CN115056496A - 一种碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统与焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统与焊接方法，该系统包括加热系统、冷却系统、压力系统、测温系统和工装。其中，加热系统为焊接面提供树脂熔融所需热量；冷却系统用以防止焊接区端部过热；压力系统包括超高温真空袋和真空泵，以真空压力的形式将力传递至焊接区域进行压实；工装包括限位装置和二维水平仪，保证焊接区域的位置准确性和均匀性。焊接时，复合材料层板和感应元件固定于工装中指定位置，压力系统作用于待焊接区，冷却气路固定于气路限位，氮化铝陶瓷散热片粘贴于层板端部。在温度和压力的作用下，树脂产生熔融流动，感应元件与层板表面紧密的粘接在一起，最终得到质量合格的焊接接头。

Description

一种碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统与焊接 方法

技术领域

本发明涉及热塑性复合材料焊接技术领域，更具体地说，是指一种用于碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统及其焊接方法。

背景技术

由于飞行器制件的结构复杂性和制件尺寸的局限性，制备热塑性复合材料结构件时需要运用到材料连接技术。材料连接方式直接影响了制件的力学性能、制造成本以及整体重量。传统的材料连接方式，如机械连接易产生应力集中、不利于轻量化，而胶接对待胶接表面质量要求高、连接强度低，热塑性复合材料的感应焊接技术作为一种重要的焊接类型，具有快速、连接强度高、增重小、可重复焊接、工艺简单等优点。感应焊接的原理基于感应加热，在焊接区粘合表面之间放置导电的感应元件，当施加高频交变电流时，感应线圈会激发磁场，感应元件在磁场中会产生涡流，因磁滞效应而产生热量。当感应元件产生的能量超过热损耗时，焊接区温度上升，当焊接区的温度升高到聚合物的玻璃化温度或熔点时，聚合物分子具有一定的运动能力，在一定的压力下焊接表面之间紧密接触，两个粘合表面的聚合物分子相互扩散，停止施加高频交变电流后冷却，焊接区域硬化形成焊接接头，感应元件留在接头中。

在焊接过程中，为了保证焊接质量，对功率密度、焊接压强、感应元件类型的选择和优化非常重要。碳纤维/聚芳醚酮(如碳纤维/聚醚醚酮、碳纤维/聚醚酮酮)复合材料层板属于力学性能最高等级的热塑性复合材料，在航空航天结构上已有重要应用。由于聚芳醚酮的熔点较高，因此其焊接质量较难控制，在感应焊接的过程中易产生层板中的纤维滑移和加热不均匀等问题。因此，亟需建立一套感应焊接装置及方法，对该类热塑性复合材料制件进行高效、高质量地焊接，促进感应焊接技术在大型结构中的应用。

为此，本发明的目的是提供一种碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，可以实现焊接过程感应线圈与待焊接层板的非接触，进而为焊接复杂表面的结构制件提供了可能。同时建立以金属网、铜箔和聚醚醚酮树脂膜为原料的感应元件制备方法，并制备出碳纤维/聚芳醚酮焊接件。

发明内容

为实现本发明的上述目的，具体的技术方案如下。

一种碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，所述系统包括加热系统、冷却系统、测温系统、工装。其中所述加热系统包括高频感应加热电源、工业冷水机、感应线圈和感应元件，冷却系统包括气冷装置中的空气压缩机、调压阀、三通气路接头、排气管、气体喷嘴和氮化铝陶瓷散热片，压力系统包括超高温真空袋和真空泵，测温系统包括巡检仪和红外热成像仪，工装包括限位装置和二维水平仪。

进一步，所述加热系统包括高频感应加热电源、工业冷水机、感应线圈和感应元件，所述工业冷水机与高频感应加热电源相连接，为高频感应加热电源提供冷却循环水，高频感应加热电源上通有两个第一螺孔，感应线圈通过所述两个第一螺孔与高频感应加热电源连接，冷却循环水在所述工业冷水机、高频感应加热电源和感应线圈中循环，为整个加热系统冷却。感应元件与感应线圈保持一定的耦合距离，感应线圈在高频感应加热电源通电后产生高频交变磁场，使感应元件产生感应电流，感应元件因涡流效应产生热量，使树脂温度达到熔点，在压力的配合下实现焊接。

可选的，所述感应线圈的匝数为2～6匝，直径为2～5mm，长度为25～60mm，优选了4匝的螺旋线圈，直径为2.5mm，长度为44mm的紫铜管感应线圈。

可选的，高频感应加热电源采用恒流输出模式，输出频率范围为100～500kHz，优选了225kHz作为电源输出频率。

进一步，所述冷却系统包括空气压缩机、调压阀、三通气路接头、排气管、气体喷嘴和氮化铝陶瓷散热片。所述三通气路接头包括一个总气路排气管，两个支气路排气管，空气压缩机产生的压缩气体分别经过所述调压阀从所述两个支气路排气管通过扇形气体喷嘴喷出，所述两个支气路排气管分别插入气路卡箍中，作用于焊接面的上表面及端部。氮化铝陶瓷散热片共三片，分为一个片状氮化铝陶瓷散热片和两个条状氮化铝陶瓷散热片，片状氮化铝陶瓷散热片粘贴于上层板焊接区的上方，尺寸与焊接区尺寸保持一致，两个条状氮化铝陶瓷散热片分别粘贴于上层板与下层板的端部，长度与层板宽度一致。

可选的，所述空气压缩机产生压缩气体，所述调压阀可将气压在0MPa～0.7MPa间进行调节，使气体稳压输出，优选了0.1～0.2MPa作为冷却气压。所述三通路接头的总气路和支气路排气管直径范围为5～10mm，优选直径为8mm的总气路和直径6mm的支气路。所述气体喷嘴喷口直径范围为1～5mm，扇形喷口角度范围为30°～140°，优选最佳喷口直径2mm，最佳扇形喷口角度范围110°。

进一步，所述压力系统包括超高温真空袋和真空泵，装配待焊接层板的工装放置于超高温真空袋内，打开真空泵，以真空压力的形式将压力传递至焊接区域，保证焊接区域受力均匀。超高温真空袋包括超高温真空薄膜、超高温透气毡、超高温密封胶条，耐热温度不低于400℃，形成对需焊接复合材料的密封。

进一步，所述测温系统包括巡检仪、热电偶和红外热成像仪，焊接界面埋入热电偶，可以监测埋入点的温度实时变化。所述温度监测系统中的所述热电偶为K型热电偶，能够获得焊接升温速率、界面温度差等信息。根据这些信息对工艺参数进行调整，使焊接时间处于合适范围，尽可能缩小界面温差。通过将红外热成像仪放置于焊接界面侧面，监测焊接过程中焊接区域截面中复合材料层板、感应元件、氮化铝陶瓷散热片的温度

进一步，所述工装包括层板限位、气路限位、二维水平仪和保温绝缘底板。

所述层板限位包括两个限位卡槽，所述限位卡槽安装在所述保温绝缘底板上，分别位于两块待焊接层板的末端，防止层板在焊接过程中滑移。

所述气路限位包括端部气路卡箍和侧部气路卡箍，端部气路卡箍固定在保温绝缘底板上，位于下层板末端方向，与焊接区域保持一定距离；侧部气路卡箍固定在保温绝缘底板上，与固定在下层板端部条状氮化铝陶瓷散热片保持在同一水平线，并与焊接区域保持一定距离。所述两个支气路排气管分别插入所述端部气路卡箍和侧部气路卡箍中。

可选的，端部气路卡箍和侧部气路卡箍与焊接区域的距离范围为5～20cm，优选了距离为10cm。

所述二维水平仪安装于保温绝缘底板中央边缘处，焊接开始前需观察二维水平仪，保证保温绝缘板的平面水平度进而保证焊接区域的水平，使焊接界面各位置与感应线圈的耦合距离一致。

所述层板限位、气路限位和保温绝缘底板材质的导热系数范围为0.1～0.34W/(m·K)、耐热温度范围为400～600℃、压缩强度范围为100～200MPa。优选了有机硅云母作为所述各限位装置和保温绝缘底板的材质。

更具体的，本发明建立了一种碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接方法，包括如下步骤：

(1)制备焊接所需的所述感应元件；

(2)将所述碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板，感应元件，氮化铝陶瓷散热片放置于工装的指定位置；

(3)使用超高温真空袋对工装进行打袋处理，剪裁内部的超高温玻纤透气毡使得焊接处露出，用密封胶条密封，打开真空泵将袋内空气抽出，实现真空袋压；

(4)将已实现真空袋压的工装放于升降台上，调节升降台使工装上的二维水平仪保持水平状态，将层板的待焊接区域置于感应线圈正下方，并缓缓调节升降台使得感应线圈与焊接界面保持一定的耦合距离；

(5)调整红外热成像仪镜头位置，使正对工装及焊接区域的侧面，监测焊接过程中上层板、感应元件和下层板的温度变化，巡检仪与植入焊接区域的K型热电偶监测焊接界面的温度变化；

(6)开启空气压缩机，调整气压与喷嘴位置，使压缩空气分别从所述气路卡箍的方向喷向焊接区域的相应位置；

(7)打开工业冷水机开关，实现冷却循环水的供应。打开高频感应设备电源，使用恒流模式输出；

(8)在焊接过程中，使用计数器计时，达到规定时间立即关闭电源开关，即完成焊接。待整个焊接体系在冷却气路的作用下降至室温，关闭空气压缩机，关闭真空泵，打开真空袋即可取出已完成的焊接试样。

可选的，步骤(4)中的所述的感应线圈与焊接界面的耦合距离范围为3.5mm～6.5mm，优选了5mm作为耦合距离。

可选的，步骤(6)中所述的压缩空气气压参考焊接界面温差而确定，范围为0.1～0.2MPa。优选所述压缩空气气压为0.1MPa。气体喷嘴与焊接区域的距离范围为5～20cm，优选了距离为10cm。

可选的，步骤(7)中所述的高频感应设备电源的电流大小和焊接频率设定值参考升温速率和焊接界面温差而确定，范围为电流16～24A，功率密度100～500kHz。优选所述电源的电流和功率密度设定值为22A，225kHz。

可选的，步骤(8)中所述的焊接时长根据测温系统监测结果而确定，当焊接界面各位置达到树脂熔点后停止焊接，优选了焊接时长为138s。

本发明一种采用碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接优点在于：(1)可实现热塑性复合材料焊接工艺过程的温度监测及实时控制；(2)感应线圈与待焊接层板无直接接触，且非感应区域无热量产生，适用于复杂外形结构件的焊接；(2)焊接过程界面温差小，树脂熔融均匀性好，焊接强度高；(3)焊接效率高，能量消耗少；(4)根据以上焊接方法，可实现大型制件的连续焊接。

更具体的，本发明建立了一种感应焊接所需感应元件制备的方法，包括如下步骤：

(1)将平纹金属网、铜箔和聚醚醚酮树脂膜裁剪为所需尺寸，其中裁剪的平纹金属网形状为裁切了四个角的矩形，制成“十字型”平纹金属网；

(2)将所述平纹金属网、铜箔和聚醚醚酮树脂膜用丙酮清洗；

(3)将清洗完毕的所述平纹金属网、铜箔和聚醚醚酮树脂膜烘干；

(4)将烘干完毕的铜箔沿宽度方向对折包裹平纹金属网两侧边缘并夹紧，制成平纹金属网与铜箔的结合体；

(5)将烘干完毕的所述平纹金属网、聚醚醚酮树脂膜按照2层聚醚醚酮树脂膜、平纹金属网与铜箔的结合体、2层聚醚醚酮树脂膜的顺序依次铺放，再置于铺有超高温隔离膜和聚四氟乙烯脱模布的模具中，放入真空热压机中进行模压，在加热加压下产生变形实现所述平纹金属网和聚醚醚酮树脂膜的紧密贴合，制备出所述感应元件。

可选的，步骤(1)中的所述平纹金属网的目数范围为100～200目，丝径范围为40～80μm，尺寸范围为15mm*15mm～50mm*50mm的矩形。所述聚醚醚酮树脂膜厚度范围为20～80μm。根据发热功率优选了200目，40μm丝径，尺寸为41.5mm*35.4mm的平纹金属网，60μm的聚醚醚酮树脂膜作为制备所述感应元件的原材料。所述矩形平纹金属网裁剪掉的四个形状为矩形，裁剪掉的四个矩形角尺寸范围为5*5mm～15*15mm，优选了10*10mm作为裁剪掉的四个矩形角尺寸。由此制成的“十字型”感应元件可减少磁场的边缘效应，增加焊接界面的温度均匀性。

可选的，步骤(4)中所述包裹平纹金属网的铜箔尺寸范围为25.4mm*6mm*0.02mm～25.4mm*10mm*0.08mm，优选了长度为25.4mm，宽度为8mm，厚度为0.06mm尺寸的铜箔。包裹了所述铜箔的“十字型”平纹金属网由于边缘铜箔处的电导率高，电流密度低，电流将从涡流密集区向边缘区域流动，因此使得界面温度均匀性进一步得到提高。

可选的，步骤(5)中的所述真空热压机温度设定值参考所述聚醚醚酮树脂膜的熔融温度而确定。所述真空热压机压力设定值所述感应元件成型后所述平纹金属网、铜箔与所述聚醚醚酮树脂膜的结合紧密程度而确定。优选所述真空热压机温度设定值为340℃，所述压力设定值为6.5MPa。

本发明一种感应焊接用感应元件的优点在于：(1)可根据待焊接复合材料层板选择感应元件中树脂膜类型；(2)制备工艺简洁高效；(3)该感应元件无孔隙，金属/树脂界面粘接良好；(4)“十字型”结构可减少磁场的边缘效应，增加焊接界面的温度均匀性，边缘加入铜箔使电流从涡流密集区向边缘区域流动，因此使得界面温度均匀性进一步得到提高。(5)依据以上原材料类型和工艺制备出的感应元件，加热效率高，感应元件与层板界面粘接强度高。

附图说明

为了解释本发明，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中：

图1是一种采用碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统示意图；

图2是工装和焊接区域装配关系示意图；

图3是焊接区域装配关系的截面示意图；

图4是感应元件的组成和结构示意图。

其中，图中的标号说明如下：

1 加热系统 2 冷却系统 3 压力系统

4 测温系统 5 工装 6 高频感应加热电源

7 工业冷水机 8 感应线圈 9 空气压缩机

10 调压阀 11 三通气路接头 12 排气管

13 气体喷嘴 14 超高温真空袋 15 真空泵

16 红外热成像仪 17 巡检仪 18 卡槽

19 端部气路卡箍 20 侧部气路卡箍 21 二维水平仪

22 保温绝缘底板 23 条状氮化铝陶瓷片 24 上层板

25 下层板 26 感应元件 27 片状氮化铝陶瓷片

28 平纹金属网 29 铜箔 30 聚醚醚酮树脂膜

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明是一种采用碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统。如图1所示，该感应焊接系统由加热系统1、冷却系统2、压力系统3、测温系统4和工装5组成。具体地，加热系统1包括高频感应加热电源6、工业冷水机7、感应线圈8和感应元件26，为焊接面提供树脂熔融所需热量。冷却系统包括空气压缩机9、调压阀10、三通气路接头11、排气管12、气体喷嘴13和片状氮化铝陶瓷散热片27和条状氮化铝陶瓷散热片23，用以防止焊接区端部过热。压力系统包括超高温真空袋14和真空泵15，在超高温真空袋内以真空压力的形式将力传递至焊接区域。测温系统包括红外热成像仪16和巡检仪17。工装5包括层板限位、气路限位、二维水平仪和保温绝缘底板，起限位和保持工装水平度作用。

工装5的组成及结构如图2所示，工装包括层板限位中的卡槽18，气路限位中的端部气路卡箍19和侧部气路卡箍20，二维水平仪21，保温绝缘底板22。

其中焊接区域的装配关系如图2和图3所示，首先将条状氮化铝陶瓷片23分别粘贴于上层板24和下层板25的端部，再将下层板25安装于卡槽18中，依次安装感应元件26，上层板24和片状氮化铝陶瓷片27。

感应元件26的组成及结构如图4所示，感应元件包括平纹金属网28，铜箔29和聚醚醚酮树脂膜30三个部分。

利用该发明能对碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板进行感应焊接，具体操作如下：

感应元件的制备：

将平纹金属网28、铜箔29和聚醚醚酮树脂膜30裁剪为所需尺寸，再将所述平纹金属网28、铜箔29和聚醚醚酮树脂膜30完全浸没至装有丙酮的烧杯中，放入超声清洗仪中清洗。清洗完毕后将所述平纹金属网28、铜箔29和聚醚醚酮树脂膜30放入工业烘箱中进行烘干。将烘干完毕的铜箔29沿宽度方向对折包裹平纹金属网30两侧边缘并夹紧，制成平纹金属网与铜箔的结合体。将烘干完毕的所述平纹金属网、聚醚醚酮树脂膜按照2层聚醚醚酮树脂膜、平纹金属网与铜箔的结合体、2层聚醚醚酮树脂膜的顺序依次铺放，再置于铺有超高温隔离膜和聚四氟乙烯脱模布的模具中，放入真空热压机中进行模压，在加热加压下产生变形实现所述平纹金属网和聚醚醚酮树脂膜的紧密贴合，制备出所述感应元件26。

工装的装配：

首先分别在上层板24和下层板25端部粘贴条状氮化铝陶瓷散热片23并用聚酰亚胺胶带固定，再将粘有氮化铝陶瓷片的下层板25插入卡槽18中以固定于保温绝缘底板22上。下一步沿下层板25端部放置感应元件26，再将上层板24插入卡槽18，此时上层板24与下层板25的搭接区域为25.4*25.4mm，与感应元件对应的焊接区域大小一致。在上层板24上方放置片状氮化铝陶瓷散热片27并用聚酰亚胺胶带固定。将两根排气管13插入端部气路卡箍19和侧部气路卡箍20中，使气体喷嘴分别正对上层板24端部和下层板25的端部方向，距离焊接区域10cm。最后将整个装配完成的工装5进行打袋处理，剪裁内部的超高温玻纤透气毡使得焊接处露出，用密封胶条密封，打开真空泵15将超高温真空袋14内空气抽出，实现真空袋压。

焊接：

将已包含工装的超高温真空袋14放于升降台上，调节升降台使工装上的二维水平仪21保持水平状态，将层板的待焊接区域置于感应线圈8正下方，并缓缓调节升降台使得感应线圈8与焊接界面保持一定的耦合距离。开启空气压缩机9，调整气压与喷嘴13位置，使压缩空气分别从端部气路卡箍19和侧部气路卡箍20的方向喷向上层板24端部和下层板25端部。焊接开始前调整红外热成像仪16镜头位置，使正对工装5及焊接区域的侧面，监测焊接过程中上层板24、感应元件26和下层板25的温度变化，巡检仪17与植入焊接区域的K型热电偶监测焊接界面的温度变化。打开工业冷水机7开关，实现冷却循环水的供应，待循环水稳定循环，水管中无气泡后，打开高频感应设备6电源，使用恒流模式输出，转动控制电流旋钮使电流保持在某一目标值输出。在焊接过程中，使用计数器计时，达到规定时间立即关闭高频感应设备6电源开关，即完成焊接。待整个焊接体系在冷却系统2的作用下降至室温，关闭空气压缩机9，关闭真空泵15，打开超高温真空袋14即可取出已完成的焊接试样。

焊接质量检测：

将上述工艺获得的焊接试件进行无损检测及拉剪实验，确认粘接性能合格。

实施例：

本实施例提供了一种两块尺寸为101.6mm×25.4mm的碳纤维/聚芳醚酮复合材料板的感应焊接方法。按照所述感应元件制备方法进行制备，获得尺寸为41.5mm×35.4mm(平纹金属网四角裁去10mm*10mm)，树脂/金属网/铜箔粘接良好的感应元件。层板在焊接前用240目的砂纸打磨表面，打磨完毕后，用丙酮清洁表面，用来除去脱模剂污染的表面，同时增加表面粗糙度。使用前，用烘箱在100℃下干燥处理1h。将下层板、感应元件、上层板按顺序放置于工装指定位置。上下层板形成25.4mm*25.4mm的搭接区。

使用超高温真空薄膜对工装进行打袋处理，超高温透气毡位于超高温真空薄膜和复合材料上表面之间，覆盖于复合材料之上，焊接处不覆盖超高温透气毡，并用超高温密封胶条密封真空袋边缘，打开真空泵将袋内空气抽出，实现真空袋压。将包含工装的超高温真空袋放于升降台上，调节升降台使工装上的二维水平仪保持水平状态，将层板的待焊接区域置于感应线圈正下方，并缓缓调节升降台使得感应线圈与焊接界面保持5mm耦合距离。调整红外热成像镜头位置，使其正对工装及焊接区域的侧面，监测厚度方向的温度变化，将K型热电偶植入焊接区域，使用巡检仪监测该区域温度变化。

打开空气压缩机，调节调压阀使气体喷嘴气压保持在0.1MPa，插入端部和侧部气路卡箍的排气管使压缩空气喷向上层板及下层板端部，打开工业冷水机开关，实现冷却循环水的供应，待管道中无气泡后，打开高频感应设备电源，使用恒流模式输出，转动控制电流旋钮使电流保持在22A恒定输出，电源的输出频率为225kHz。在焊接过程中，使用计数器计时，开始焊接138s后立即关闭电源开关，即完成焊接。待整个焊接体系在冷却气路的作用下降至室温，关闭空气压缩机，关闭真空泵，打开真空袋即可取出已完成的焊接试样。

焊接完成后，对焊接试样进行拉剪强度测试其焊接质量。在综合平均拉剪强度及其离散性、焊接总变形量这三个因素下，在此条件下制备的焊接件，其平均拉剪强度达43.6MPa，总变形量<0.2mm，焊接质量优异。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，其特征在于，所述系统包括加热系统、冷却系统、压力系统、测温系统和工装，其中所述加热系统包括感应线圈和感应元件，感应线圈产生高频交变磁场，使感应元件产生感应电流，感应元件因涡流效应产生热量，为焊接面提供树脂熔融所需热量；冷却系统包括气冷装置和散热片，用以防止焊接区端部过热；压力系统包括超高温真空袋和真空泵，在超高温真空袋内以真空压力的形式将力传递至焊接区域，压实焊接区域；测温系统包括巡检仪和红外热成像仪，用来监测焊接区的温度变化。

2.根据权利要求1所述的碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，其特征在于，所述感应线圈设于焊接区域的正上方，并与焊接区域保持耦合距离；所述感应元件置于待焊接层板之间。

3.根据权利要求1所述的碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，其特征在于，所述冷却系统中气冷装置具有空气压缩机和三通气路接头，所述三通气路接头包括一个总气路排气管，两个支气路排气管，空气压缩机产生的压缩气体分别从所述两个支气路排气管通过扇形气体喷嘴喷出，所述两个支气路排气管分别插入气路卡箍中，作用于层板焊接区域的端部和上表面，氮化铝陶瓷散热片分别粘贴于层板上表面和端部。

4.根据权利要求1所述的碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，其特征在于，所述工装包括层板限位、气路限位、二维水平仪和保温绝缘底板。

5.根据权利要求4所述的碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，其特征在于，所述层板限位包括两个限位卡槽，所述限位卡槽分别安装在所述保温绝缘底板上，位于待焊接层板的末端。

6.根据权利要求4所述的碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，其特征在于，所述气路限位包括端部气路卡箍和侧部气路卡箍，所述两个支气路排气管分别插入所述端部气路卡箍和侧部气路卡箍中。

7.根据权利要求4所述的碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，其特征在于，所述二维水平仪安装于保温绝缘底板中央边缘处。

8.根据权利要求4所述的采用碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，其特征在于，所述层板限位、气路限位和保温绝缘底板材质的导热系数范围为0.1～0.34W/(m·K)、耐热温度范围为400～600℃、压缩强度范围为100～200MPa。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述的感应焊接系统的感应焊接方法，包括如下步骤：

(1)制备焊接所需的所述感应元件；

(2)将所述碳纤维/聚芳醚酮复合材料层板，感应元件，散热片放置于工装的指定位置；

(3)使用超高温真空薄膜对工装进行打袋处理，超高温透气毡位于超高温真空薄膜和复合材料上表面之间，覆盖于复合材料之上，焊接处不覆盖超高温透气毡，并用超高温密封胶条密封，打开真空泵将袋内空气抽出，实现真空袋压；

(4)将已实现真空袋压的工装放于升降台上，调节升降台使工装上的二维水平仪保持水平状态，将层板的待焊接区域置于感应线圈正下方，并调节升降台使得感应线圈与焊接界面保持耦合距离；

(5)调整红外热成像仪镜头位置，使其正对工装及焊接区域的侧面，监测焊接过程中上层板、感应元件和下层板的温度变化，巡检仪与植入焊接区域的K型热电偶监测焊接界面的温度变化；

(6)开启空气压缩机，调整气压与喷嘴位置，使压缩空气分别从所述气路卡箍的方向喷向焊接区域的相应位置；

(7)打开工业冷水机开关，实现冷却循环水的供应，打开高频感应设备电源，使用恒流模式输出；

(8)在焊接过程中，使用计数器计时，达到规定时间立即关闭电源开关，即完成焊接。

10.根据权利要求9所述的焊接方法，其特征在于，所述感应元件由如下制备方法制成：

(1)将平纹金属网、铜箔和聚醚醚酮树脂膜裁剪为所需尺寸；

(2)将所述平纹金属网、铜箔和聚醚醚酮树脂膜用丙酮清洗；

(3)将清洗完毕的所述平纹金属网、铜箔和聚醚醚酮树脂膜烘干；

(4)将烘干完毕的铜箔沿宽度方向对折包裹平纹金属网两侧边缘并夹紧，制成平纹金属网与铜箔的结合体；

(5)将烘干完毕的所述平纹金属网、聚醚醚酮树脂膜按照2层聚醚醚酮树脂膜、平纹金属网与铜箔的结合体、2层聚醚醚酮树脂膜的顺序依次铺放，再置于铺有超高温隔离膜和聚四氟乙烯脱模布的模具中，放入真空热压机中进行模压，在加热加压下产生变形实现所述平纹金属网和聚醚醚酮树脂膜的紧密贴合，制备出所述感应元件。

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