[發(fā)明專利]一種熱塑性復(fù)合材料電阻焊接裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910194838.1
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109910310B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戰(zhàn)強(qiáng);田新?lián)P;安學(xué)鋒;陳祥臻
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B29C65/02
• 分類號: B29C65/02;B29C65/18
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本發(fā)明公開了一種熱塑性復(fù)合材料電阻焊接裝置。熱塑性復(fù)合材料電阻焊接裝置包括機(jī)架、壓緊機(jī)構(gòu)、供電機(jī)構(gòu)。所述機(jī)架負(fù)責(zé)固定壓緊機(jī)構(gòu)和供電機(jī)構(gòu)，同時支撐熱塑性復(fù)合材料、焊料及溫度傳感器的鋪放。所述壓緊機(jī)構(gòu)可對復(fù)合材料和焊料施加壓力并進(jìn)行壓力閉環(huán)控制。所述供電機(jī)構(gòu)可為多種類型及不同厚度的熱塑性復(fù)合材料施加電阻熱，并配合壓緊機(jī)構(gòu)完成電阻焊接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠，焊接過程無需人工干預(yù)，焊接效果好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種應(yīng)用于熱塑性復(fù)合材料的電阻焊接裝置。

背景技術(shù)

隨著高性能復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，如何實現(xiàn)其結(jié)構(gòu)有效可靠的連接成為目前行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。傳統(tǒng)飛機(jī)蒙皮、前緣等部件多采用熱固性復(fù)合材料，但其成本高，加工工藝復(fù)雜，周期長，且連接時需要通過鉚接固定，這種連接技術(shù)會產(chǎn)生應(yīng)力集中，并對部件本身產(chǎn)生整體性破壞。相比熱固性材料，熱塑性材料自身具有優(yōu)異的形變能力，強(qiáng)度和韌性高。針對熱塑性復(fù)合材料這一特性，出現(xiàn)了熔融焊接技術(shù)，即通過將焊接件加熱熔融并冷卻固化的方式實現(xiàn)材料間的焊接成形，這不僅消除了機(jī)械緊固件的重量，避免了對焊接部件的結(jié)構(gòu)破壞，而且還縮短了定位和鉆孔的時間和成本，熱塑性材料已經(jīng)逐漸取代熱固性材料成為當(dāng)今最具潛力的高性能復(fù)合材料之一。

目前熱塑性復(fù)合材料熔融焊接技術(shù)主要有感應(yīng)焊接、超聲波焊接、電阻焊接和激光焊接四種焊接方法。其中電阻焊接因其技術(shù)成熟、焊縫質(zhì)量高、工藝復(fù)雜性低而得到了廣泛應(yīng)用，如空客A380機(jī)翼前緣焊接，A320后壓艙壁焊接等。精確施壓、穩(wěn)壓加熱是保證高質(zhì)量焊接接頭的關(guān)鍵因素。國內(nèi)外很多相關(guān)領(lǐng)域的研究者提出了解決方案。如有專利(文件號CN1544238、CN104270840A)提出了熱塑性復(fù)合材料電阻焊接裝置及對應(yīng)焊接方法。但上述專利所述裝置在加壓過程中無法對加壓壓力實現(xiàn)閉環(huán)控制，從而造成焊接質(zhì)量不可控，且整個焊接工藝流程所需時間較長，焊接效率低。德國宇航中心(DLR)采用一種“焊接橋”對空客A320的后壓曲面艙壁進(jìn)行電阻焊接，其中壓力通過10個氣缸施加，但所述裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要?dú)庠矗瑢Νh(huán)境要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等熱塑性復(fù)合材料，提供一種電阻焊接裝置，以形成完整且具有較好力學(xué)性能的焊縫，解決熱塑性復(fù)合材料焊接接頭力學(xué)性能不一、結(jié)合強(qiáng)度差的問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：一種熱塑性復(fù)合材料電阻焊接裝置，包括機(jī)架、壓緊機(jī)構(gòu)、供電機(jī)構(gòu)；所述機(jī)架包括左側(cè)支撐梁、橫向支撐板、右側(cè)支撐梁、焊接臺面、兩條擋板、溫度傳感器接線端子和四個支腳；所述壓緊機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、減速器、電機(jī)支撐板、聯(lián)軸器、兩個直線軸承、兩根導(dǎo)向光軸、滾珠絲杠、絲杠螺母、壓力支撐板、兩個壓力傳感器和壓頭；所述供電機(jī)構(gòu)共兩組，每組包括肘夾、墊高塊、螺釘、螺母、上墊片、下墊片、彈簧、鎖緊螺母、壓緊螺釘、絕緣塊和銅電極；

所述機(jī)架的左側(cè)支撐梁和右側(cè)支撐梁分別用螺栓固定于焊接臺面的左右兩端，并相對于焊接臺面的前后端面對稱；橫向支撐板與左側(cè)支撐梁和右側(cè)支撐梁用螺栓緊固，且橫向支撐板的左右兩端面分別與左側(cè)支撐梁左端面和右側(cè)支撐梁右端面對齊；兩條電木制作的擋板用螺釘固定于左側(cè)支撐梁和右側(cè)支撐梁的內(nèi)側(cè)；四個支腳分別通過螺釘固裝于焊接臺面下端面四個對角處；所述溫度傳感器接線端子共五個，沿焊接臺面前邊水平方向依次排布，并通過螺釘固定于焊接臺面邊緣；

所述壓緊機(jī)構(gòu)的電機(jī)通過螺釘與減速器固定，減速器的安裝法蘭面與電機(jī)支撐板上端面固定在一起，并通過四個電機(jī)支柱固裝在橫向支撐板上端面的幾何中心處，減速器的輸出軸通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠固定側(cè)軸端固接；兩個直線軸承相對于滾珠絲杠對稱套裝于橫向支撐板上，兩根導(dǎo)向光軸分別與兩個直線軸承配裝，且兩個導(dǎo)向光軸下端面與壓力支撐板上端面緊固；絲杠螺母配裝于滾珠絲杠上，并通過螺釘與壓力支撐板上端面緊固；兩個壓力傳感器相對于滾珠絲杠對稱布置，它們的上端面分別與壓力支撐板緊固，它們的下端面分別與壓頭緊固；