CN113915206B - 一种复合材料结构的装配连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合材料结构的装配连接方法，装配连接形成以垫件、螺母扶定部分、螺栓扶定部分金属件为刚性支撑，满足强度和刚度的要求，解决胶结强度低和抗剥离强度低的问题，以复合材料件、复合材料填充层满足隔热和减轻重量的要求，在旋转螺栓时，旋转螺栓的旋转力可以使用预力扳手测得连接强度，解决了无法对胶结强度进行准确检测的问题，保证了连接质量，由于是螺栓与密封自锁螺母、螺栓扶定部分螺纹孔的旋合，便于拆卸，解决了胶结连接不可拆卸的问题以及胶结材料易受环境因素影响导致老化的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料结构的装配连接方法，属于保温隔热结构连接方法技术领域。
背景技术
鉴于碳纤维等纤维增强复合材料相对于金属材料所表现出的众多优秀性能，随着复合材料制备技术的发展，复合材料结构应用越来越多，尤其在航空航天装备制造领域。据统计，复合材料的用量在小型商务飞机和直升飞机中已占到55％左右、在军用飞机中已占到25％左右、在大型客机中已占到20％左右，且呈现明显的上升趋势。先进复合材料应用已经成为评价航空航天器水平的重要标准。复合材料结构的装配连接技术作为复合材料应用技术的重要方面，也一直倍受重视。
复合材料结构的装配连接，目前比较常用的方法是胶结，胶结虽有众多优点，但是无法对胶结强度进行准确检测，难以保证连接质量；而且胶结连接不可拆卸，强度低，抗剥离强度低，此外胶结材料易受环境因素影响导致老化。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种复合材料结构的装配连接方法。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种复合材料结构的装配连接方法，包括如下步骤：
步骤一：金属制成的垫件与复合材料件接触，使垫件中部的通孔与复合材料件中部的通孔同轴对齐；
步骤二：定位件的螺母扶定部分和定位件的螺栓扶定部分之间注入复合材料填充层，金属制成的螺栓扶定部分和金属制成的螺母扶定部分提供刚度和强度，提高定位件的承压能力，碳纤维增强基复合材料制成的复合材料填充层使得定位件减轻重量和达到隔热的效果；定位件中部形成通孔；
步骤三：螺栓依次贯穿至垫件的通孔、贯穿至复合材料件内的定位件的通孔而后与密封自锁螺母旋合固定。
在所述步骤二中，螺母扶定部分外周边翻折线接触紧扣在螺栓扶定部分上，构成的定位件形状能减小内外部空间之间传热通道的截面积，满足保温隔热的要求；
在所述步骤二中，螺母扶定部分外周内凹形成碗口，碗口侧边为与密封自锁螺母对应的棱形。
在所述步骤二中，螺栓扶定部分部分的通孔为螺纹孔；
在所述步骤二中，螺栓扶定部分外边固定有多个间隔分布的肋，由于肋的存在可以提高结构的刚性和抗转动能力。
在所述步骤二中，定位件的螺栓扶定部分贯穿至复合材料件中部的通孔，多个间隔分布的肋嵌入复合材料件的凹槽；密封自锁螺母嵌入碗口内，密封自锁螺母的外部形状与碗口的侧边棱形限位对应配合。
在所述步骤二中，密封自锁螺母与碗口接触面上垫有垫圈。
在所述的步骤三中，密封自锁螺母被螺母扶定部分的碗口棱形侧边限位，旋转螺栓与密封自锁螺母、螺栓扶定部分螺纹孔的旋合。
所述复合材料件和复合材料填充层均为碳纤维增强基复合材料制成。
本发明的有益效果在于：装配连接形成以垫件、螺母扶定部分、螺栓扶定部分金属件为刚性支撑，满足强度和刚度的要求，解决胶结强度低和抗剥离强度低的问题，以复合材料件、复合材料填充层满足隔热和减轻重量的要求，在旋转螺栓时，旋转螺栓的旋转力可以使用预力扳手测得连接强度，解决了无法对胶结强度进行准确检测的问题，保证了连接质量，由于是螺栓与密封自锁螺母、螺栓扶定部分螺纹孔的旋合，便于拆卸，解决了胶结连接不可拆卸的问题以及胶结材料易受环境因素影响导致老化的问题。
附图说明
图1是本发明连接后的结构示意图；
图2是本发明连接前的结构示意图；
图3是本发明定位件的结构示意图；
图中：1-垫件；2-复合材料件；3-定位件；31-螺母扶定部分；311-碗口；32-螺栓扶定部分；33-复合材料填充层；34-肋；4-密封自锁螺母；5-垫圈；6-螺栓。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图3所示。
本发明的一种复合材料结构的装配连接方法，包括如下步骤：
步骤一：金属制成的垫件1与碳纤维增强基复合材料制成的复合材料件2接触，使垫件1中部的通孔与复合材料件2中部的通孔同轴对齐。
步骤二：定位件3的螺母扶定部分31和定位件3的螺栓扶定部分32之间注入碳纤维增强基复合材料制成的复合材料填充层33，金属制成的螺栓扶定部分32和金属制成的螺母扶定部分31提供刚度和强度，提高定位件3的承压能力，碳纤维增强基复合材料制成的复合材料填充层33使得定位件3减轻重量和达到隔热的效果；螺母扶定部分31外周边翻折线接触紧扣在螺栓扶定部分32上，构成的定位件3形状能减小内外部空间之间传热通道的截面积，满足保温隔热的要求；螺母扶定部分31外周内凹形成碗口311，碗口311侧边为与密封自锁螺母4对应的棱形；使定位件3中部形成通孔；螺栓扶定部分32部分的通孔为螺纹孔；螺栓扶定部分32外边焊接固定有多个间隔分布的肋34；
定位件3的螺栓扶定部分32贯穿至复合材料件2中部的通孔，多个间隔分布的肋34嵌入复合材料件2的凹槽，由于肋34的存在可以提高结构的刚性和抗转动能力，
密封自锁螺母4嵌入碗口311内，密封自锁螺母4的外部形状与碗口311的侧边棱形限位对应配合，在需要时，密封自锁螺母4与碗口311接触面上垫有垫圈5。
步骤三：螺栓6依次贯穿至垫件1的通孔、贯穿至复合材料件2内的定位件3的通孔而后与密封自锁螺母4旋合固定，密封自锁螺母4被螺母扶定部分31的碗口311棱形侧边限位，旋转螺栓6与密封自锁螺母4、螺栓扶定部分32螺纹孔的旋合，使得装配连接形成以垫件1、螺母扶定部分31、螺栓扶定部分32金属件为刚性支撑，满足强度和刚度的要求，解决胶结强度低和抗剥离强度低的问题，以复合材料件2、复合材料填充层33满足隔热和减轻重量的要求，在旋转螺栓6时，旋转螺栓6的旋转力可以使用预力扳手测得连接强度，解决了无法对胶结强度进行准确检测的问题，保证了连接质量，由于是螺栓6与密封自锁螺母4、螺栓扶定部分32螺纹孔的旋合，便于拆卸，解决了胶结连接不可拆卸的问题以及胶结材料易受环境因素影响导致老化的问题。
采用到的金属可以为铝合金等金属材料。
本申请融合了金属材料和复合材料的优点，规避复合材料承压能力低和金属材料比强度、比刚度受限、热导率大等材料固有缺陷，使金属材料和复合材料的各自优点相得益彰，实现了复合材料结构与金属结构的可拆连接和密封保温的拆卸连接，弥补了胶结方法的不足，提高了连接强度、可承受较大载荷、可以反复拆卸、便于维修、装配质量可以检查、可实现密封和保温效果，适用于对结构重量、保温性能以及连接强度都有要求的采用复合材料结构的各种装备系统如航空航天装备，也适用于建筑工程，对进一步实现装备减重、提升装备或工程综合性能具有重要意义。
Claims (7)
1.一种复合材料结构的装配连接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：金属制成的垫件(1)与复合材料件(2)接触，使垫件(1)中部的通孔与复合材料件(2)中部的通孔同轴对齐；
步骤二：定位件(3)的螺母扶定部分(31)和定位件(3)的螺栓扶定部分(32)之间注入复合材料填充层(33)；螺栓扶定部分(32)和螺母扶定部分(31)由金属制成，定位件(3)中部形成通孔；
步骤三：螺栓(6)依次贯穿至垫件(1)的通孔、贯穿至复合材料件(2)内的定位件(3)的通孔而后与密封自锁螺母(4)旋合固定；
在所述步骤二中，螺母扶定部分(31)外周内凹形成碗口(311)，碗口(311)侧边为与密封自锁螺母(4)对应的棱形；
在所述的步骤三中，密封自锁螺母(4)被螺母扶定部分(31)的碗口(311)棱形侧边限位，旋转螺栓(6)与密封自锁螺母(4)、螺栓扶定部分(32)螺纹孔的旋合。
2.如权利要求1所述的复合材料结构的装配连接方法，其特征在于：在所述步骤二中，螺母扶定部分(31)外周边翻折线接触紧扣在螺栓扶定部分(32)上，构成的定位件(3)形状能减小内外部空间之间传热通道的截面积。
3.如权利要求1所述的复合材料结构的装配连接方法，其特征在于：在所述步骤二中，螺栓扶定部分(32)部分的通孔为螺纹孔。
4.如权利要求1所述的复合材料结构的装配连接方法，其特征在于：在所述步骤二中，螺栓扶定部分(32)外边固定有多个间隔分布的肋(34)。
5.如权利要求1所述的复合材料结构的装配连接方法，其特征在于：在所述步骤二中，定位件(3)的螺栓扶定部分(32)贯穿至复合材料件(2)中部的通孔，多个间隔分布的肋(34)嵌入复合材料件(2)的凹槽；密封自锁螺母(4)嵌入碗口(311)内，密封自锁螺母(4)的外部形状与碗口(311)的侧边棱形限位对应配合。
6.如权利要求5所述的复合材料结构的装配连接方法，其特征在于：在所述步骤二中，密封自锁螺母(4)与碗口(311)接触面上垫有垫圈(5)。
7.如权利要求1所述的复合材料结构的装配连接方法，其特征在于：所述复合材料件(2)和复合材料填充层(33)均为碳纤维增强基复合材料制成。
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