[发明专利]用于长纤维增强热塑性复合材料与异种材料的点连接方法

权利要求书

1.一种用于长纤维增强热塑性复合材料与异种材料的点连接方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一：在长纤维增强热塑性复合材料表面预制有圆柱形凸台，将与长纤维增强热塑性复合材料连接的异种材料上表面开设内壁带有螺纹的圆台形孔；

步骤二：将待连接零件置于工作台上，长纤维增强热塑性复合材料作为上板，与长纤维增强热塑性复合材料连接的异种材料作为下板，使用夹具进行固定并在下板底面放置超声变幅杆，此时保持无针搅拌头与上板中圆柱形凸台的上表面接触；

步骤三：驱动外部辅助静止轴肩向下移动，直至与上板接触；

步骤四：启动超声系统对待连接材料预热5s至30min，超声振动功率为60～2000W，振幅为15～55μm；

步骤五：预热结束后驱动无针搅拌头以50～8000rpm的速度转动，并以0.1～10mm/min的速度下扎，下扎量不大于圆柱形凸台高度，达到下扎量后只保持旋转运动并停留1～120s进行焊接；

步骤六：焊接结束后，将无针搅拌头及外部辅助静止轴肩上移，关闭超声系统，待试件冷却至室温后取下。

2.根据权利要求1所述的用于长纤维增强热塑性复合材料与异种材料的点连接方法，其特征在于：所述无针搅拌头直径大于凸台直径1～50mm，圆柱形凸台的高度为0.5～20mm。

3.根据权利要求1所述的用于长纤维增强热塑性复合材料与异种材料的点连接方法，其特征在于：所述步骤一中的圆台形孔的上底直径为无针搅拌头直径的5～70％，圆台形孔下底直径为无针搅拌头直径的5～80％，圆台形孔上底面积小于下底面积，以便于增加接头的抗弯曲能力。

4.根据权利要求3所述的用于长纤维增强热塑性复合材料与异种材料的点连接方法，其特征在于：所述圆台形孔均匀分布于点焊区，以提高接头的抗扭转能力，具体数量根据需要进行设计。

5.根据权利要求1所述的用于长纤维增强热塑性复合材料与异种材料的点连接方法，其特征在于：所述预制圆柱形凸台的体积大于下板多圆台形孔的总体积，以保证下板多圆台孔可以得到充分填充，同时获得表面质量高的焊接接头。

6.根据权利要求1所述的用于长纤维增强热塑性复合材料与异种材料的点连接方法，其特征在于：所述下板材料可以为金属、陶瓷、热塑性聚合物、热固性聚合物或木质材料。

7.根据权利要求1所述的用于长纤维增强热塑性复合材料与异种材料的点连接方法，其特征在于：所述方法还可以用于短纤维增强热塑性复合材料、颗粒增强热塑性复合材料、热塑性聚合物材料与异种材料的连接。