CN105666858A - 复合材料与金属材料相结合的连接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合材料与金属材料相结合的连接工艺，其包括金属部件、复合材料部件、碳纤维加强带，金属部件上设有开孔槽，复合材料部件的结构为箱型结构，复合材料部件上设有箱型孔，开孔槽的一端设有连接端，连接端的厚度小于金属部件的其余地方厚度，箱型孔包覆连接端，碳纤维加强带的第一内侧穿过连接端处将金属部件夹在中间，碳纤维加强带的外侧与复合材料部件的第二内侧连接。本发明通过碳纤维加强带提高了复合材料与金属部件的连接强度，减少了通过增加结构胶和金属铆钉连接而增加的原材料成本、加工成本，缩短了劳动成本，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料与金属材料相结合的连接工艺。
背景技术
纤维复合材料由纤维和树脂等复合而成，具有强度高、刚度大和抗疲劳性能好等诸多优点，被广泛应用于工程领域。根据使用的需要，复合材料有时需要与金属构件结合使用，这就涉及到两者的连接问题，目前复合材料与金属的连接主要分为胶接和机械连接两种。胶接不需要打孔和开口，因而不会切断纤维也不会引起孔口和切开附近的应力集中，有利于承载，价格较低，不需要较重的金属紧固件，接头较轻。机械连接受环境的影响较小，容易拆卸，适宜于承受很大载荷和较厚部件之间的连接，但比较笨重，且复合材料连接处需要打孔和开口，会切断纤维引起孔口和切口附件的应力集中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种复合材料与金属材料相结合的连接工艺，其无需采用专门的结构胶和金属铆钉或螺栓连接，降低了原材料成本，提高了产品性能和生产效率。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种复合材料与金属材料相结合的连接工艺，其特征在于，所述复合材料与金属材料相结合的连接工艺包括金属部件、复合材料部件、碳纤维加强带，金属部件上设有开孔槽，复合材料部件的结构为箱型结构，复合材料部件上设有箱型孔，开孔槽的一端设有连接端，连接端的厚度小于金属部件的其余地方厚度，箱型孔包覆连接端，碳纤维加强带的第一内侧穿过连接端处将金属部件夹在中间，碳纤维加强带的外侧与复合材料部件的第二内侧连接。
优选地，所述碳纤维加强带的成型结构形状为U字型。
优选地，所述金属部件、复合材料部件在成型过程中，采用了模压工艺，对于加强带因没与金属连接而产生的空隙，用泡沫填充来解决。
优选地，所述复合材料部件的成型工艺按照预浸料树脂的固化工艺进行。
本发明的积极进步效果在于：本发明通过碳纤维加强带提高了复合材料与金属部件的连接强度，减少了通过增加结构胶和金属铆钉连接而增加的原材料成本、加工成本，缩短了劳动成本，提高了生产效率。本发明在现有的箱型结构复合材料与金属构件的连接中，复合材料直接与金属构件贴覆包覆，同时在金属内侧增加了开孔槽，碳纤维加强带穿过开孔槽，与复合材料内侧共固化成型，碳纤维加强带的设计，使复合材料与金属部件产生完全脱拔时需要加强带断裂，这提高了脱拔的难度，提高了复合材料部件与金属部件的粘结强度。本发明无需采用专门的结构胶和金属铆钉或螺栓连接，降低了原材料成本，提高了产品性能和生产效率。
附图说明
图1为本发明复合材料与金属材料相结合的连接工艺的整体结构示意图。
图2为本发明复合材料部件的结构示意图。
图3为本发明金属部件的结构示意图。
图4为本发明碳纤维加强带的结构示意图。
图5为本发明存在空隙时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1至图4所示，本发明复合材料与金属材料相结合的连接工艺包括金属部件1、复合材料部件2、碳纤维加强带4，金属部件1上设有开孔槽3，复合材料部件2的结构为箱型结构，复合材料部件2上设有箱型孔5，开孔槽3的一端设有连接端10，连接端10的厚度小于金属部件1的其余地方厚度，箱型孔5包覆连接端10，碳纤维加强带4的第一内侧9穿过连接端10处将金属部件1夹在中间，碳纤维加强带4的外侧6与复合材料部件2的第二内侧7连接。完成连接后，将该部件在烘箱中按照固化工艺整体固化成型，此结构无需采用专门的结构胶和金属铆钉或螺栓连接，降低了原材料成本，提高了产品性能和生产效率。
如图4所示，碳纤维加强带4由预浸料铺层而成，碳纤维加强带4的外侧6与复合材料部件2的第二内侧7连接并固化，这样连接更加牢固。复合材料部件是由碳纤维预浸料按产品铺层比例和厚度铺设而成。碳纤维加强带4的成型结构形状为U字型。
如图5所示，本发明箱型结构复合材料与金属材料的连接工艺在成型过程中，采用了模压工艺，对于碳纤维加强带4没与金属部件1连接而产生的空隙11用泡沫填充来解决，复合材料的成型工艺按照预浸料所选树脂的固化工艺进行。
本结构由金属部件和复合材料部件组合而成，复合材料部件设计成箱型结构，增加了复合材料与金属部件的接触面积，以利于与金属部件连接。在金属部件1和复合材料部件2连接前，先将碳纤维预浸料从金属部件1的开孔处3穿过，其碳纤维加强带4的第一内侧9与连接端10相连接，碳纤维加强带4没与金属部件1连接的而产生的空隙11用泡沫填充。
完成加强带的连接后，再将复合材料部件按照一定的铺层比例、铺层角度和铺设厚度以金属部件1连接处为芯模缠绕成箱型部件，完成缠绕后，将整体结构放入烘箱中，按照设定的温度和压力固化成型。本发明提高了复合材料与金属部件的连接强度，减少了通过结构胶和金属连接而增加的原材料成本、加工成本，缩短了劳动成本，提高了生产效率。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种复合材料与金属材料相结合的连接工艺，其特征在于，所述复合材料与金属材料相结合的连接工艺采用金属部件、复合材料部件、碳纤维加强带，金属部件上设有开孔槽，复合材料部件的结构为箱型结构，复合材料部件上设有箱型孔，开孔槽的一端设有连接端，连接端的厚度小于金属部件的其余地方厚度，箱型孔包覆连接端，碳纤维加强带的第一内侧穿过连接端处将金属部件夹在中间，碳纤维加强带的外侧与复合材料部件的第二内侧连接。
2.如权利要求1所述的复合材料与金属材料相结合的连接工艺，其特征在于，所述碳纤维加强带由预浸料铺层而成。
3.如权利要求1所述的复合材料与金属材料相结合的连接工艺，其特征在于，所述碳纤维加强带的成型结构形状为U字型。
4.如权利要求1所述的复合材料与金属材料相结合的连接工艺，其特征在于，所述金属部件、复合材料部件在成型过程中，采用了模压工艺，对于加强带因没与金属连接而产生的空隙，用泡沫填充来解决。
5.如权利要求1所述的复合材料与金属材料相结合的连接工艺，其特征在于，所述复合材料部件的成型工艺按照预浸料树脂的固化工艺进行。
Priority Applications (1)
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| CN201610141359.XA CN105666858A (zh) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | 复合材料与金属材料相结合的连接工艺 |
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| CN105666858A true CN105666858A (zh) | 2016-06-15 |
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| CN (1) | CN105666858A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113386369A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-09-14 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种复合材料部件与金属部件的连接方法 |
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2016
- 2016-03-14 CN CN201610141359.XA patent/CN105666858A/zh not_active Withdrawn
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