[實用新型]一種低應力復合材料預埋金屬件結構

有效

• 申請號: 202220885852.3
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN217943908U
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 鄒志偉;秦闖;曹延君;王宏禹;孟凡壹;遲賀;樂強;李志超;馮昌青
• 申請（專利權）人: 長春長光宇航復合材料有限公司
• 主分類號: B29B11/14
• 分類號: B29B11/14
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 唐盼

本實用新型涉及一種低應力復合材料預埋金屬件結構，包括金屬預埋件、包覆在金屬預埋件周圍的復合材料層，在金屬預埋件與復合材料層接觸的每個連接面上均加工有凹槽，所述凹槽內鋪設過渡層，所述過渡層設置在金屬預埋件與復合材料層之間，過渡層從下至上依次為第一膠膜層、短切纖維層、第二膠膜層。該結構通過在金屬件與復合材料界面間設計過渡層，過渡層采用膠膜與短切纖維，金屬件表面設計凹槽控制過渡層厚度，利用過渡層在復材成型固化后降溫過程的變形協調，消除金屬件與復合材料熱脹系數不匹配，固化后產生內應力的問題，解決具有預埋金屬件的復合材料制品內應力過大產生形變及界面間隙的問題，提高復合材料制件尺寸穩定性。

技術領域

本實用新型屬于復合材料結構設計領域，涉及到具有預埋金屬件的復合材料產品設計，特別是一種低應力復合材料預埋金屬件結構。

背景技術

復合材料產品大多利用金屬件作為加工、裝配接口。此類復合材料產品設計過程中，為保證產品結構緊湊，提高承載能力，減少裝配連接件，金屬件常設計成為預埋在復合材料內部結構，此種結構金屬件完全被復合材料包裹。然而，由于復合材料成型固化在較高溫度下進行，金屬件熱膨脹系數高于復合材料，固化完成降到室溫后金屬件形變量大于復合材料，在復合材料與金屬件界面存在應力，如果達到極限應力，金屬件與復合材料會產生微觀間隙或造成金屬件變形，影響二次加工精度與制品長期使用尺寸、形位公差的穩定性。

為解決金屬件與復合材料之間的應力問題，通常會在復合材料產品加工過程中在金屬件表面鋪覆膠膜，但此種方式膠膜作為工藝層，在復材成型過程受壓力較大，固化后流失較多，厚度不易控制，解決效果不穩定。

實用新型內容

鑒于上述問題，本實用新型的目的在于提供一種低應力復合材料預埋金屬件結構，該結構通過在金屬件與復合材料界面間設計過渡層，過渡層采用膠膜與短切纖維，金屬件表面設計凹槽控制過渡層厚度，利用過渡層在復材成型固化后降溫過程的變形協調，消除金屬件與復合材料熱脹系數不匹配，固化后產生內應力的問題，解決具有預埋金屬件的復合材料制品內應力過大產生形變及界面間隙的問題，提高復合材料制件尺寸穩定性。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種低應力復合材料預埋金屬件結構，包括金屬預埋件、包覆在金屬預埋件周圍的復合材料層，所做的改進在于，在金屬預埋件與復合材料層接觸的每個連接面上均加工有凹槽，所述凹槽內鋪設過渡層，所述過渡層設置在金屬預埋件與復合材料層之間，過渡層從下至上依次為第一膠膜層、短切纖維層、第二膠膜層。

作為本實用新型的優選，所述金屬預埋件包括內部為空心結構的六面體主體，六面體主體的六個連接面根據實際需要選擇設置接口凸臺或減重孔；所述金屬預埋件材料為鈦合金。

作為本實用新型的優選，所述凹槽的內部為連通的結構，凹槽在靠近連接面邊緣的位置有一圈外擋邊，凹槽在靠近連接面上的接口凸臺或減重孔的位置有一圈內擋邊，凹槽的深度為0.3mm。

作為本實用新型的優選，所述復合材料層為碳纖維增強樹脂基復合材料層。

作為本實用新型的優選，所述第一膠膜層、第二膠膜層的厚度為0.35mm～0.4mm；所述短切纖維層采用玻璃纖維，玻璃纖維的長度為3～5mm，玻璃纖維均勻鋪覆在第一膠膜層上，覆蓋面積為50％。

作為本實用新型的進一步優選，所述第一膠膜層、第二膠膜層為LWF牌號膠膜，所述玻璃纖維的牌號為HT469LB-1200R。

本實用新型的有益效果如下：

(1)本實用新型通過在金屬預埋件上設凹槽，凹槽內設過渡層，利用過渡層在復材成型固化后降溫過程的變形，消除金屬預埋件與復合材料熱脹系數不匹配固化后產生的內應力，解決具有預埋金屬件的復合材料制品內應力過大產生形變及界面間隙的問題，提高復合材料制件尺寸穩定性。