CN110406553A - 一种复合材料车体部件连接结构 - Google Patents
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Abstract
一种复合材料车体部件连接结构，其特征在于：部件间连接以胶接为主、紧固连接为辅，相互连接的两个部件上分别设计有两个成夹角的主粘接面和一个辅助粘接面，主粘接面和辅助粘接面间用结构胶粘接，同时辅助粘接面处用紧固件辅助连接；本发明解决了现有车体部件采用的焊接技术无法适用于复合材料结构的局限性，改善了焊接变形问题，提高尺寸精度和外观质量。辅助粘接面中的紧固连接和粘接面边缘的封胶不但能遏制胶层间的出现剥离力，避免开胶隐患，还能作为工艺孔起到部件组装定位的作用。由于紧固件仅与部件的内蒙皮连接，因此不会影响到车体外观。
Description
技术领域
本发明属于轨道车辆车体部件连接技术领域，尤其是涉及一种复合材料车体的连接技术。
背景技术
目前的轨道车辆车体结构通常采用铝合金、不锈钢、碳钢等金属材料，部件连接通过焊接实现。金属车体存在减重困难、焊缝疲劳强度低等问题，且铝合金车体焊接前表面处理困难、焊接变形大、易产生气孔、裂纹等缺陷；不锈钢车体焊接多采用电阻点焊工艺，焊接前须做众多点焊接头试件来选定点焊参数，且难以实现对焊接接头的无损检测。焊接密封性差、局部屈曲、焊接变形大；碳钢车体易腐蚀、重量大，焊接质量受钢材碳含量高低、焊接时杂质控制量等影响，易产生焊接裂纹。随着轨道交通装备技术的发展，传统金属材料应对进一步的挑战显得力不从心。
轻型复合材料相比金属材料，具有比重小、比强度高、比模量高、抗疲劳、耐腐蚀、阻尼高、隔热性能好、热膨胀系数小等优异特性，应用于车体承载结构中，可大幅度降低结构自重，提高车辆运载能力，降低能源消耗。抗疲劳、耐腐蚀特性保障结构有更长的使用寿命。高阻尼及优良的隔热性能可降低结构的振动、改善乘坐舒适性。轻型复合材料性能多样，热膨胀系数小、可通过模具一体化制造，提高了结构的可设计性和尺寸稳定性。以上是用传统金属结构和工艺无法实现的，用轻型复合材料结构替代金属结构对满足车辆日益迫切的轻量化、高品质需求具有重要意义。
复合材料部件虽然优势明显，但由于材料性能多样、复杂，部件间连接不能采用传统的焊接手段，必须寻求一种适合复合材料部件的、可靠性高的新型部件连接技术，实现金属焊接结构具备的功能，解决复合材料车体应用的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是复合材料车体部件连接问题，从而提供一种新型复合材料车体的连接结构，并保证车体强度满足承载要求，制造工艺具有可实现性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种复合材料车体部件连接结构，其特征在于：部件间连接以胶接为主、紧固连接为辅，相互连接的两个部件上分别设计有两个成夹角的主粘接面和一个辅助粘接面，主粘接面和辅助粘接面间用结构胶粘接，同时辅助粘接面处用紧固件辅助连接。
所述的辅助粘接面其中一撇粘接面由其中一个部件的内外蒙皮合成的铺层实心区构成，该铺层实心区与另一个部件的相应辅助粘接面间通过结构胶粘接。
所述的其中一个部件的两个主粘接面和一个辅助粘接面上分别设置若干厚度与胶层厚度相当的橡胶限位块，用于控制胶层厚度，确保胶层厚度均匀且与设计厚度一致。
所述的主粘接面和辅助粘接面的边缘涂有结构胶。
所述的两个主粘接面间夹角为80°～100°。
本发明解决了现有车体部件采用的焊接技术无法适用于复合材料结构的局限性，改善了焊接变形问题，提高尺寸精度和外观质量。同时，该连接结构形成两组互为夹角的主粘接面，这两组粘接面互相牵制，从而保证每组粘接面的胶层都承受剪切力，避免面外力，充分发挥胶接的性能优势，保证连接可靠性；辅助粘接面中的紧固连接和粘接面边缘的封胶不但能遏制胶层间的出现剥离力，避免开胶隐患，还能作为工艺孔起到部件组装定位的作用。由于紧固件仅与部件的内蒙皮连接，因此不会影响到车体外观。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的的实施示意图。
图中：主粘接面1、主粘接面2、辅助粘接面3、涂胶区域4、紧固件5、结构胶6、部件7、部件8、橡胶限位块9、紧固配合件10、胶层11。
具体实施方式
参照图1－图2，本发明车体部件间连接以胶接为主、紧固连接为辅。连接部件7底部设一水平主粘接面1，从而与部件8一致，分别有两个成夹角的主粘接面1和主粘接面2，互为夹角的两组主粘接面互相牵制，从而保证每组粘接面的胶层都承受剪切力，避免面外力，充分发挥胶接的性能优势。两个主粘接面间涂胶区域4用结构胶粘接。部件8上部设一辅助粘接面，由内外蒙皮合成的铺层实心区构成，该辅助粘接面与部件7对应的辅助粘接面间涂胶区域4用结构胶粘接，同时用紧固件5和紧固配合件10辅助连接，进一步保证连接可靠性。部件8的两个主粘接面和一个辅助粘接面上分别设置若干厚度与胶层11厚度相当的橡胶限位块9，用于控制胶层厚度，保证胶层厚度均匀且与设计厚度一致。主粘接面和辅助粘接面的边缘涂有结构胶6。
粘接时，先将部件8放置在一个稳固表面上，确保工人在粘合过程中能够充分接触下方。对支撑结构的高度进行调整，直至支撑面达到水平状态。在部件8的两个主粘接面和辅助粘接面上分别放置适当数量、厚度与胶层厚度相当的直径约为10mm的橡胶限位块9，此限位块用于控制胶层11厚度，确保胶层厚度均匀且与设计厚度基本一致。
在夹具和支撑结构的帮助下将部件7组对到部件8上，沿长度方向窜动部件7，使部件7到达与部件8的相对定位，然后施力使部件7的主粘接面和辅助粘接面与部件8上的各橡胶限位块9紧密贴合。
在部件8与部件7的辅助粘接面同时预钻紧固件安装孔，然后移开部件7，在部件7的预钻孔上安装紧固配合件10。
调制足量的高强结构胶并将其分别涂抹在部件8和部件7的主粘接面和辅助粘接面涂胶区域4，在胶变干之前迅速将部件7再次组对到部件8上，沿长度方向调整部件7，同时将部件7压紧到橡胶限位块9上，橡胶限位块9的厚度即为部件8和部件7之间的胶层11厚度。将紧固件5插入紧固配合件10中并紧固，从而使两部件之间的相对位置不发生变化。
最后在端部涂抹结构胶6，待胶层完全固化即完成新型部件连接结构。
Claims (5)
1.一种复合材料车体部件连接结构，其特征在于：部件间连接以胶接为主、紧固连接为辅，相互连接的两个部件上分别设计有两个成夹角的主粘接面和一个辅助粘接面，主粘接面和辅助粘接面间用结构胶粘接，同时辅助粘接面处用紧固件辅助连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料车体部件连接结构，其特征在于：所述的辅助粘接面其中一撇粘接面由其中一个部件的内外蒙皮合成的铺层实心区构成，该铺层实心区与另一个部件的相应辅助粘接面间通过结构胶粘接。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料车体部件连接结构，其特征在于：所述的其中一个部件的两个主粘接面和一个辅助粘接面上分别设置若干厚度与胶层厚度相当的橡胶限位块。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料车体部件连接结构，其特征在于：所述的主粘接面和辅助粘接面的边缘涂有结构胶。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料车体部件连接结构，其特征在于：所述的两个主粘接面间夹角为80°～100°。
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