[发明专利]内置电磁材料的热塑性树脂基复合材料感应焊设备及方法

说明书

内置电磁材料的热塑性树脂基复合材料感应焊设备及方法，属于材料成型、制造领域。本发明解决了感应焊接材料方面和设备方面的问题。本发明创新点：在材料方面，热塑性树脂基复合材料生产采用层压成型工艺，在层与层之间压制过程中，添加铁基铁磁材料，形成复合材料焊接件。在焊接设备方面，进行感应焊设备改进，实现轴向施加压力，根据需要控制与接头之间的距离，实现感应焊的高效焊接。焊接方法：首先利用加压设备对待焊的复合材料施加预压力，再接通感应线圈，产生电磁场加热内置电磁材料。本发明降低了感应焊对待焊物尺寸的要求、提高了焊接质量与效率、减少了能源消耗，同时简化了焊接设备、降低了设备一次性投入及生产成本。

技术领域

本发明涉及一种热塑性树脂基复合材料感应焊设备及方法，具体涉及一种内置电磁材料的热塑性树脂基复合材料感应焊设备及方法，属于材料成型、制造领域。

背景技术

随着汽车制造、船舶、航空航天等领域的不断发展，对于减轻结构重量、节约经济成本、保证产品安全性能的要求越来越高，这使得“轻质轻量化”的概念应运而生，即在保证结构性能的同时将其由繁变简，由重变轻。通过采用高强树脂等材料代替钢铁的方法，可以在满足结构强韧性、耐疲劳性等前提下，尽可能多的降低重量。材料连接的质量很大程度上影响了产品的使用性能。

感应焊接是连接热塑性树脂基复合材料的有效方法，然而目前用于感应焊的材料及感应焊设备存在以下问题：首先，在待焊材料方面，感应焊接方法需要在待焊材料界面处添加植入物，植入物最终会残留在焊缝处，降低接头强度及疲劳性能；在感应焊设备方面，传统的感应焊设备是外置感应线圈，且压力未在轴向施加，这限制了待焊物的形状、尺寸，且影响了焊接质量。因此，解决材料方面和设备方面的问题，将有助于感应焊方法的推广应用。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明为了解决感应焊接材料方面和设备方面的问题，提高焊接接头的强度及疲劳性能，对感应焊设备进行了改良，并提出了内置电磁材料的热塑性树脂基复合材料的感应焊设备及方法。本发明降低了热塑性树脂基复合材料感应焊对待焊物尺寸的要求、提高了焊接质量与效率、减少了能源消耗，同时简化了焊接设备、降低了设备一次性投入及生产成本。

方案一：内置电磁材料的热塑性树脂基复合材料感应焊设备，包括感应发生器、热交换器、压力机、感应线圈、垫板、外置红外测温仪、绝热板和铜制壳体；所述铜制壳体、感应发生器、热交换器和压力机由下至上依次连接，所述感应线圈置于铜制壳体的底端内部，铜制壳体的底端面上固定有绝热板；所述感应线圈与感应发生器电连接，感应线圈为中空型线圈，其进出口与热交换器连接；垫板置于绝热板的下方，垫板与绝热板之间设置待焊件；外置红外测温仪的探头与待焊件对应设置；所述感应发生器为感应线圈提供高频电源；所述热交换器用于给感应线圈降温；所述压力机用于提供轴向压力；所述外置红外测温仪用于检测接头温度。

所述感应发生器与感应线圈相连，在交变电流下使感应线圈产生交变磁场，进而产生感应电流加热并使待焊表面熔化。

进一步地：所述待焊件为内置电磁材料的热塑性树脂基复合材料，其采用层压成型工艺方法制得，在层与层之间压制过程中，添加导电磁性材料(铁基铁磁材料)形成复合材料焊接件。

进一步地：所述复合材料焊接件厚度为0.25mm-5.0mm，压制的每层材料厚度为0.05mm-0.5mm，导电磁性材料厚度为60-150μm。

进一步地：所述内置电磁材料的热塑性树脂基复合材料中添加一种或几种增强相的复合材料。例如：纤维增强型(例如碳纤维、玻璃纤维等)。

进一步地：层压过程中添加的导电磁性材料(铁基铁磁材料)为粉末状或颗粒状。