CN114346601B - 复合材料结构以及复合材料结构的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种复合材料结构以及复合材料结构的加工方法，复合材料结构包括第一材料和第二材料，第一材料与第二材料之间形成结合面。复合材料结构设有第一孔、衬套以及第一槽。第一孔位于第一材料上且第一孔延伸到第二材料，衬套形成于第二材料，衬套位于第一孔内，衬套内具有第二孔，衬套遮挡结合面在第一孔内形成的结合线，第一槽设于第一材料背离第二材料的一侧，第一槽和第一孔连通。本申请热熔出的衬套能够遮挡住第一材料和第二材料之间的结合线，从而提升了孔壁的密封性。

Description

复合材料结构以及复合材料结构的加工方法
技术领域
本申请涉及密封技术领域，尤其涉及一种复合材料结构以及复合材料结构的加工方法。
背景技术
在生产加工当中，将不同材质的构件结合形成复合材料构件后，会适应加工而在复合材料构件上设置有贯穿不同材质的孔，如图1所示的复合材料100，其由第一材料10和第二材料20结合形成，在第一材料10和第二材料20的结合部位形成结合面101，有些情况下需要在第一材料10上开设第一通孔31＇，在第二材料20上开设第二通孔33＇，此时孔壁内会存在不同材质之间相结合而形成的结合线101＇，结合线101＇实质上就是不同材质之间在结合处产生的缝隙，无法修复，一方面会影响外观，另一方面缝隙处由于与外界接触，容易发生腐蚀，在品质上会存在密封性不良的缺点。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种提高复合材料结合线的密封性的复合材料结构。
本申请中的一些实施例提供一种复合材料结构，包括第一材料和第二材料，所述第一材料与所述第二材料之间形成结合面，所述复合材料结构设有：第一孔，所述第一孔位于所述第一材料上且所述第一孔延伸到所述第二材料；衬套，由所述第二材料形成，所述衬套位于所述第一孔内，所述衬套内具有第二孔，所述衬套遮挡所述结合面在所述第一孔内形成的结合线；第一槽，设于所述第一材料背离所述第二材料的一侧，所述第一槽和所述第二孔连通。
上述衬套能够遮挡住第一材料和第二材料之间的结合线，也即遮挡了第一材料和第二材料结合处的缝隙，从而提升了孔壁的密封性。
在至少一个实施例中，所述第二材料背离所述第一材料的一侧设置有第二槽，所述第二槽通过所述第二孔与所述第一槽连通。
上述第二槽能够让穿过第二孔的连接件等构件在第二材料的表面进行避位。
在至少一个实施例中，所述第一孔的数量为多个，所述衬套和所述第二孔的数量与所述第一孔的数量相等，所述第一槽连通多个所述第二孔。
相较于每一个第一孔对应设置一个第一槽，第一槽同时连通多个第一孔能够让第一槽的空间更大，且加工时能够一次加工成型，从而能够提高第一槽的加工效率。
在至少一个实施例中，所述第一槽的深度n小于所述第一材料的厚度N。
上述设置可以在加工第一槽时避免衬套被铣掉而无法起到密封效果。
在至少一个实施例中，所述第一材料为铝合金，所述第二材料为不锈钢。
上述第一材料为铝合金，第二材料为不锈钢，衬套由热熔钻头钻孔第二材料，第二材料受热熔融而形成出衬套，衬套中间被热熔钻头钻出的孔为第二孔。鉴于不锈钢的熔点高于铝合金，在不锈钢材上熔融出的衬套和铝材质接触后，铝材也部分融化，使得衬套和铝材之间紧密结合，从而提高了密封性。
本申请中的一些实施例还提供一种复合材料结构的加工方法，所述复合材料结构包括上述任一第一材料和第二材料，所述第一材料与所述第二材料之间形成结合面，所述方法包括：
在所述第一材料上加工形成第一孔，所述第一孔的深度大于或者等于所述第一材料的厚度，以使所述第一孔延伸到所述第二材料。
在所述第一孔内对所述第二材料通过热熔钻孔的方式加工出第二孔，以使得所述第二材料热熔出衬套，所述衬套位于所述第一孔内，并遮挡所述结合面在所述第一孔内形成的结合线。
在所述第一材料背离所述第二材料的一侧对所述第一孔和所述衬套进行加工，得到位于所述第一材料上的第一槽。
上述方法在第二材料热熔出的衬套能够遮挡住第一材料和第二材料之间的结合线，同时由于衬套是被热熔形成的，因此衬套和第一孔的内壁之间贴合得比较紧密，使孔壁具有良好的密封性。
在至少一个实施例中，在所述第一材料上对所述第一孔和所述衬套进行加工，得到位于所述第一材料上的第一槽后还包括：在所述第二材料背离所述第一材料的一侧加工槽，形成第二槽，所述第二槽通过所述第二孔与所述第一槽连通。
在至少一个实施例中，所述在所述第一材料上加工形成第一孔为钻孔加工，所述在所述第一材料上对所述第一孔和衬套进行加工为铣槽加工。
上述钻孔加工时，钻孔精度要求不高，加工速度快；铣槽加工时，铣槽精度要求高，能够对第一孔的孔壁以及衬套进行修整。
在至少一个实施例中，所述第一孔的深度H为所述第一材料的厚度N的1～1.1倍。
上述设置能够让第一孔的孔底为第二材料，使热熔钻头直接加工到第二材料，保证了熔融材料的纯度，同时又不至于让第一孔的孔底离结合线太远，以避免出现衬套得高度不够无法遮挡结合线的情况。
在至少一个实施例中，所述衬套的高度h为所述第一材料的厚度N的0.1～0.6倍。
衬套的高度h处于上述范围时，既能够保证衬套完全遮挡住结合线，也避免熔融的第二材料自第一孔溢出。
本申请中的第一材料和第二材料的接合面在第一孔内形成结合线，第一孔内热熔出衬套，衬套能够遮挡住第一材料和第二材料之间的结合线，也即遮挡了第一材料和第二材料结合处的缝隙，从而提升了孔壁的密封性。
附图说明
图1为现有技术中的一种复合材料结构的示意图。
图2为本申请一实施例提供复合材料结构的整体示意图。
图3为本申请一实施例提供的复合材料的剖视图。
图4为本申请另一实施例提供的复合材料的剖视图。
图5为本申请一实施例提供的复合材料结构加工出第一孔的剖视图。
图6为本申请一实施例提供的复合材料结构在第一孔内加工第二孔的剖视图。
图7为本申请一实施例提供的复合材料结构在第一孔内加工完成第二孔的剖视图。
图8为本申请一实施例提供的复合材料结构的加工方法的流程图。
主要元件符号说明
复合材料结构 100
第一材料 10
第二材料 20
结合面 101
结合线 101＇
第一通孔 31＇
第二通孔 33＇
第一孔 31
衬套 32
第二孔 33
第一槽 34
第二槽 35
热熔钻头 200
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、以及类似的表述只是为了说明的目的。
术语“垂直”用于描述两个部件之间的理想状态。实际生产或使用的状态中，两个部件之间可以存在近似于垂直的状态。举例来说，结合数值描述，垂直可以指代两直线之间夹角范围在90±10°之间，垂直也可以指代两平面的二面角范围在90°±10°之间，垂直还可以指代直线与平面之间的夹角范围在90±10°之间。被描述“垂直”的两个部件可以不是绝对的直线、平面，也可以大致呈直线或平面，从宏观来看整体延伸方向为直线或平面即可认为部件为“直线”或“平面”。
术语“平行”用于描述两个部件之间的理想状态。实际生产或使用的状态中，两个部件之间可以存在近似于平行的状态。举例来说，结合数值描述，平行可以指代两直线之间夹角范围在180°±10°之间，平行也可以指代两平面的二面角范围在180°±10°之间，平行还可以指代直线与平面之间的夹角范围在180°±10°之间。被描述“平行”的两个部件可以不是绝对的直线、平面，也可以大致呈直线或平面，从宏观来看整体延伸方向为直线或平面即可认为部件为“直线”或“平面”。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
本申请公开一种复合材料结构，包括第一材料和第二材料，第一材料与第二材料之间形成结合面，复合材料结构设有：第一孔，第一孔位于第一材料上且第一孔延伸到第二材料；衬套，由所述第二材料形成，衬套位于第一孔内，衬套内具有第二孔，衬套遮挡结合面在第一孔内形成的结合线；第一槽，设于第一材料背离第二材料的一侧，第一槽和第二孔连通。衬套能够遮挡住第一材料和第二材料之间的结合线，也即遮挡了第一材料和第二材料结合处的缝隙，从而改善了孔壁的外观，提升了孔壁的密封性。
下面将结合附图，对本申请的一些实施例做出说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
请参阅图2至图3，本申请实施例提供一种复合材料结构100，其包括第一材料10和第二材料20，复合材料结构100还设置有：第一孔31，位于第一材料10上且第一孔31延伸到第二材料20；衬套32，由所述第二材料20形成，衬套32位于第一孔31的内壁，衬套32内具有第二孔33，衬套32用于遮挡第一孔31内第一材料10和第二材料20的结合处。第一槽34设于第一材料10背离第二材料20的一侧，第一槽34和第一孔31连通。
第一材料10与第二材料20之间形成结合面101，接合面101在第一孔31内形成有结合线101＇(参见图5)，结合线101＇实质上是第一材料10和第二材料20结合处的缝隙。可以理解的是，对于结合线101＇，其为结合面101与第一孔31的内壁面相交形成的线，对于圆形的第一孔31，则结合线101＇为一个圆。
在一些实施例中，第一材料10可以是塑料、橡胶等非金属材质，也可以是铜、不锈钢、铁、铝或者包含以上一种或者多种的合金等金属材质；第二材料20同样可以是上述所举例的任意一种材质，第二材料20与第一材料10所选取的材质不同。
请参阅图2，在一些实施例中，第一孔31是在第一材料10背离第二材料20的一侧延伸至第二材料20的，也就是说，在第一材料10设置第一孔31的部分，第一孔31的深度大于或者等于第一材料10的厚度。第一孔31的形状可以是圆形孔，也可以是腰型孔、方形孔、三角形孔或者其他异形的孔，在此不做具体地限定。
请参阅图3，在一些实施例中，衬套32由第二材料20形成，具体的，衬套32是由第二材料20热熔方式形成。衬套32环绕第一孔31的孔壁，以遮挡第一材料10和第二材料20的结合面101在第一孔31内的结合处所形成的结合线101＇，从而起到提高第一孔31内壁密封性的效果。
需要说明的是，衬套32是呈中空设置的筒状，衬套32中间形成出第二孔33，衬套32的筒口边缘(第二孔33的孔口边缘)可以是平整地环状。在其他实施例中，衬套32的筒口边缘也可以呈规则或者不规则地波浪状。
由于通过热熔方式挤压形成的衬套32表面是不规则的，因此需要在第一材料10背离第二材料20的一侧对衬套进行加工形成第一槽34。在加工形成第一槽34时，可以实现对衬套32表面的修整。在一些实施例中，由于第一材料10上往往需要在开设第二孔33的部位设置一些构件，如安装螺丝等，第一槽34还可以起到为这些构件起到避位的作用。
请结合参阅图6，在一些实施例中，第一材料10为铝合金，第二材料20为不锈钢，衬套32由热熔钻头200钻孔第二材料20，第二材料20受热熔融而形成出衬套32，衬套32中间被热熔钻头200钻出的孔为第二孔33，第二孔33和第一孔31连通。鉴于不锈钢的熔点高于铝合金，在不锈钢材上熔融出的衬套32和铝材质接触后，铝材也部分融化，使得衬套32和铝材之间紧密结合，从而提高了密封性。在其他实施例中，该衬套32也可以是通过其他方式加工形成地，例如激光熔融等。
在一些实施例中，第二孔33可以是未贯穿第二材料20的盲孔，也可以是贯穿第二材料20的过孔，在此不做具体地限定。第二孔33的形状可以是圆形孔，也可以是腰型孔、方形孔、三角形孔或者其他异形的孔，在此不做具体地限定，由于第二孔33是在第一孔31的基础上形成的，因此第二孔33小于第一孔31。
考虑到第二孔33内穿过的连接件等构件还需要在第二材料20的表面进行避位。在一些实施例中，请参阅图4,第二材料20背离第一材料10的一侧设置有第二槽35。第一槽34和第二孔33连通，第二槽35也和第二孔33连通，因此第一槽34通过第二孔33而与第二槽35连通。
请参阅图2，在一些实施例中，第一材料10上的第一孔31的数量为多个，则第二材料20形成的第二孔33数量与第一孔31的数量相同。为方便加工以及使避让空间更大，第一槽34和第二槽35的数量均为一个，第一槽34同时连通多个第二孔33，第二槽35也同时连通多个第二孔33。例如，第一槽34和第二槽35均为条形槽，多个第二孔33沿着第一槽34和第二槽35的长度方向开设在第一槽34和第二槽35的槽底，以连接所述第一槽34和第二槽35。
显然，相较于每一个第二孔33对应设置一个第一槽34，第一槽34同时连通多个第二孔33能够让第一槽34的空间更大，且加工时能够一次加工成型，从而能够提高第一槽34的加工效率；基于上述原理，第二槽35同时连通多个第二孔33的设置能够让第二槽35的空间更大，且加工时能够一次加工成型，从而能够提高第二槽35的加工效率。
请参照图4，在一些实施例中，第一槽34的深度n小于所述第一材料10的厚度N。如此加工可以避免衬套32被铣掉而无法起到密封效果。当然，在另外一些实施例中，该第一槽34远离第一孔31的局部深度大于第一材料10的厚度N,这种情况下也可以避免衬套32被铣掉。
请参阅图5-图8，本申请中的实施例还提供一种加工上述复合材料结构100的加工方法。该复合材料结构的加工方法包括以下步骤:
步骤S1，请参照图5，在第一材料10上加工形成第一孔31，第一孔31的深度大于或者等于第一材料10的厚度，以使第一孔31延伸到第二材料20。此时第一材料10和第二材料20形成的结合面101则在第一孔31内形成了结合线101＇。
步骤S2，请结合参照图6和图7，在第一孔31内对第二材料20通过热熔钻孔的方式加工出第二孔33，以使得第二材料20热熔出衬套32，衬套32位于第一孔31内，并遮挡结合面101在第一孔31内形成的结合线101＇。如此，通过热熔钻孔的方式形成的衬套32遮蔽结合面101在第一孔31内形成的结合线101＇，一方面避免结合线101＇影响外观，另一方面也防止在结合线101＇处发生腐蚀或电化学反应而造成密封不良。
步骤S3，请结合参照图3，在第一材料10上对第一孔31和衬套32进行加工，得到位于第一材料10上的第一槽34。
上述方法在第二材料20热熔出的衬套32能够遮挡住第一材料10和第二材料20形成的结合面101则在第一孔31内形成的结合线101＇，同时由于衬套32是被热熔形成的，因此衬套32和第一孔31的内壁之间贴合得比较紧密，防止结合线101＇与外界连通，使孔壁具有良好的密封性。
值得一提的是，第一槽34加工时能够对衬套32进行修整加工，使衬套32的边缘变得更为平整，当然，也会让衬套32原本的高度h降低。
在一些实施例中，请结合参阅图4，在步骤S3第一材料10上对第一孔31和衬套32进行加工，得到位于第一材料10上的第一槽34后，还包括步骤S4：在第二材料20上加工槽，形成第二槽35，第二槽35通过第二孔33与第一槽34连通。
在一些实施例中，在第一材料10上加工形成第一孔31的加工方式为钻孔加工，钻孔加工出第一孔31；在第一材料10上对第一孔31和衬套32进行的加工为铣槽加工，铣槽加工出第一槽34，在第二材料20上加工槽的加工同样为铣槽加工。钻孔加工时，钻孔精度要求不高，加工速度快；铣槽加工时，铣槽精度要求高，能够对第一孔31的孔壁以及衬套32进行修整。
在一些实施例中，请参考图5，第一孔31的深度H为第一材料10的厚度N的1～1.1倍。例如，第一孔31的深度H可以是第一材料10的厚度N的1倍、1.02倍、1.05倍、1.07倍、1.1倍等等，在此不再赘述。这样设置能够让第一孔31的孔底为第二材料20，使热熔钻头200直接加工到第二材料20，保证了熔融材料的纯度，同时又不至于让第一孔31的孔底离结合面101太远，以避免出现衬套32得高度不够无法遮挡结合线101＇的情况。
需要说明的是，热熔钻头200直接加工第二材料20时，熔融出的衬套32的材料与第二材料20一致，纯度较高，因此可以提高衬套32各个部位与第一孔31或者第二孔33的孔壁相结合的强度的一致性。
在一些实施例中，请参考图7，衬套32的高度h为第一材料10的厚度N的0.1～0.6倍。例如，衬套32的高度h为第一材料10的厚度N的0.1倍、0.2倍、0.3倍、0.4倍、0.5倍、0.6倍等等，在此不再赘述。衬套32的高度h处于上述范围时，既能够保证衬套32完全遮挡住第一材料10和第二材料20形成的结合面101在第一孔31内形成结合线101＇，也避免熔融的第二材料20自第一孔31溢出。
通过本发明提供的复合材料的结构以及加工方法，通过在第一孔31内热熔出衬套32，衬套32能够遮挡住第一材料10和第二材料20形成的结合面101则在第一孔31内形成的结合线101＇，也即遮挡了第一材料10和第二材料20在第一孔31内结合处的缝隙，从而提升了孔壁的密封性。
另外，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种复合材料结构，其特征在于，包括第一材料和第二材料，所述第一材料与所述第二材料之间形成结合面，所述复合材料结构设有：
第一孔，所述第一孔位于所述第一材料上且所述第一孔延伸到所述第二材料；
衬套，由所述第二材料形成，所述衬套位于所述第一孔内，所述衬套内具有第二孔，所述衬套遮挡所述结合面在所述第一孔内形成的结合线；
第一槽，设于所述第一材料背离所述第二材料的一侧，所述第一槽和所述第二孔连通。
2.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述第二材料背离所述第一材料的一侧设置有第二槽，所述第二槽通过所述第二孔与所述第一槽连通。
3.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述第一孔的数量为多个，所述衬套和所述第二孔的数量与所述第一孔的数量相等，所述第一槽连通多个所述第二孔。
4.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述第一槽的深度n小于所述第一材料的厚度N。
5.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述第一材料为铝合金，所述第二材料为不锈钢。
6.一种复合材料结构的加工方法，所述复合材料结构包括第一材料和第二材料，所述第一材料与所述第二材料之间形成结合面，其特征在于，所述方法包括：
在所述第一材料上加工形成第一孔，所述第一孔的深度大于或者等于所述第一材料的厚度，以使所述第一孔延伸到所述第二材料；
在所述第一孔内对所述第二材料通过热熔钻孔的方式加工出第二孔，以使得所述第二材料热熔出衬套，所述衬套位于所述第一孔内，并遮挡所述结合面在所述第一孔内形成的结合线；
在所述第一材料背离所述第二材料的一侧对所述第一孔和所述衬套进行加工，得到位于所述第一材料上的第一槽。
7.根据权利要求6所述的复合材料结构的加工方法，其特征在于，在所述第一材料上对所述第一孔和所述衬套进行加工，得到位于所述第一材料上的第一槽后还包括：
在所述第二材料背离所述第一材料的一侧加工槽，形成第二槽，所述第二槽通过所述第二孔与所述第一槽连通。
8.根据权利要求6所述的复合材料结构的加工方法，其特征在于，所述在所述第一材料上加工形成第一孔为钻孔加工，所述在所述第一材料背离所述第二材料的一侧对所述第一孔和所述衬套进行加工为铣槽加工。
9.根据权利要求6所述的复合材料结构的加工方法，其特征在于，所述第一孔的深度H为所述第一材料的厚度N的1～1.1倍。
10.根据权利要求6所述的复合材料结构的加工方法，其特征在于，所述衬套的高度h为所述第一材料的厚度N的0.1～0.6倍。
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