CN110654088A - 一种热塑复合材料夹层板结构及焊接成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供一种热塑复合材料夹层板结构，包括上层板、下层板和位于所述上层板和下层板之间的支撑层，所述上层板由至少一排上层子板拼合而成，所述下层板由至少一排下层子板拼合而成；所述上层板、下层板与支撑层间均为焊接固定；所述支撑层包括若干轨枕；其焊接成型方法为电磁感应焊接法。该发明创造的热塑复合材料夹层板结构，利用热塑复合材料采用热压罐工艺，模压工艺成型制造上层子板、下层子板及轨枕等小型板材，成型缺陷少，性能优异，局部受力变形小，产品便于维护维修，质量好，成本低，适用于客车、火车、飞机的通道路面的使用。
Description
技术领域
本发明创造涉及复合材料板材应用技术领域，具体涉及一种热塑复合材料夹层板结构及焊接成型方法。
背景技术
热塑复合材料多以聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜以及聚芳酮为原料并加以玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或织物纤维增强，热塑复合材料具有相对高的弯曲强度，且质轻，耐磨性好，受到各行各业的追捧，并广泛应用于家具、车辆、电子产品、航天等领域，对于热塑性复合材料的成型工艺，一般仍是应用拉挤成型或步进式压机成型为产品，板材大，成型产品质量不好控制，再利用成本较高。本发明创造即是在上述技术问题的基础上进行改进的。
发明内容
针对背景技术中提到的技术问题情况，该发明创造的技术方案提供一种热塑复合材料夹层板结构及焊接成型方法，利用热塑复合材料采用模压工艺或者热压罐工艺，成型制造上层子板、下层子板及轨枕等小型板材，相对于大型板材，成型缺陷少，性能优异，质量好，成本低，适用于客车、火车、飞机的通道路面的使用。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：
一种热塑复合材料夹层板结构，包括上层板、下层板和位于所述上层板和下层板之间的支撑层，所述上层板由至少一排上层子板拼合而成，所述下层板由至少一排下层子板拼合而成；
所述上层板、下层板与支撑层间均为焊接固定；
所述支撑层包括若干轨枕。
进一步，所述上层子板为短矩形结构。
进一步，所述下层子板均为短矩形结构。
进一步，所述支撑层还包括主梁，所述轨枕位于单根所述主梁的侧面或位于相邻两根主梁之间。
进一步，所述轨枕的端面与所述主梁为接触连接。
进一步，所述上层子板及所述下层子板的结构尺寸相同，厚度2-10mm，轨枕间距100-1000mm。
该间距根据上层子板的宽度而变化，一般来讲轨枕宽度不大于1/3上、下子板的宽度，相邻轨枕侧面中心的间距等同于上、下层子板宽度。
本发明创造还在于公开热塑复合材料夹层板结构的焊接成型方法，该焊接成型方法为电磁感应焊接法、电阻焊接法、超声焊接法和激光焊接法中的一种。
进一步优选地，该焊接成型方法为电磁感应焊接法，温度控制范围为80-380℃，施加温度取决于不同热塑性基体材料的熔融温度，例如，以聚丙烯、聚乙烯为基体材料时，其熔融温度为300℃，以聚醚醚酮为基体材料时，其熔融温度为343℃；压力范围为0.1-0.8MPa；时间范围为1秒-5分钟，焊接时间长短与接触面积大小、电感升温速率相关，即接触面积越大，电感升温速率越小，焊接时间越长。
优选地，该热塑性复合材料以聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜以及聚芳酮(PEEK聚醚醚酮、PEKK聚醚酮酮和PAEK聚芳醚酮)中的至少一种为基体原料并加以玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或织物纤维增强。
进一步优选地，该热塑性复合材料可以是化大为小的成型材料，或者是由废弃边角料制备成短切纤维，再模压成型。
本发明创造具有的优点和积极效果是：
(1)上层子板、下层子板及轨枕均属于小型板材，可以采用热压罐工艺、模压工艺成型，成型缺陷少，性能优异，质量好，成本低；
(2)模拟客机、高铁的通道设计工况，小型板材在同样载荷下，板材边缘处变形小，便于传力到下层板及相应对接的支撑层，与相邻层板的变形协调能力更好；
(3)轨枕焊接位置可调，且上层子板、下层子板及轨枕均可进行有针对性的拆卸维修与更换，维护成本低。
附图说明
图1是实施例中热塑复合材料夹层板结构(长轨枕)的示意图；
图2是实施例中热塑复合材料夹层板结构(短轨枕)的示意图；
图3是实施例中轨枕与主梁配合状态示意图；
图4是实施例中轨枕、主梁与上层板、下层板配合状态图；
图5是实施例中热塑复合材料夹层板结构设置多排(2排)上、下层子板的结构示意图。
图中：1、上层板，11、上层子板，2、下层板，21、下层子板，3、轨枕，4、主梁。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
实施例1
一种热塑复合材料夹层板结构，包括上层板、下层板和位于所述上层板和下层板之间的若干轨枕，所述上层板由单排或多排设置的若干搭接设置的上层子板拼合而成，所述下层板由单排或多排设置的若干下层子板拼合而成。
该拼合方式可以为现有技术中地板之间的插接固定或者是无任何连接关系的紧邻设置。
上、下层板与轨枕之间为焊接固定。
其中，所述上层子板、下层子板为短矩形板状结构，所述轨枕为短矩形块状结构。所述上层子板及所述下层子板的结构尺寸相同，常规尺寸为600*1000*4mm，轨枕尺寸为200*1000*150mm(如图1所示)、300*300*150mm(如图2所示)两种规格，在上/下层板长度方向，轨枕间距500mm。
其中，轨枕可以是实心结构，也可以是空心结构，并优选空心结构，以实现轨枕的轻质化。
该夹层板结构的轨枕与轨枕间及上、下层板间的空隙可以填充泡沫材料，用以加强支撑。
实施例2
为进一步加强该夹层板结构的强度，夹层板结构内还设有n根主梁，n＝1、2、3…，主梁与轨枕形成上、下层板之间的支撑层(注：实施例1中的支撑层无主梁，仅涉及轨枕，即n＝0)，轨枕位于单根主梁侧面或位于相邻两根主梁之间，且轨枕端面与主梁侧面接触连接，如图3所示,n的设置主要由上、下子板的宽度决定，该横纵设置的轨枕、主梁与上层板、下层板配合状态图见图4，主梁可以是实心的也可以是空心的，并优选空心结构，以实现主梁的轻质化。
上、下层板与轨枕及主梁之间均为焊接固定。
实施例3
上层子板与轨枕和/或主梁的上表面间为焊接成型固定，下层子板与轨枕和/或主梁的下表面间为焊接成型固定。
上述的焊接成型方法为电磁感应焊接法，温度为343℃，时间5秒钟，压力0.44MPa，即得适用于客车、火车、飞机的通道路面的夹层板结构。
本专利的上、下层子板可以标准化生产，降低成本；并可按实际夹层板结构的长度和宽度，设计主梁的数量以及梁间的轨枕数量，以实现不同面积的夹层板结构的生产。
且，相邻主梁间的轨枕可以错位铺放，继而实现上、下层板的错位铺放，以形成不同的花纹。
以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种热塑复合材料夹层板结构，其特征在于，包括上层板、下层板和位于所述上层板和下层板之间的支撑层，所述上层板由至少一排上层子板拼合而成，所述下层板由至少一排下层子板拼合而成；
所述上层板、下层板与支撑层间均为焊接固定；
所述支撑层包括若干轨枕。
2.根据权利要求1所述的一种热塑复合材料夹层板结构，其特征在于，所述上层子板为短矩形结构。
3.根据权利要求1所述的一种热塑复合材料夹层板结构，其特征在于，所述下层子板均为短矩形结构。
4.根据权利要求1所述的一种热塑复合材料夹层板结构，其特征在于，所述支撑层还包括主梁，所述轨枕位于单根所述主梁的侧面或位于相邻两根主梁之间。
5.根据权利要求4所述的一种热塑复合材料夹层板结构，其特征在于，所述轨枕的端面与所述主梁为接触连接。
6.根据权利要求1所述的一种热塑复合材料夹层板结构，其特征在于，所述上层子板及所述下层子板的结构尺寸相同，厚度2-10mm，轨枕间距100-1000mm。
7.根据权利要求1所述的一种热塑复合材料夹层板结构，其特征在于，其特征在于，该热塑性复合材料以聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜以及聚芳酮中的至少一种为基体原料并加以玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或织物纤维增强。
8.根据权利要求1所述的一种热塑复合材料夹层板结构，其特征在于，该热塑性复合材料可以是化大为小的成型材料，或者是由废弃边角料制备成短切纤维，再模压成型。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种热塑复合材料夹层板结构的焊接成型方法，其特征在于，该焊接成型方法为电磁感应焊接法、电阻焊接法、超声焊接法和激光焊接法中的一种。
10.根据权利要求1-8任一所述的一种热塑复合材料夹层板结构的焊接成型方法，其特征在于，该焊接成型方法为电磁感应焊接法，温度控制范围为80-380℃，温度保持时间1秒-5分钟，压力0.1-0.8MPa。
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