[發(fā)明專利]內(nèi)置電磁材料的熱塑性樹脂基復(fù)合材料感應(yīng)焊設(shè)備及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811504911.2
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109383036B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周利;秦志偉;劉杉;陳偉光;于明潤;陳鐵覺;楊海峰;馮吉才
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號: B29C65/32
• 分類號: B29C65/32
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

內(nèi)置電磁材料的熱塑性樹脂基復(fù)合材料感應(yīng)焊設(shè)備及方法，屬于材料成型、制造領(lǐng)域。本發(fā)明解決了感應(yīng)焊接材料方面和設(shè)備方面的問題。本發(fā)明創(chuàng)新點：在材料方面，熱塑性樹脂基復(fù)合材料生產(chǎn)采用層壓成型工藝，在層與層之間壓制過程中，添加鐵基鐵磁材料，形成復(fù)合材料焊接件。在焊接設(shè)備方面，進(jìn)行感應(yīng)焊設(shè)備改進(jìn)，實現(xiàn)軸向施加壓力，根據(jù)需要控制與接頭之間的距離，實現(xiàn)感應(yīng)焊的高效焊接。焊接方法：首先利用加壓設(shè)備對待焊的復(fù)合材料施加預(yù)壓力，再接通感應(yīng)線圈，產(chǎn)生電磁場加熱內(nèi)置電磁材料。本發(fā)明降低了感應(yīng)焊對待焊物尺寸的要求、提高了焊接質(zhì)量與效率、減少了能源消耗，同時簡化了焊接設(shè)備、降低了設(shè)備一次性投入及生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱塑性樹脂基復(fù)合材料感應(yīng)焊設(shè)備及方法，具體涉及一種內(nèi)置電磁材料的熱塑性樹脂基復(fù)合材料感應(yīng)焊設(shè)備及方法，屬于材料成型、制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著汽車制造、船舶、航空航天等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對于減輕結(jié)構(gòu)重量、節(jié)約經(jīng)濟成本、保證產(chǎn)品安全性能的要求越來越高，這使得“輕質(zhì)輕量化”的概念應(yīng)運而生，即在保證結(jié)構(gòu)性能的同時將其由繁變簡，由重變輕。通過采用高強樹脂等材料代替鋼鐵的方法，可以在滿足結(jié)構(gòu)強韌性、耐疲勞性等前提下，盡可能多的降低重量。材料連接的質(zhì)量很大程度上影響了產(chǎn)品的使用性能。

感應(yīng)焊接是連接熱塑性樹脂基復(fù)合材料的有效方法，然而目前用于感應(yīng)焊的材料及感應(yīng)焊設(shè)備存在以下問題：首先，在待焊材料方面，感應(yīng)焊接方法需要在待焊材料界面處添加植入物，植入物最終會殘留在焊縫處，降低接頭強度及疲勞性能；在感應(yīng)焊設(shè)備方面，傳統(tǒng)的感應(yīng)焊設(shè)備是外置感應(yīng)線圈，且壓力未在軸向施加，這限制了待焊物的形狀、尺寸，且影響了焊接質(zhì)量。因此，解決材料方面和設(shè)備方面的問題，將有助于感應(yīng)焊方法的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

鑒于此，本發(fā)明為了解決感應(yīng)焊接材料方面和設(shè)備方面的問題，提高焊接接頭的強度及疲勞性能，對感應(yīng)焊設(shè)備進(jìn)行了改良，并提出了內(nèi)置電磁材料的熱塑性樹脂基復(fù)合材料的感應(yīng)焊設(shè)備及方法。本發(fā)明降低了熱塑性樹脂基復(fù)合材料感應(yīng)焊對待焊物尺寸的要求、提高了焊接質(zhì)量與效率、減少了能源消耗，同時簡化了焊接設(shè)備、降低了設(shè)備一次性投入及生產(chǎn)成本。

方案一：內(nèi)置電磁材料的熱塑性樹脂基復(fù)合材料感應(yīng)焊設(shè)備，包括感應(yīng)發(fā)生器、熱交換器、壓力機、感應(yīng)線圈、墊板、外置紅外測溫儀、絕熱板和銅制殼體；所述銅制殼體、感應(yīng)發(fā)生器、熱交換器和壓力機由下至上依次連接，所述感應(yīng)線圈置于銅制殼體的底端內(nèi)部，銅制殼體的底端面上固定有絕熱板；所述感應(yīng)線圈與感應(yīng)發(fā)生器電連接，感應(yīng)線圈為中空型線圈，其進(jìn)出口與熱交換器連接；墊板置于絕熱板的下方，墊板與絕熱板之間設(shè)置待焊件；外置紅外測溫儀的探頭與待焊件對應(yīng)設(shè)置；所述感應(yīng)發(fā)生器為感應(yīng)線圈提供高頻電源；所述熱交換器用于給感應(yīng)線圈降溫；所述壓力機用于提供軸向壓力；所述外置紅外測溫儀用于檢測接頭溫度。

所述感應(yīng)發(fā)生器與感應(yīng)線圈相連，在交變電流下使感應(yīng)線圈產(chǎn)生交變磁場，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流加熱并使待焊表面熔化。

進(jìn)一步地：所述待焊件為內(nèi)置電磁材料的熱塑性樹脂基復(fù)合材料，其采用層壓成型工藝方法制得，在層與層之間壓制過程中，添加導(dǎo)電磁性材料(鐵基鐵磁材料)形成復(fù)合材料焊接件。

進(jìn)一步地：所述復(fù)合材料焊接件厚度為0.25mm-5.0mm，壓制的每層材料厚度為0.05mm-0.5mm，導(dǎo)電磁性材料厚度為60-150μm。

進(jìn)一步地：所述內(nèi)置電磁材料的熱塑性樹脂基復(fù)合材料中添加一種或幾種增強相的復(fù)合材料。例如：纖維增強型(例如碳纖維、玻璃纖維等)。

進(jìn)一步地：層壓過程中添加的導(dǎo)電磁性材料(鐵基鐵磁材料)為粉末狀或顆粒狀。