CN113333243B - 一种胶膜厚度控制的方法 - Google Patents
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Abstract
一种胶膜厚度控制的方法，包括使用一种胶膜厚度控制装置，包括以下步骤：先选择合适的厚度差模具板；然后将胶、上连接板和下连接板设置在胶膜厚度控制装置上；再在胶膜厚度控制装置与连接好的上连接板和下连接板的表面依次铺设聚四氟乙烯布、隔离膜、透气毡，将其整体包住后放入真空袋内，再连同真空袋一起放入热压罐中，然后在热压罐中完成上连接板和下连接板的胶接固化成型，取出胶接件即可使得上连接板与下连接板之间用于连接的胶膜的厚度为胶膜目标厚度。本发明能较好的控制复合材料胶接过程中的胶膜厚度，从而有效地控制复合材料连接接头的胶接强度，有效解决了复合材料在胶接连接过程中容易发生的胶接不均匀的问题。
Description
技术领域
本发明属于复合材料成形技术领域，具体涉及到一种胶膜厚度控制的方法。
背景技术
随着新材料如铝合金、复合材料的使用，靠焊接来进行材料连接已不适用，现有的复合材料连接方式有机械连接、胶结连接和混合连接。机械连接一定程度上会引起应力集中，因而胶接比机械连接更广泛地应用于复合材料的连接。胶膜厚度作为胶结连接的主要参数之一，其大小直接影响了连接接头的强度，另外研究表明，胶膜厚度的均匀性对复合材料接头抗剪切强度也存在影响。为了获得同等强度的胶接件，有必要对胶膜厚度进行控制。
目前存在的对胶膜厚度进行控制的方法如下：
铜丝/微珠控制方法：在粘结层中夹上直径大小为所需胶膜厚度的铜丝或微珠。该类方法的缺点在于在胶接成形过程中，上下连接板的受力面积作用在了细小的铜丝和微珠上，引起胶膜厚度分布不均匀；在成形后铜丝或微珠被埋入胶膜中，难以取出且取出后造成胶层缺陷。
国内目前还没有专门针对复合材料搭接胶膜厚度控制的较好方法，针对胶膜厚度控制和胶膜厚度均匀性无法得到较好的保证。因此，需要设计一种胶膜厚度控制的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胶膜厚度控制的方法，以解决背景技术中提出的国内目前还没有专门针对复合材料搭接胶膜厚度控制的较好方法，针对胶膜厚度控制和胶膜厚度均匀性无法得到较好的保证的问题。
本发明的技术方案是一种胶膜厚度控制的方法，所述胶膜厚度控制的方法包括使用一种胶膜厚度控制装置，
所述胶膜厚度控制装置包括主模具板、厚度差模具板、上受力板、下受力板和螺栓组，用于控制上连接板与下连接板之间进行胶接的胶膜的厚度；主模具板的一侧板面上设置有主模具板凹槽，所述上受力板和下受力板均呈长条板状，下受力板的板面小于主模具板凹槽的凹槽面且下受力板设置在主模具板凹槽内，所述主模具板凹槽的高度等于下受力板的高度；厚度差模具板的端部与下连接板连接接头均设置在下受力板上方，上连接板设置在厚度差模具板端部与下连接板连接接头的上方，厚度差模具板与下连接板的厚度差即为胶膜的厚度；上受力板设置在上连接板的上方，上受力板和下受力板之间通过设置在上受力板和下受力板两端的螺栓组穿过进行锁紧；
所述胶膜厚度控制的方法包括以下步骤：
先选择合适的厚度差模具板，即厚度差模具板的厚度为下连接板的厚度与胶膜目标厚度之和；
然后将下受力板设置在主模具板的主模具板凹槽内；
再将厚度差模具板的端部与下连接板连接接头放在下受力板上方，将用于胶接的胶均匀设置在下连接板连接接头上方，且设置的胶厚度与下连接板厚度之和高于厚度差模具板的厚度；
接着将上连接板设置在厚度差模具板的端部与下连接板连接接头的上方，并使上连接板连接接头与下连接板连接接头处于胶接需要的相对位置；
再将上受力板固定在上连接板的上方，并使上受力板与下受力板对厚度差模具板与上连接板进行挤压，挤出上连接板与下连接板之间多余的胶，使得厚度差模具板的厚度为下连接板的厚度与胶膜厚度之和；
在胶膜厚度控制装置与连接好的上连接板和下连接板的表面依次铺设聚四氟乙烯布、隔离膜、透气毡，以将胶膜厚度控制装置与连接好的上连接板和下连接板整体包住；然后整体放入真空袋内，再连同真空袋一起放入热压罐中，
然后在热压罐中完成上连接板和下连接板的胶接固化成型，取出胶接件即可使得上连接板与下连接板之间用于连接的胶膜的厚度为胶膜目标厚度。
在一种具体的实施方式中，在热压罐中完成上连接板和下连接板的胶接固化成型，具体过程如下：
先对真空袋内抽真空，使真空袋内的压强小于等于-0.050Mpa，并对热压罐内加压至 0.18～0.22MPa，当热压罐的罐内压达到0.08～0.12MPa时将真空袋与大气连通并保持连通状态直至上连接板和下连接板固化完成；
在给热压罐内加压的同时进行升温，升温至175～185℃并保持恒温175～185min；
恒温时间结束后继续维持热压罐压力，并降温至胶膜的温度为60℃以下；
当胶膜的温度低于60℃后，去除热压罐压力，取出上连接板和下连接板胶接固化完成的胶接件，即完成了上连接板和下连接板的整个胶接过程，即可使得上连接板与下连接板之间用于连接的胶膜的厚度为胶膜目标厚度。
在一种具体的实施方式中，上连接板和下连接板在热压罐内加热加压进行胶接固化的结束时间以热压罐内滞后热电偶达到设定温度的时间点为准。
在一种具体的实施方式中，上连接板和下连接板在热压罐内进行胶接固化成型的过程中，对热压罐内进行加压时的加压速率为0.01～0.03MPa/min；给热压罐内进行升温时的升温速率为0.5～1.5℃/min；恒温时间结束后降温时的降温速率为0.5～1.5℃/min。
在一种具体的实施方式中，所述下受力板包括上下分布且两侧固定连接的下受力上层板和下受力下层板；螺栓组包括螺栓和螺母，螺栓由固定连接的螺栓头部和螺杆组成；下受力上层板上设置有能使螺杆匹配穿过的下受力上层板通孔，下受力下层板上对应下受力上层板通孔设置有下受力下层板通孔，下受力下层板通孔的截面大于螺栓头部的截面，下受力板与下受力上层板的高度差大于螺栓头部的高度；上受力板上与下受力上层板通孔对应设置有能使螺杆匹配穿过的上受力板通孔。
在一种具体的实施方式中，所述下受力上层板通孔和上受力板通孔均为能使螺杆匹配穿过的腰型孔，下受力下层板通孔也为腰型孔，且下受力上层板通孔、下受力下层板通孔和上受力板通孔的截面长度方向与下受力板的长度方向一致，下受力下层板通孔的截面宽度大于螺栓头部的宽度。
在一种具体的实施方式中，所述螺栓为内六角螺栓。
在一种具体的实施方式中，所述下受力板的宽度与主模具板凹槽的宽度匹配设置，使下受力板能匹配设置在主模具板凹槽内。
本发明的有益效果包括：
本发明能较好的控制复合材料胶接过程中的胶膜厚度，从而有效地控制复合材料连接接头的胶接强度，有效解决了复合材料在胶接连接过程中容易发生的胶接不均匀的问题。
本发明所采用的胶膜厚度控制装置结构简单、制造方便。
且由于本发明所采用的胶膜厚度控制装置的通用性强，需要成形不同的胶膜厚度时，只需更换厚度差模具板；另外本发明中不需要铺放铜丝或微珠这类一次性产品，更简便，在保证胶膜厚度控制质量的前提下，不会再因夹入铜丝或微珠而引起胶层缺陷，从而本发明最终使得生产成本降低、生产效率提高，适合大批量生产。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一种实施例的示意图；
图2是本发明一种实施例的不含主模具板的仰视角度示意图；
图3是本发明一种实施例的不含主模具板的侧面方向的示意图；
图4是本发明一种实施例的控制胶膜厚度为0.1mm的一种控制效果金相图；
图5是本发明一种实施例的控制胶膜厚度为0.2mm的一种控制效果金相图；
图6是本发明一种实施例的控制胶膜厚度为0.5mm的一种控制效果金相图；
图7是本发明一种实施例的控制胶膜厚度为0.9mm的一种控制效果金相图；
其中，1、主模具板；2、厚度差模具板；3、上受力板；4、下受力板；5、螺栓组； 6、上连接板；7、胶膜；8、下连接板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明提供了一种胶膜厚度控制的方法，所述胶膜厚度控制的方法包括使用一种胶膜厚度控制装置，
所述胶膜厚度控制装置包括主模具板1、厚度差模具板2、上受力板3、下受力板4和螺栓组5，用于控制上连接板6与下连接板8之间进行胶接的胶膜7的厚度；主模具板 1的一侧板面上设置有主模具板凹槽，所述上受力板3和下受力板4均呈长条板状，下受力板4的板面小于主模具板凹槽的凹槽面且下受力板4设置在主模具板凹槽内，所述主模具板凹槽的高度等于下受力板4的高度；厚度差模具板2的端部与下连接板8连接接头均设置在下受力板4上方，上连接板6设置在厚度差模具板2端部与下连接板8连接接头的上方，厚度差模具板2与下连接板8的厚度差即为胶膜7的厚度；上受力板3设置在上连接板6的上方，上受力板3和下受力板4之间通过设置在上受力板3和下受力板4两端的螺栓组5穿过进行锁紧；
所述胶膜厚度控制的方法包括以下步骤：
先选择合适的厚度差模具板2，即厚度差模具板2的厚度为下连接板8的厚度与胶膜 7目标厚度之和；
然后将下受力板4设置在主模具板1的主模具板凹槽内；
再将厚度差模具板2的端部与下连接板8连接接头放在下受力板4上方，将用于胶接的胶均匀设置在下连接板8连接接头上方，且设置的胶厚度与下连接板8厚度之和高于厚度差模具板2的厚度；
接着将上连接板6设置在厚度差模具板2的端部与下连接板8连接接头的上方，并使上连接板6连接接头与下连接板8连接接头处于胶接需要的相对位置；
再将上受力板3固定在上连接板6的上方，并使上受力板3与下受力板4对厚度差模具板2与上连接板6进行挤压，挤出上连接板6与下连接板8之间多余的胶，使得厚度差模具板2的厚度为下连接板8的厚度与胶膜7厚度之和；
在胶膜厚度控制装置与连接好的上连接板6和下连接板8的表面依次铺设聚四氟乙烯布、隔离膜、透气毡，以将胶膜厚度控制装置与连接好的上连接板6和下连接板8整体包住；然后整体放入真空袋内，再连同真空袋一起放入热压罐中，
然后在热压罐中完成上连接板6和下连接板8的胶接固化成型，取出胶接件即可使得上连接板6与下连接板8之间用于连接的胶膜7的厚度为胶膜目标厚度。
在一种具体的实施方式中，在热压罐中完成上连接板6和下连接板8的胶接固化成型，具体过程如下：
先对真空袋内抽真空，使真空袋内的压强小于等于-0.050Mpa，并对热压罐内加压至 0.18～0.22MPa，当热压罐的罐内压达到0.08～0.12MPa时将真空袋与大气连通并保持连通状态直至上连接板6和下连接板8固化完成；
在给热压罐内加压的同时进行升温，升温至175～185℃并保持恒温175～185min；
恒温时间结束后继续维持热压罐压力，并降温至胶膜7的温度为60℃以下；
当胶膜7的温度低于60℃后，去除热压罐压力，取出上连接板6和下连接板8胶接固化完成的胶接件，即完成了上连接板6和下连接板8的整个胶接过程，即可使得上连接板6与下连接板8之间用于连接的胶膜7的厚度为胶膜目标厚度。
在一种具体的实施方式中，上连接板6和下连接板8在热压罐内加热加压进行胶接固化的结束时间以热压罐内滞后热电偶达到设定温度的时间点为准。
在一种具体的实施方式中，上连接板6和下连接板8在热压罐内进行胶接固化成型的过程中，对热压罐内进行加压时的加压速率为0.01～0.03MPa/min；给热压罐内进行升温时的升温速率为0.5～1.5℃/min；恒温时间结束后降温时的降温速率为0.5～1.5℃/min。
在一种具体的实施方式中，所述下受力板4包括上下分布且两侧固定连接的下受力上层板和下受力下层板；螺栓组5包括螺栓和螺母，螺栓由固定连接的螺栓头部和螺杆组成；下受力上层板上设置有能使螺杆匹配穿过的下受力上层板通孔，下受力下层板上对应下受力上层板通孔设置有下受力下层板通孔，下受力下层板通孔的截面大于螺栓头部的截面，下受力板4与下受力上层板的高度差大于螺栓头部的高度；上受力板3上与下受力上层板通孔对应设置有能使螺杆匹配穿过的上受力板通孔。
在一种具体的实施方式中，所述下受力上层板通孔和上受力板通孔均为能使螺杆匹配穿过的腰型孔，下受力下层板通孔也为腰型孔，且下受力上层板通孔、下受力下层板通孔和上受力板通孔的截面长度方向与下受力板4的长度方向一致，下受力下层板通孔的截面宽度大于螺栓头部的宽度。
在一种具体的实施方式中，所述螺栓为内六角螺栓。
在一种具体的实施方式中，所述下受力板4的宽度与主模具板凹槽的宽度匹配设置，使下受力板4能匹配设置在主模具板凹槽内。
实施例1
采用的厚度差模具板比下连接板高0.1mm，运用本发明中的胶膜厚度控制装置通过胶膜将上连接板和下连接板进行连接，并在热压罐内完成胶接固化成型后，通过测量得出实际胶膜厚度为108μm。
实施例2
采用的厚度差模具板比下连接板高0.2mm，运用本发明中的胶膜厚度控制装置通过胶膜将上连接板和下连接板进行连接，并在热压罐内完成胶接固化成型后，通过测量得出实际胶膜厚度为209μm。
实施例3
采用的厚度差模具板比下连接板高0.5mm，运用本发明中的胶膜厚度控制装置通过胶膜将上连接板和下连接板进行连接，并在热压罐内完成胶接固化成型后，通过测量得出实际胶膜厚度为522μm。
实施例4
采用的厚度差模具板比下连接板高0.9mm，运用本发明中的胶膜厚度控制装置通过胶膜将上连接板和下连接板进行连接，并在热压罐内完成胶接固化成型后，通过测量得出实际胶膜厚度为884μm。
如图4～图7的金相图所示，通过不同厚度差模具板来控制胶膜厚度，外加螺栓组、上受力板和下受力板锁紧控制胶膜厚度各向的均匀性，控制目标为0.1mm、0.2mm、 0.5mm和0.9mm的胶膜厚度，其实际实施后的误差都极其小且厚度较均匀。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种胶膜厚度控制的方法，其特征在于，所述胶膜厚度控制的方法包括使用一种胶膜厚度控制装置，
所述胶膜厚度控制装置包括主模具板(1)、厚度差模具板(2)、上受力板(3)、下受力板(4)和螺栓组(5)，用于控制上连接板(6)与下连接板(8)之间进行胶接的胶膜(7)的厚度；主模具板(1)的一侧板面上设置有主模具板凹槽，所述上受力板(3)和下受力板(4)均呈长条板状，下受力板(4)的板面小于主模具板凹槽的凹槽面且下受力板(4)设置在主模具板凹槽内，所述主模具板凹槽的高度等于下受力板(4)的高度；厚度差模具板(2)的端部与下连接板(8)连接接头均设置在下受力板(4)上方，上连接板(6)设置在厚度差模具板(2)端部与下连接板(8)连接接头的上方，厚度差模具板(2)与下连接板(8)的厚度差即为胶膜(7)的厚度；上受力板(3)设置在上连接板(6)的上方，上受力板(3)和下受力板(4)之间通过设置在上受力板(3)和下受力板(4)两端的螺栓组(5)穿过进行锁紧；
所述胶膜厚度控制的方法包括以下步骤：
先选择合适的厚度差模具板(2)，即厚度差模具板(2)的厚度为下连接板(8)的厚度与胶膜(7)目标厚度之和；
然后将下受力板(4)设置在主模具板(1)的主模具板凹槽内；
再将厚度差模具板(2)的端部与下连接板(8)连接接头放在下受力板(4)上方，将用于胶接的胶均匀设置在下连接板(8)连接接头上方，且设置的胶厚度与下连接板(8)厚度之和高于厚度差模具板(2)的厚度；
接着将上连接板(6)设置在厚度差模具板(2)的端部与下连接板(8)连接接头的上方，并使上连接板(6)连接接头与下连接板(8)连接接头处于胶接需要的相对位置；
再将上受力板(3)固定在上连接板(6)的上方，并使上受力板(3)与下受力板(4)对厚度差模具板(2)与上连接板(6)进行挤压，挤出上连接板(6)与下连接板(8)之间多余的胶，使得厚度差模具板(2)的厚度为下连接板(8)的厚度与胶膜(7)厚度之和；
在胶膜厚度控制装置与连接好的上连接板(6)和下连接板(8)的表面依次铺设聚四氟乙烯布、隔离膜、透气毡，以将胶膜厚度控制装置与连接好的上连接板(6)和下连接板(8)整体包住；然后整体放入真空袋内，再连同真空袋一起放入热压罐中，
然后在热压罐中完成上连接板(6)和下连接板(8)的胶接固化成型，取出胶接件即可使得上连接板(6)与下连接板(8)之间用于连接的胶膜(7)的厚度为胶膜目标厚度。
2.根据权利要求1所述的胶膜厚度控制的方法，其特征在于，在热压罐中完成上连接板(6)和下连接板(8)的胶接固化成型，具体过程如下：
先对真空袋内抽真空，使真空袋内的压强小于等于-0.050Mpa，并对热压罐内加压至0.18～0.22MPa，当热压罐的罐内压达到0.08～0.12MPa时将真空袋与大气连通并保持连通状态直至上连接板(6)和下连接板(8)固化完成；
在给热压罐内加压的同时进行升温，升温至175～185℃并保持恒温175～185min；
恒温时间结束后继续维持热压罐压力，并降温至胶膜(7)的温度为60℃以下；
当胶膜(7)的温度低于60℃后，去除热压罐压力，取出上连接板(6)和下连接板(8)胶接固化完成的胶接件，即完成了上连接板(6)和下连接板(8)的整个胶接过程，即可使得上连接板(6)与下连接板(8)之间用于连接的胶膜(7)的厚度为胶膜目标厚度。
3.根据权利要求2所述的胶膜厚度控制的方法，其特征在于，上连接板(6)和下连接板(8)在热压罐内加热加压进行胶接固化的结束时间以热压罐内滞后热电偶达到设定温度的时间点为准。
4.根据权利要求2所述的胶膜厚度控制的方法，其特征在于，上连接板(6)和下连接板(8)在热压罐内进行胶接固化成型的过程中，对热压罐内进行加压时的加压速率为0.01～0.03MPa/min；给热压罐内进行升温时的升温速率为0.5～1.5℃/min；恒温时间结束后降温时的降温速率为0.5～1.5℃/min。
5.根据权利要求1所述的胶膜厚度控制的方法，其特征在于，所述下受力板(4)包括上下分布且两侧固定连接的下受力上层板和下受力下层板；螺栓组(5)包括螺栓和螺母，螺栓由固定连接的螺栓头部和螺杆组成；下受力上层板上设置有能使螺杆匹配穿过的下受力上层板通孔，下受力下层板上对应下受力上层板通孔设置有下受力下层板通孔，下受力下层板通孔的截面大于螺栓头部的截面，下受力板(4)与下受力上层板的高度差大于螺栓头部的高度；上受力板(3)上与下受力上层板通孔对应设置有能使螺杆匹配穿过的上受力板通孔。
6.根据权利要求5所述的胶膜厚度控制的方法，其特征在于，所述下受力上层板通孔和上受力板通孔均为能使螺杆匹配穿过的腰型孔，下受力下层板通孔也为腰型孔，且下受力上层板通孔、下受力下层板通孔和上受力板通孔的截面长度方向与下受力板(4)的长度方向一致，下受力下层板通孔的截面宽度大于螺栓头部的宽度。
7.根据权利要求5所述的胶膜厚度控制的方法，其特征在于，所述螺栓为内六角螺栓。
8.根据权利要求1所述的胶膜厚度控制的方法，其特征在于，所述下受力板(4)的宽度与主模具板凹槽的宽度匹配设置，使下受力板(4)能匹配设置在主模具板凹槽内。
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