[发明专利]一种热塑性复合材料电阻焊接装置有效

专利信息
申请号: 201910194838.1 申请日: 2019-03-14
公开(公告)号: CN109910310B 公开(公告)日: 2021-02-02
发明(设计)人: 战强;田新扬;安学锋;陈祥臻 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: B29C65/02 分类号: B29C65/02;B29C65/18
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 塑性 复合材料 电阻 焊接 装置
【说明书】:

本发明公开了一种热塑性复合材料电阻焊接装置。热塑性复合材料电阻焊接装置包括机架、压紧机构、供电机构。所述机架负责固定压紧机构和供电机构,同时支撑热塑性复合材料、焊料及温度传感器的铺放。所述压紧机构可对复合材料和焊料施加压力并进行压力闭环控制。所述供电机构可为多种类型及不同厚度的热塑性复合材料施加电阻热,并配合压紧机构完成电阻焊接。本发明结构简单、安全可靠,焊接过程无需人工干预,焊接效果好。

技术领域

本发明涉及复合材料焊接技术领域,更具体地,涉及一种应用于热塑性复合材料的电阻焊接装置。

背景技术

随着高性能复合材料在航空航天领域中的应用越来越广泛,如何实现其结构有效可靠的连接成为目前行业内关注的焦点。传统飞机蒙皮、前缘等部件多采用热固性复合材料,但其成本高,加工工艺复杂,周期长,且连接时需要通过铆接固定,这种连接技术会产生应力集中,并对部件本身产生整体性破坏。相比热固性材料,热塑性材料自身具有优异的形变能力,强度和韧性高。针对热塑性复合材料这一特性,出现了熔融焊接技术,即通过将焊接件加热熔融并冷却固化的方式实现材料间的焊接成形,这不仅消除了机械紧固件的重量,避免了对焊接部件的结构破坏,而且还缩短了定位和钻孔的时间和成本,热塑性材料已经逐渐取代热固性材料成为当今最具潜力的高性能复合材料之一。

目前热塑性复合材料熔融焊接技术主要有感应焊接、超声波焊接、电阻焊接和激光焊接四种焊接方法。其中电阻焊接因其技术成熟、焊缝质量高、工艺复杂性低而得到了广泛应用,如空客A380机翼前缘焊接,A320后压舱壁焊接等。精确施压、稳压加热是保证高质量焊接接头的关键因素。国内外很多相关领域的研究者提出了解决方案。如有专利(文件号CN1544238、CN104270840A)提出了热塑性复合材料电阻焊接装置及对应焊接方法。但上述专利所述装置在加压过程中无法对加压压力实现闭环控制,从而造成焊接质量不可控,且整个焊接工艺流程所需时间较长,焊接效率低。德国宇航中心(DLR)采用一种“焊接桥”对空客A320的后压曲面舱壁进行电阻焊接,其中压力通过10个气缸施加,但所述装置结构复杂,需要气源,对环境要求较高。

发明内容

本发明的目的就是针对聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等热塑性复合材料,提供一种电阻焊接装置,以形成完整且具有较好力学性能的焊缝,解决热塑性复合材料焊接接头力学性能不一、结合强度差的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:一种热塑性复合材料电阻焊接装置,包括机架、压紧机构、供电机构;所述机架包括左侧支撑梁、横向支撑板、右侧支撑梁、焊接台面、两条挡板、温度传感器接线端子和四个支脚;所述压紧机构包括电机、减速器、电机支撑板、联轴器、两个直线轴承、两根导向光轴、滚珠丝杠、丝杠螺母、压力支撑板、两个压力传感器和压头;所述供电机构共两组,每组包括肘夹、垫高块、螺钉、螺母、上垫片、下垫片、弹簧、锁紧螺母、压紧螺钉、绝缘块和铜电极;

所述机架的左侧支撑梁和右侧支撑梁分别用螺栓固定于焊接台面的左右两端,并相对于焊接台面的前后端面对称;横向支撑板与左侧支撑梁和右侧支撑梁用螺栓紧固,且横向支撑板的左右两端面分别与左侧支撑梁左端面和右侧支撑梁右端面对齐;两条电木制作的挡板用螺钉固定于左侧支撑梁和右侧支撑梁的内侧;四个支脚分别通过螺钉固装于焊接台面下端面四个对角处;所述温度传感器接线端子共五个,沿焊接台面前边水平方向依次排布,并通过螺钉固定于焊接台面边缘;

所述压紧机构的电机通过螺钉与减速器固定,减速器的安装法兰面与电机支撑板上端面固定在一起,并通过四个电机支柱固装在横向支撑板上端面的几何中心处,减速器的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠固定侧轴端固接;两个直线轴承相对于滚珠丝杠对称套装于横向支撑板上,两根导向光轴分别与两个直线轴承配装,且两个导向光轴下端面与压力支撑板上端面紧固;丝杠螺母配装于滚珠丝杠上,并通过螺钉与压力支撑板上端面紧固;两个压力传感器相对于滚珠丝杠对称布置,它们的上端面分别与压力支撑板紧固,它们的下端面分别与压头紧固;

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