(gòu)可根據(jù)強(qiáng)度要求不同設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)，采用各類輕質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)，包括蜂窩、撐杠結(jié)構(gòu)，對(duì)于撐杠連接部位，采用一體成型的小實(shí)心球結(jié)構(gòu)加固。該輕質(zhì)壁板，內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁、支撐芯三類基本結(jié)構(gòu)結(jié)合成為一整體，由于內(nèi)外側(cè)壁采用金屬材料，比復(fù)合材料抗沖擊性能好，由于金屬支撐芯的特殊構(gòu)造，比金屬壁板更輕、剛度更高，具備金屬和復(fù)合材料兩種壁板的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B32B15-01, B32B3-12
【公開號(hào)】CN204451340
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420741708
【發(fā)明人】梁浩, 付杰斌, 陳龍輝, 林莉華, 勒媛, 萬(wàn)蔚, 黎小寶, 王強(qiáng), 王一寧, 周樹奇, 胡秀軍
【申請(qǐng)人】江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2014年12月2日