[發明專利]一種熱輻射柔性化連接高分子板材與泡沫金屬異種材料的方法

有效

• 申請號: 202011541435.9
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112659562B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 王嬋;楊志云;任發才;陳飛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B29C65/14
• 分類號: B29C65/14;B29C65/44
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 周一新

本發明公開了一種熱輻射柔性化連接高分子板材與泡沫金屬異種材料的方法，屬于異質材料連接技術領域。該方法包括：向輻射加熱箱內放置高分子板材和泡沫金屬基材，對環境升溫至高分子板材的玻璃化轉變溫度，保溫至箱體內溫度穩定；上述高分子板材與泡沫金屬基材十字交叉固定連接，工具頭按預設的加工軌跡路徑水平方向環繞進給和豎直方向逐層下壓，高分子板材以鉚接形式滲入到泡沫金屬基材的孔洞內完成連接。本發明引入輻射加熱環境改進攪拌摩擦焊接中摩擦產熱作為唯一熱源，同時改善高分子板材的連接表面保持光滑，避免焊接出現的表面缺陷，連接處狀態良好，未發生元素擴散，加工靈活可操作。

技術領域

本發明屬于異質材料連接技術領域，具體涉及一種熱輻射柔性化連接高分子板材與泡沫金屬異種材料的方法。

背景技術

隨著輕量化材料逐漸進入市場，高分子材料由于具有較小的密度、較高的力學、耐磨性等，在日常生活中應用十分廣泛。泡沫金屬是指含有泡沫氣孔的特種金屬材料，由于其特殊的結構特點如密度小、隔熱性好、透氣性能好等，也逐漸被應用于航空航天、石油化工等一系列工業開發領域。但是，由于泡沫金屬特殊的氣孔結構而表面粗糙，其力學性能隨氣孔率的增加而降低，為提高泡沫金屬的力學性能及表面質量，考慮將高分子板材與泡沫金屬的表面連接。鑒于傳統的異種材料連接如膠接、機械連接、激光擦焊等，其連接強度、加工技術難度、連接面精度等存在一定問題?；谝陨蠁栴}，需要對現有的高分子板材與泡沫金屬材料的連接方法進行改進，以求達到連接強度高、連接狀態良好、連接表面光滑和可靈活加工操作的目標。

發明內容

本發明的目的是提供了一種熱輻射柔性化連接高分子板材與泡沫金屬異種材料的方法，通過環境溫度改變和強迫下壓力控制高分子板材與泡沫金屬材料的連接狀態，連接結構為高分子板材交叉疊于泡沫金屬基材上方，中心部位嵌入泡沫金屬的孔洞中，基于高分子材料流動后以鉚接的形式與泡沫金屬基材相連接，可根據預設加工軌跡定制連接處形狀及連接深度，最終獲得的連接件表面光滑，連接處不發生元素融合，連接狀態良好，連接強度高，可靈活加工。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

本發明提供的一種熱輻射柔性化連接高分子板材與泡沫金屬異種材料的加工裝置，包括工具頭、隔熱蓋板和輻射加熱箱，所述輻射加熱箱內側壁設有隔熱板和底部設有輻射加熱源，所述隔熱蓋板置于所述輻射加熱箱上方且可靈活移動；

自上而下依次還包括壓板、高分子板材、泡沫金屬基材、固定板和支撐板，所述固定板一端置于所述隔熱板上、一端經連接螺釘固定于所述支撐板上，所述泡沫金屬基材被夾緊固定于所述高分子板材、固定板和支撐板形成的空白區域內；

所述壓板置于所述高分子板材上方外周，所述工具頭與所述高分子板材和所述泡沫金屬基材十字交叉位置連接形成的加工區域接觸。

本發明提供的一種熱輻射柔性化連接高分子板材與泡沫金屬異種材料的方法，采用上述熱輻射柔性化連接高分子板材與泡沫金屬異種材料的加工裝置進行加工，所述方法步驟如下：

S1：向輻射加熱箱內放置高分子板材和泡沫金屬基材，通過所述輻射加熱箱對環境升溫至高分子板材的玻璃化轉變溫度，保溫直至箱體內溫度穩定；

S2：按照權利要求1所述，將所述高分子板材與泡沫金屬基材十字交叉固定連接，且連接處均勻受熱；

S3：所述工具頭按照預設的加工軌跡路徑水平方向環繞進給和豎直方向逐層下壓，從與所述高分子板材接觸的水平面開始按預設軌跡運動，逐層下壓使其與所述泡沫金屬基材的部分表面緊密連接，所述高分子板材以鉚接形式滲入到所述泡沫金屬基材的孔洞內。

進一步，所述高分子板材處于橡膠態時，由所述工具頭按照預定軌跡下壓至目標連接狀態。

進一步，所述加工軌跡路徑可自由設定。

進一步，所述高分子板材為聚乳酸板材，所述泡沫金屬基材為泡沫鎳。