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一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法技术

技术编号:40763912 阅读:5 留言:0更新日期:2024-03-25 20:14
一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,本发明专利技术涉及焊接领域,本发明专利技术要解决现有树脂基复合材料电阻焊接技术存在的无法应用于大面积连接的问题。本发明专利技术方法为:一、将多个植入体预埋在待焊复合材料之间;二、将电极夹持在植入体两侧,通电加热实现窄焊缝焊接;三、移动电极一次完成多道焊缝的焊接。所述电极均为铜制电极,并分别与正负极电源导线相连,焊接过程与导电植入体接触形成回路,为电阻焊接提供焦耳热。本发明专利技术区别于传统电阻焊接原位加热连接工艺,基于将待焊焊缝分割成多道焊缝的原理,通过移动电极实现其大面积连接。本发明专利技术突破了热塑性复合材料尺寸、焊件数量以及电流电压的局限,结构简单,通用性强,具有极大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接领域,具体涉及一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法


技术介绍

1、热塑性复合材料是航空航天主要的结构材料之一;热塑性复合材料结构之间的连接是飞行器制造过程关键技术。机械紧固连接、焊接和胶接技术是两种最常用的连接方式。然而,栓接、铆接等机械紧固连接需要对复合材料钻孔,影响本体力学强度,同时螺栓或铆钉使结构件整体重量增加;焊接技术和胶接则导致复合材料结构变成了不可拆卸的整体,对施工过程精度要求高、容错率低。另外,胶接技术需要长时间的固化,存在施工周期较长、效率低的缺点。

2、电阻熔融粘接技术,也称为原位植入电阻焊接技术,是应用于热塑性复合材料焊接的高效方法,主要通过在两个焊件的搭接区域嵌入热塑性树脂薄膜和导电植入体元件,通导电植入体产生的焦耳热使热塑性树脂薄膜熔融、冷却凝固,从而实现焊件的连接。然而现有的热塑性复合材料电阻焊接技术由于受导电植入体发热及电极结构的限制,只能用于小尺寸焊接的搭接连接;对于大面积复合材料焊接,因电流电压无法一次性满足大面积导电植入体发热而受到局限。

3、将大面积焊接区域分割成多个小焊接区域,通过连续焊接多个小焊缝最终实现树脂基复合材料的大面积连接。基于此,设计可用于大面积复合材料的多道焊缝焊接的连续电阻焊接工艺。不仅可用于大面积复合材料连接,并且可以实现异形构件的焊接。该技术具有工艺流程简单,快捷高效、绿色环保、成本极低,能连续焊接大面积区域,并且在焊接过程中不需要移动焊件等诸多优势,在航空航天和交通运输领域具有广泛应用前景。

4、cn114179368a,专利技术名称《一种提高异种树脂或异种树脂基复合材料焊接接头界面连接强度的方法》,公开了本专利技术首先使用与被焊接的异种树脂或异种树脂基复合材料的树脂基体材质相同的两种树脂薄膜,将树脂薄膜裁截成长条形、梯形,两种长条树脂薄膜间隔排列组成复合树脂膜。然后,将复合树脂膜置于加热元件与熔点较低的树脂或树脂基复合材料之间,长条形树脂薄膜的长度方向与接头受载荷方向垂直。最终,按照较高熔点树脂或树脂基复合材料、加热元件、复合树脂膜、较低熔点树脂或树脂基复合材料的顺序进行搭接,用电阻焊或感应焊进行焊接。本专利技术具有操作过程简单、焊接成本低、适用材料广泛的特点。本专利技术可以在接头界面构造机械互锁结构,提高难相容树脂接头界面的扩散连接,抑制低熔点树脂或者树脂基复合材料中的低熔点树脂基体在焊接过程过度熔化和流出,实现接头成形和性能的双重提升,具有良好的实际应用前景。该专利固定试件固定电极位置,只限于实验室级别的单个试件焊接研究,通过移动电极实现多个植入体通电焊接,最终得到大面积的焊缝。无法用于异形大构件的焊接。


技术实现思路

1、本专利技术的所要解决的问题包括:(1)传统电阻焊接由于输入功率的限制仅能用于小尺寸试件的原位加压焊接,局限于实验室研究;(2)传统电阻焊无法用于异形大构件的焊接。针对现有技术中的上述缺点,提供一种简便易行、适用性强的复合材料大面积焊接的方法。本专利技术利用多个植入体将大面积焊接分割为多个小尺寸焊缝,通过移动式电极实现树脂基复合材料的大面积焊接。

2、本专利技术的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,它是按照以下步骤进行的:

3、(1)、将多个植入体同时预埋在待焊树脂基复合材料之间,并在上侧加压;

4、(2)、将电极夹头夹在单个植入体两侧进行加热焊接,保温后,将电极夹头夹持在下一个植入体两侧加热焊接,依次完成所有植入体的加热焊接;

5、(3)、全部焊缝完成焊接后冷却至室温,拆卸电极夹头并卸载压力;

6、所述待焊树脂基复合材料长度大于10cm,宽度小于10cm。

7、进一步地,所述植入体为不锈钢网、铜网、碳纤维织物或碳纤维束。所述植入体长度取决于待焊区域的宽度,植入体宽度通常为7-10mm。

8、进一步地,所述植入体数量大于等于2个。

9、进一步地,所述的树脂基复合材料的树脂基体为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、尼龙、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚醚酮、聚芳醚腈、含酞侧基聚醚酮、含酞侧基聚醚砜、含杂萘联苯结构聚芳醚砜酮中的一种。

10、进一步地,所述的树脂基复合材料所用纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种。

11、进一步地,所述的树脂基复合材料形状为异形或非异形。

12、进一步地,所述的异形为弧形、直角形、t形或环形,非异形为平面形。

13、进一步地,所述加热焊接过程中,在接头处施加压力为0.2-0.5mpa。

14、进一步地,所述加热焊接过程中,所用电源为直流电源或脉冲电源,直流电源提供电压为10-30v,脉冲电源提供初始电压为50v-20v,初始电流为20a-10a,

15、进一步地,所述加热焊接过程中,加热时间为30s-300s。

16、本专利技术的有益效果是:

17、一、相较于传统树脂基复合材料电阻焊接技术仅能用于小尺寸试件焊接,本专利技术可以脱离原位加压焊接,通过移动式电极实现大面积构件的焊接;

18、二、本专利技术不仅可突破复合材料尺寸限制,而且由于所用植入体为柔性材料,因此可以适用于大面积异形构件的焊接;

19、三、本专利技术可用于各种热塑性复合材料、热固性复合材料以及复合材料和轻质合金的焊接。

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【技术保护点】

1.一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于它是按照以下步骤进行的:

2.根据权利要求1所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述植入体为不锈钢网、铜网、碳纤维织物或碳纤维束。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述植入体数量大于等于2个。

4.根据权利要求1所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述的树脂基复合材料的树脂基体为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、尼龙、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚醚酮、聚芳醚腈、含酞侧基聚醚酮、含酞侧基聚醚砜、含杂萘联苯结构聚芳醚砜酮中的一种。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述的树脂基复合材料所用纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种。

6.根据权利要求1或4所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述的树脂基复合材料形状为异形或非异形。

7.根据权利要求6所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述的异形为弧形、直角形、T形或环形,非异形为平面形。

8.根据权利要求1所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述加热焊接过程中,在接头处施加压力为0.2-0.5Mpa。

9.根据权利要求1所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述加热焊接过程中,所用电源为直流电源或脉冲电源,直流电源提供电压为10-30V,脉冲电源提供初始电压为50V-20V,初始电流为20A-10A。

10.根据权利要求1所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述加热焊接过程中,加热时间为30s-300s。

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【技术特征摘要】

1.一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于它是按照以下步骤进行的:

2.根据权利要求1所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述植入体为不锈钢网、铜网、碳纤维织物或碳纤维束。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述植入体数量大于等于2个。

4.根据权利要求1所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述的树脂基复合材料的树脂基体为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、尼龙、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚醚酮、聚芳醚腈、含酞侧基聚醚酮、含酞侧基聚醚砜、含杂萘联苯结构聚芳醚砜酮中的一种。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于树脂基复合材料大面积连续电阻焊接方法,其特征在于所述的树脂基复合材料所用纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴仕壕赵普
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:

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