[发明专利]一种制造吸能装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全保护装置的制造方法，尤其涉及一种均匀缓冲吸能装置的制造方法。

背景技术

良好的缓冲吸能装置要求碰撞动能尽可能不可逆的为变形能。薄壁金属管件由于其良好的吸能特点常被用来制作能量吸收装置。所以，设计吸能装置时选材上应首先考虑薄壁金属构件，依靠这些构件在受到撞击时发生塑性变形吸收能量，并产生一定的压溃行程，吸收车辆动能降低碰撞加速度。现阶段的广泛应用的吸能器主要为利用薄壁金属制成的管状吸能器，其主要利用结构的轴向屈曲折叠变形吸能，在受冲击过程中载荷波动较大，使被保护对象所受冲击载荷不平稳，且能量吸收不均匀，单位体积内吸收的能量较小。由于铝蜂窝及泡沫铝结构具有结构简单、比吸能较高、冲击载荷平稳、质量小等优点，因此人们将铝蜂窝及泡沫铝等多孔材料填充于薄壁结构中形成一类新的组合式吸能器，这类吸能器的缓冲吸能能力得到很大的提高，但是也有在冲击过程中冲击力不平稳的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，采用一种新的吸能方式，提供一种适应多种复杂工况、变形模式稳定、能量吸收均匀、高效的吸能装置。这种吸能装置可用于交通工具中，便于在发生交通事故冲击碰撞时进行吸能，但是这种吸能装置也不限于用于此，可应用于任何需要使用吸能装置的领域中。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新型缓冲吸能装置，其特征在于它由预撕裂圆管、导向摩擦圆管及冲头组成，其中，预撕裂圆管为薄壁金属圆管，其一端为圆台形漏斗状，另一端与导向摩擦圆管通过粘结或钎焊固结在同一面板上且保持同轴，导向摩擦圆管稍长于预撕裂圆管以使装置初始状态时冲头与导向摩擦圆管部分配合，预撕裂圆管管壁及端口上分别开有若干个撕裂槽与撕裂口，冲头内开有与导向摩擦圆管外壁过盈配合的通孔，起轴向定位作用，同时利用摩擦吸收一部分能量。当结构受到碰撞冲击时，由于导向摩擦圆管与冲头配合，冲头沿着圆管轴向冲击，使得预撕裂圆管按给定膨胀比膨胀变形吸能，当膨胀过程不能吸收总的冲击能时，冲头继续移动，使预撕裂圆管膨胀同时沿着撕裂口及撕裂槽撕裂弯曲吸能，另外，在整个冲击过程中，伴随着冲头内外表面与导向摩擦圆管及预撕裂圆管的摩擦吸能。

一种制造吸能装置的方法，所述吸能装置由预撕裂圆管、导向摩擦圆管和冲头组成；制造方法为：

选择金属圆管制作为导向摩擦圆管；

选择薄壁金属圆管制作为预撕裂圆管，使其一端为圆台形漏斗状，具有一锥角，另一端与导向摩擦圆管通过粘结或钎焊固结在同一面板上且保持同轴，导向摩擦圆管稍长于预撕裂圆管以使吸能装置受冲击前其与冲头有部分配合，预撕裂圆管管壁及端口上分别开有撕裂槽与撕裂口；

冲头头部设置为圆台状，与预撕裂圆管的近冲头端过渡平稳而顺滑，冲头内开有与导向摩擦圆管外壁过盈配合的通孔，起轴向定位作用，冲头与导向摩擦圆管接触内表面具有摩擦表面，使利用摩擦吸收一部分能量。

预撕裂圆管内径尺寸D1为30-80mm，壁厚h1为2-5mm，长度L1为60-120mm，锥角α为15°-21°，所述导向摩擦圆管外径尺寸D2为16-50mm，壁厚h2为2-5mm，长度L2=L1+（0.4～0.75）×D1，所述冲头外径D3=D1×（1+λ），其中λ为预膨胀百分比，冲头的锥角β为13°-18°，内径d1=D2，冲头与圆台状头部相对的一侧具有肩部，肩部外径D4=D3+（10～15mm），冲头与导向摩擦圆管的初始状态配合尺寸p=（L2－L1）×（110%～130%）。

上述新型吸能装置主要利用圆管膨胀形变及撕裂弯曲完成冲击能量的吸收，此外，冲头与导向摩擦管及预撕裂圆管的摩擦也可吸收部分能量。撕裂槽与撕裂口的个数可为4个、6个或8个等，所开撕裂槽深度h及宽度d可随圆管厚度大小及其他条件具体取定。

为避免本发明装置工作时预撕裂圆管因强度原因发生轴向屈曲折叠变形，预撕裂圆管的加工形成有多种方案，作为优选，有以下4种具体方式：⑴利用激光拼焊技术，将若干种不同材料同壁厚圆管拼接在一起形成，且各材料强度随冲击方向逐个加强，例如用Q235、DP390、DP590、DP780的圆管拼焊；⑵利用TRB技术加工出圆管壁厚随冲击方向逐渐变大的预撕裂圆管，其圆管壁厚按函数f(x)=c1+（c2－c1）·x／L变化,其中L为圆管长，c1、c2为圆管两端壁厚;⑶利用激光拼焊技术，将若干同材料不同壁厚的圆管拼焊而成，且保证内径相同；⑷可在等壁厚圆管的外壁焊接若干块倾斜肋板，其宽度沿冲击方向逐步增大以保证强度逐渐增大，肋板位于相邻两个撕裂口之间，其个数随具体撕裂口及撕裂槽个数而定。