CN112072335A - 一种复合材料结构件之间导电结构及导电处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于本发明属于机体雷电防护领域，公开了一种复合材料结构件之间导电结构及导电处理方法。在复合材料结构中铺设铜网及铜片，合理利用紧固件和托板螺母实现结构电路导通，可解决复合材料结构件之间无法实现电路导通的难题；电流传递路径简单、直接、有效，解决了复合材料与铝结构件之间导电效率低的难题；应用范围广泛：在任何含玻璃纤维、碳纤维、铝蜂窝、纸蜂窝的复合材料结构与复合材料结构之间需要实现电路导通的部位均可使用该方法。

Description

一种复合材料结构件之间导电结构及导电处理方法
技术领域
本发明属于机体雷电防护领域，具体涉及一种复合材料结构件之间导电结构及导电处理方法。
背景技术
为了防止人员在飞行和地面遭受电击伤害、降低由具有不同电动势的零件间反复接触所导致的干扰水平、防止静电电荷的聚集、提供低阻抗通路降低雷电危害、避免产生机械故障或由电弧引起的失火、降低电晕放电效应的影响、通过低阻抗通路接地以有效的屏蔽和防辐射，要求构成直升机蒙皮或机壳的所有部件(机身、垂尾、水平安定面、起落架……)的完整电搭接线，能传输遭受雷电时的高能量。
对于复合材料飞行器，导电主网络由金属箔片和嵌入复合材料的金属丝网构成。现有直升机结构在采取电搭接技术时常采用铆钉搭接，其并未真正实现复合材料结构件之间的导通。
发明内容
本发明的目的：针对现有技术不足，本发明提供一种实现不同复合材料结构件之间电路导通的方法，该方法应用范围广泛、实施简单、导电效率高，是直升机结构亟需的一种电路导通方法。
本发明的技术方案：
一种复合材料结构件之间导电处理方法，包括以下步骤：
第一步，第一复合材料结构件遭受电流一侧的最外层纤维内部铺设第一铜网；
第二步，第一复合材料结构件的第一铜网和最外层纤维之间铺设铜片；
将第一复合材料结构件搭接区铜片外侧的最外层纤维打磨直至露出铜片；
第三步，第二复合材料结构件最外层纤维内部铺设第二铜网；
第四步，将第二复合材料结构件搭接区铜网外侧的最外层纤维打磨直至露出铜网；在裸露的第二铜网外侧通过导电胶粘接U型铜片，且第二复合材料结构件搭接区被夹于U型铜片内；
第五步，在第一复合材料结构件铺设铜片区域和第二复合材料结构件U型铜片区域开设通孔并通过金属螺栓和金属螺母将第一复合材料结构件和第二复合材料结构件连接固定；所述螺栓的螺栓头压紧在第一复合材料结构件的铜片外侧；所述螺母压紧在第二复合材料U型铜片上。
进一步，所述方法还包括：在螺栓头和第一复合材料结构件的铜片之间设置金属垫圈。
进一步，将螺栓头与垫圈搭接侧、垫圈与螺栓头搭接区域、垫圈与铜片搭接区域、螺母与U型铜片搭接侧及U型铜片与螺母搭接区域的防护涂层打磨干净至金属裸露。
进一步，所述螺母为托板螺母。
进一步，所述第二复合材料结构件的第二铜网位于与第一复合材料结构件搭接一侧的最外层纤维内。
进一步，所述第一铜网与第一复合材料结构件内部纤维层通过结构胶粘接。
进一步，所述铜片通过结构胶和遭受电流侧最外层纤维通过结构胶粘接。
进一步，第一复合材料结构件外侧与螺栓头连接，第一复合材料结构件内侧与多层复合材料结构件连接；所述多层复合材料结构件与第一复合材料结构件连接区域均被夹于U型铜片内，多层复合材料结构件直接与第一复合材料结构件搭接的一层为第二复合材料结构件，第二铜网铺设于第二复合材料结构件与第一复合材料结构件搭接一侧。
一种复合材料结构件之间导电结构，所述导电结构通过所述的方法加工，所述导电结构包括：第一复合材料、第二复合材料、第一铜网、铜片、第二铜网、U型铜片、金属螺栓、金属螺母；
所述第一铜网铺设在第一复合材料结构件遭受电流一侧的最外层纤维内部；所述铜片铺设在第一铜网和第一复合材料结构件最外层纤维之间；打磨第一复合材料结构件最外层纤维直至铜片裸露；
所述第二铜网铺设在第二复合材料结构件与第一复合材料搭接侧的最外层纤维内部；打磨第二复合材料结构件最外层纤维直至第二铜网裸露；
所述第二复合材料结构件搭接区被夹于U型铜片内；所述U型铜片一侧通过导电胶与裸露第二铜网粘接；
所述第一复合材料结构件铺设铜片区域和第二复合材料结构件U型铜片区域开设通孔；
所述金属螺栓穿过所述通孔并通过金属螺母将第一复合材料结构件和第二复合材料结构件固定；
所述金属螺栓的螺栓头压紧在第一复合材料结构件的裸露铜片外侧；所述金属螺母压紧在U型铜片另一侧。
发明效果
1)导电效率高：电流导通路径简单、直接、有效，阻抗低；
2)应用范围广泛：在任何含玻璃纤维、碳纤维、铝蜂窝、纸蜂窝的复合材料结构与复合材料结构之间需要实现电路导通的部位均可使用该方法；
3)重量轻便：仅在紧固件连接处粘接导电铜片，重量轻便；
4)安装简单、维护方便：利用绝缘密封胶条使装配面贴合并起到密封的作用，安装简单；结构可拆卸，维护方便。
附图说明
图1是一种复合材料结构件之间电路导通示意图；
图2是电流传递路径示意图；
图3是第一复合材料结构件铺设铜网及铜片示意图；
图4是安装紧固件前准备工作示意图；
图5是第二复合材料结构件铺设铜网示意图；
图6是第二复合材料结构件和第三复合材料结构件之间粘接铜片示意图；
图7是标准件结构示意图；
编号说明：1紧固件,2垫圈,3外层纤维,4结构胶膜,5铜片,6第二复合材料结构件,7第三复合材料结构件,8托板螺母,9沉头抽芯铆钉,10导电胶,11第一铜网,12U型铜片,13第一复合材料结构件,14第二铜网,15绝缘密封胶条。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，导电通路由第一铜网14、铜片5、垫圈2、紧固件1、托板螺母8、U型铜片12、导电胶10、第二铜网11构成。
第一复合材料结构件13在最外层玻璃布3下铺设铜片5及ECS0027铜网14，铜片5与最外层玻璃布3之间铺有一层ECS0004.24结构胶膜4，ECS0027铜网11与内侧碳布之间铺有一层ECS0004.24结构胶膜4，两层结构胶膜之间搭接量为5mm；第一复合材料结构件13铺设铜网及铜片示意图见图3。
第一复合材料结构件13安装紧固件前打磨距圆心Φ18mm阴影区域17范围内最外层玻璃布至铜片裸露，打磨区域不喷漆，其他部位涂底漆ECS2067，如图4所示。
第二复合材料结构件6在最外层玻璃布下铺设ECS0027铜网11，如图5所示。
第二复合材料结构件6打磨与铜片接触区域最外层玻璃布直至露出铜网；第二复合材料结构件6、第三复合材料结构件7用ECS2184.10导电胶10粘接U型铜片12；U型铜片12裸露表面喷金属表面漆ECS220918和1层铬酸锶环氧绝缘底漆DHS186-11119，并打磨掉复合材料结构内侧与托板螺母接触表面铜片上的保护层；第二复合材料结构件粘接铜片工作示意图见图6。
如图7所示，紧固件1和垫圈2之间去除紧固件头部与垫圈接触表面两零件上保护漆层，垫圈2去除其与铜片5接触表面上的保护漆层，托板螺母8去除其与U型铜片12接触表面上的保护漆层。
如果标准件表面防护层为金属处理涂层，如镀锌、镀锡、阿洛丁，因其具有导电性能且电阻抗应比规定值小，此时搭接点不需打磨而只需简单的化学清洗；如果搭接表面为绝缘保护层油漆层、阳极化膜等，则应打磨掉搭接区域的保护层。
电流传递路径如图2所示：雷击等在机身外表面复合材料蒙皮或口盖等部位引起电流，电流经由第一复合材料结构件13中铺设的铜网9穿过铜片5流入垫圈2、紧固件1头部后流向紧固件杆径，经由紧固件杆端流入托板螺母8，由于托板螺母8与U型铜片12直接接触，故电流流入U型铜片12后穿过ECS2184.10导电胶10流向铜网11，最后电流流向机身结构上的接地点。
本发明在复合材料结构中铺设铜网及铜片，合理利用紧固件和托板螺母实现结构电路导通，可解决复合材料结构件之间无法实现电路导通的难题；
本发明在复合材料之间用绝缘密封胶条隔开，粘接电搭接铜片会使装配表面不平整，胶条可使结构装配更贴合并起到密封的作用；
本发明在复合材料件内部同时铺设铜网及铜片时使用结构胶膜进行粘接，避免了打磨外侧玻璃布后铜片易脱落的可能性；
本发明利用标准件同时实现结构件之间的连接和电路导通，一举两得；
本发明电流传递路径简单、直接、有效，解决了复合材料与铝结构件之间导电效率低的难题；
本发明用导电胶固定铜片在机体结构上，可以同时起到固定和导电作用。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种复合材料结构件之间导电处理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
第一步，第一复合材料结构件遭受电流一侧的最外层纤维内部铺设第一铜网；
第二步，第一复合材料结构件的第一铜网和最外层纤维之间铺设铜片；
将第一复合材料结构件搭接区铜片外侧的最外层纤维打磨直至露出铜片；
第三步，第二复合材料结构件最外层纤维内部铺设第二铜网；
第四步，将第二复合材料结构件搭接区第二铜网外侧的最外层纤维打磨直至露出第二铜网；在裸露的第二铜网外侧通过导电胶与U型铜片一侧粘接，且第二复合材料结构件搭接区被夹于U型铜片内；
第五步，在第一复合材料结构件铺设铜片区域和第二复合材料结构件U型铜片区域开设通孔并通过金属螺栓和金属螺母将第一复合材料结构件和第二复合材料结构件连接固定；所述金属螺栓的螺栓头压紧在第一复合材料结构件的铜片外侧；所述金属螺母压紧在第二复合材料U型铜片另一侧上。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料结构件之间导电处理方法，其特征在于：所述方法还包括：在螺栓头和第一复合材料结构件的铜片之间设置金属垫圈。
3.根据权利要求2所述的一种复合材料结构件之间导电处理方法，其特征在于：将螺栓头与垫圈搭接侧、垫圈与螺栓头搭接区域、垫圈与铜片搭接区域、螺母与U型铜片搭接侧及U型铜片与螺母搭接区域的防护涂层打磨干净至金属裸露。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料结构件之间导电处理方法，其特征在于：所述螺母为托板螺母。
5.根据权利要求3所述的一种复合材料结构件之间导电处理方法，其特征在于：所述第二复合材料结构件的第二铜网位于与第一复合材料结构件搭接一侧的最外层纤维内。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料结构件之间导电处理方法，其特征在于：所述第一铜网与第一复合材料结构件内部纤维层通过结构胶粘接。
7.根据权利要求1所述的一种复合材料结构件之间导电处理方法，其特征在于：所述铜片通过结构胶和遭受电流侧最外层纤维通过结构胶粘接。
8.根据权利要求1所述的一种复合材料结构件之间导电处理方法，其特征在于：第一复合材料结构件外侧与螺栓头连接，第一复合材料结构件内侧与多层复合材料结构件连接；所述多层复合材料结构件与第一复合材料结构件连接区域均被夹于U型铜片内，多层复合材料结构件直接与第一复合材料结构件搭接的一层为第二复合材料结构件，第二铜网铺设于第二复合材料结构件与第一复合材料结构件搭接一侧。
9.一种复合材料结构件之间导电结构，所述导电结构通过权力要求1-8所述的方法加工，其特征在于：所述导电结构包括：第一复合材料、第二复合材料、第一铜网、铜片、第二铜网、U型铜片、金属螺栓、金属螺母；
所述第一铜网铺设在第一复合材料结构件遭受电流一侧的最外层纤维内部；
所述铜片铺设在第一铜网和第一复合材料结构件最外层纤维之间；打磨第一复合材料结构件最外层纤维直至铜片裸露；
所述第二铜网铺设在第二复合材料结构件与第一复合材料搭接侧的最外层纤维内部；打磨第二复合材料结构件最外层纤维直至第二铜网裸露；
所述第二复合材料结构件搭接区被夹于U型铜片内；
所述U型铜片一侧通过导电胶与裸露第二铜网粘接；
所述第一复合材料结构件铺设铜片区域和第二复合材料结构件U型铜片区域开设通孔；
所述金属螺栓穿过所述通孔并通过金属螺母将第一复合材料结构件和第二复合材料结构件固定；
所述金属螺栓的螺栓头压紧在第一复合材料结构件的裸露铜片外侧；所述金属螺母压紧在U型铜片另一侧。
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