CN217582761U - 一种复合材料胶接接头 - Google Patents
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Abstract
复合材料密度低，比强度和比刚度高，耐腐蚀，易成型，在飞机、汽车、高铁等设备的轻量化中应用越来越广泛。连接是复合材料的关键技术之一，连接处的性能直接影响整体的结构的性能和寿命。胶接是复合材料结构连接的主要方式之一，它不需要预先钻孔，对结构件增加的重量小，而且属于连续式的连接方式。胶接接头是复合材料粘接的关键，直接影响着连接强度和表面质量。本实用新型涉及一种复合材料胶接接头，可以实现复合材料的高质量连接，不存在偏心，上下左右方向都进行了约束定位，粘接面积大，承载力大，连接强度高，应力集中小，表面平整美观，具有非常广阔的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合材料的连接方式节，尤其涉及一种复合材料胶接接头，属于新材料技术领域。
背景技术
复合材料密度低，比强度和比刚度高，耐腐蚀，易成型，在飞机、汽车、高铁等设备的轻量化中应用越来越广泛。连接是复合材料的关键技术之一，连接处的性能直接影响整体的结构的性能和寿命。胶接是复合材料结构连接的主要方式之一，它不需要预先钻孔，对结构件增加的重量小，而且属于连续式的连接方式。胶接接头是复合材料粘接的关键，直接影响着连接强度和表面质量。目前，工程常用的复合材料胶接接头有单搭接接头、双搭接接头、斜面对接接头、双斜面对接接头。其中，单搭接接头最常用，结构也最简单，但连接强度小，存在偏心，而且连接部位有台阶状突起，连接表面质量差。双搭接接头易发生剥离破坏，连接表面有明显的贴片凸起，表面质量差。复合材料板的厚度一般较小，所以斜面接头粘接面积小，只能传递较小的载荷。为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新型的复合材料胶接接头。
实用新型内容
1、实用新型目的：
本实用新型的目的在于提供一种复合材料胶接接头，以解决目前的复合材料胶接接头的表面质量差、不美观、受力偏心、约束定位不足、连接强度低等问题，实现偏心消除，前后方向和上下方向的辅助约束定位，降低应力集中，获得较好的连接质量和平整美观的表面。
2、技术方案：
一种复合材料胶接接头，包括上板、上板非胶接区、上板插槽、上板一级台阶、上板二级台阶、上板端部斜面、上板一级台阶粘接区、下板、下板非胶接区、下板插槽、下板一级台阶、下板二级台阶、下板端部斜面、下板一级台阶粘接区；它们之间的关系是：上板包括上板非胶接区、上板插槽、上板一级台阶、上板二级台阶、上板端部斜面和上板一级台阶粘接区，上板插槽位于上板的内部；上板端部斜面为上板二级台阶插入上板插槽方向上的末端斜面；上板一级台阶粘接区位于上板一级台阶的下表面；下板包括下板非胶接区、下板插槽、下板一级台阶、下板二级台阶、下板端部斜面和下板一级台阶粘接区；下板插槽位于下板的内部；下板端部斜面为下板二级台阶插入下板插槽方向上的末端斜面；下板一级台阶粘接区位于下板一级台阶的上表面；通过在上板一级台阶下表面的上板一级台阶粘接区和上板二级台阶的上下左右表面以及上板端部斜面上均匀涂抹胶粘剂，在下板一级台阶上表面的下板一级台阶粘接区和下板二级台阶的上下左右表面以及下板端部斜面上均匀涂抹胶粘剂，然后将上板的上板二级台阶插入下板插槽内，下板的下板二级台阶插入上板插槽内，沿插入方向施加不大于0.5MPa的压紧力完成胶粘剂的固化，即实现上板与下板的有效连接；
所述上板和下板为复合材料板材，材料为短纤维或长纤维或连续纤维增强树脂基复合材料，纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、凯夫拉纤维或天然纤维；
所述上板插槽的深度比下板二级台阶的长度多1-2mm，用于胶粘剂的填充，降低端部的应力集中，减少端部的剥离和翘起，上板插槽的高度大于下板二级台阶的厚度，上板插槽的宽度大于下板二级台阶的宽度，以预留胶粘剂上下填充的空间，间隙的大小根据胶粘剂生产商提供的推荐胶层厚度而定；
所述上板一级台阶的长度为上板二级台阶长度的1.618倍，上板二级台阶的宽度为上板一级台阶宽度的0.618倍，上板二级台阶的厚度为上板一级台阶厚度的0.618倍；
所述上板端部斜面和下板端部斜面，用于降低应力集中，通过水切割、激光切割、超声切割、磨削的方式加工处理；
所述下板插槽的深度比上板二级台阶的长度多1-2mm，用于胶粘剂的填充，降低端部的应力集中，减少端部的剥离和翘起，下板插槽的高度大于上板二级台阶的厚度，下板插槽的宽度大于上板二级台阶的宽度，以预留胶粘剂上下填充的空间，间隙的大小根据胶粘剂生产商提供的推荐胶层厚度而定；
所述下板一级台阶的长度为下板二级台阶长度的1.618倍，下板二级台阶的宽度为下板一级台阶宽度的0.618倍，下板二级台阶的厚度为下板一级台阶厚度的0.618倍。
3、本实用新型“一种复合材料胶接接头”，其优点如下：
(1)本实用新型结构形式简单，制造容易，连接表面质量好，表面平整美观，对板材厚度的适用范围广；
(2)不存在偏心，上下左右方向都进行了约束定位，粘接面积大，承载力大，连接强度高，应力集中小。
总之，本实用新型解决了现有复合材料胶接接头存在的多个问题，可以实现复合材料的高质量连接，具有非常广阔的应用前景。
附图说明
结合附图，通过对下述非限定性优选实施例的描述，可以更好地理解本实用新型；
图1是本实用新型的接头分解结构示意图；
图2是本实用新型的接头单侧结构示意图；
图3是本实用新型的接头结合示意图；
图1-3中符号说明如下：1-上板、101-上板非胶接区、102-上板插槽、103-上板一级台阶、104-上板二级台阶、105-上板端部斜面、106-上板一级台阶粘接区、2-下板、201-下板非胶接区、202-下板插槽、203-下板一级台阶、204-下板二级台阶、205-下板端部斜面、206-下板一级台阶粘接区。
具体实施方式
下面结合附图1-3对本实用新型实施例作进一步详细说明：
如附图所示，本实用新型一种复合材料胶接接头，包括以下部分：上板1、上板非胶接区101、上板插槽102、上板一级台阶103、上板二级台阶104、上板端部斜面105、上板一级台阶粘接区106、下板2、下板非胶接区201、下板插槽202、下板一级台阶203、下板二级台阶204、下板端部斜面205、下板一级台阶粘接区206；它们之间的关系是：上板1包括上板非胶接区101、上板插槽102、上板一级台阶103、上板二级台阶104、上板端部斜面105和上板一级台阶粘接区106，上板插槽102位于上板1的内部；上板端部斜面105为上板二级台阶104插入上板插槽102方向上的末端斜面；上板一级台阶粘接区106位于上板一级台阶103的下表面；下板2包括下板非胶接区201、下板插槽202、下板一级台阶203、下板二级台阶204、下板端部斜面205和下板一级台阶粘接区206；下板插槽202位于下板2的内部；下板端部斜面205为下板二级台阶204插入下板插槽202方向上的末端斜面；下板一级台阶粘接区206位于下板一级台阶203的上表面；
所述上板1和下板2为复合材料板材，为短纤维或长纤维或连续纤维增强树脂基复合材料，纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、凯夫拉纤维或天然纤维；
所述上板插槽102的深度比下板二级台阶204的长度多1-2mm，用于胶粘剂的填充，降低端部的应力集中，减少端部的剥离和翘起，上板插槽102的高度大于下板二级台阶204的厚度，上板插槽102的宽度大于下板二级台阶204的宽度，以预留胶粘剂上下填充的空间，间隙的大小根据胶粘剂生产商提供的推荐胶层厚度而定；
所述上板一级台阶103的长度为上板二级台阶104长度的1.618倍，上板二级台阶104的宽度为上板一级台阶103宽度的0.618倍，上板二级台阶104的厚度为上板一级台阶103厚度的0.618倍；
所述上板端部斜面105和下板端部斜面205，用于降低应力集中，通过水切割、激光切割、超声切割、磨削的方式加工处理；
所述下板插槽202的深度比上板二级台阶104的长度多1-2mm，用于胶粘剂的填充，降低端部的应力集中，减少端部的剥离和翘起，下板插槽202的高度大于上板二级台阶104的厚度，下板插槽202的宽度大于上板二级台阶104的宽度，以预留胶粘剂上下填充的空间，间隙的大小根据胶粘剂生产商提供的推荐胶层厚度而定；
所述下板一级台阶203的长度为下板二级台阶204长度的1.618倍，下板二级台阶204的宽度为下板一级台阶203宽度的0.618倍，下板二级台阶204的厚度为下板一级台阶203厚度的0.618倍；
本实用新型一种复合材料胶接接头，在上板一级台阶103下表面的上板一级台阶粘接区106和上板二级台阶104的上下左右表面以及上板端部斜面105上均匀涂抹胶粘剂，在下板一级台阶203上表面的下板一级台阶粘接区206和下板二级台阶204的上下左右表面以及下板端部斜面205上均匀涂抹胶粘剂，然后将上板1的上板二级台阶104插入下板插槽202内，下板2的下板二级台阶204插入上板插槽102内，沿插入方向施加不大于0.5MPa的压紧力完成胶粘剂的固化，即实现上板1与下板2的有效连接。
本实用新型按照设想实施特例进行了说明，但不局限于上述实例，凡是符合本实用新型的思路，采用相似结构及材料替换的方法所获得的技术方案，都属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种复合材料胶接接头，其特征在于，包括上板、上板非胶接区、上板插槽、上板一级台阶、上板二级台阶、上板端部斜面、上板一级台阶粘接区、下板、下板非胶接区、下板插槽、下板一级台阶、下板二级台阶、下板端部斜面、下板一级台阶粘接区；它们之间的关系是：上板包括上板非胶接区、上板插槽、上板一级台阶、上板二级台阶、上板端部斜面和上板一级台阶粘接区，上板插槽位于上板的内部；上板端部斜面为上板二级台阶插入上板插槽方向上的末端斜面；上板一级台阶粘接区位于上板一级台阶的下表面；下板包括下板非胶接区、下板插槽、下板一级台阶、下板二级台阶、下板端部斜面和下板一级台阶粘接区；下板插槽位于下板的内部；下板端部斜面为下板二级台阶插入下板插槽方向上的末端斜面；下板一级台阶粘接区位于下板一级台阶的上表面；通过在上板一级台阶下表面的上板一级台阶粘接区和上板二级台阶的上下左右表面以及上板端部斜面上均匀涂抹胶粘剂，在下板一级台阶上表面的下板一级台阶粘接区和下板二级台阶的上下左右表面以及下板端部斜面上均匀涂抹胶粘剂，然后将上板的上板二级台阶插入下板插槽内，下板的下板二级台阶插入上板插槽内，沿插入方向施加不大于0.5MPa的压紧力完成胶粘剂的固化，即实现上板与下板的有效连接；
所述上板和下板为复合材料板材，材料为短纤维或长纤维或连续纤维增强树脂基复合材料，纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、凯夫拉纤维或天然纤维；
所述上板插槽的深度比下板二级台阶的长度多1-2mm，用于胶粘剂的填充，降低端部的应力集中，减少端部的剥离和翘起，上板插槽的高度大于下板二级台阶的厚度，上板插槽的宽度大于下板二级台阶的宽度，以预留胶粘剂上下填充的空间，间隙的大小根据胶粘剂生产商提供的推荐胶层厚度而定；
所述上板一级台阶的长度为上板二级台阶长度的1.618倍，上板二级台阶的宽度为上板一级台阶宽度的0.618倍，上板二级台阶的厚度为上板一级台阶厚度的0.618倍。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料胶接接头，其特征在于：所述上板端部斜面和下板端部斜面，用于降低应力集中，通过水切割、激光切割、超声切割、磨削的方式加工处理。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料胶接接头，其特征在于：所述下板插槽的深度比上板二级台阶的长度多1-2mm，用于胶粘剂的填充，降低端部的应力集中，减少端部的剥离和翘起，下板插槽的高度大于上板二级台阶的厚度，下板插槽的宽度大于上板二级台阶的宽度，以预留胶粘剂上下填充的空间，间隙的大小根据胶粘剂生产商提供的推荐胶层厚度而定。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料胶接接头，其特征在于：所述下板一级台阶的长度为下板二级台阶长度的1.618倍，下板二级台阶的宽度为下板一级台阶宽度的0.618倍，下板二级台阶的厚度为下板一级台阶厚度的0.618倍。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117287453A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-12-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺 |
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2022
- 2022-06-28 CN CN202221645575.5U patent/CN217582761U/zh active Active
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| CN117287453A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-12-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺 |
| CN117287453B (zh) * | 2023-09-25 | 2024-04-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺 |
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