[发明专利]一种热塑性复合材料与金属的连接方法

摘要

本发明涉及异种材料的连接领域。一种热塑性复合材料与金属的连接方法，包括如下步骤：步骤一、将待焊金属件与待焊热塑性复合材料件的待焊面进行粗化处理；步骤二、将待焊金属件与待焊热塑性复合材料件拼接在一起并固定；步骤三、将感应加热装置置于焊接区域上方；步骤四、利用线圈端部磁场在金属件中产生的感应电流对金属件进行加热，使得热塑性复合材料中基体树脂吸收热量熔化；步骤五、启动感应加热装置，将感应加热装置的线圈沿焊接方向移动，熔融的基体树脂冷却并与金属件形成接头，实现热塑性复合材料与金属的连续焊接。该方法具有加速速度快，设备简单，能应用于大型、形状复杂的三维曲面构件的焊接，同时避免了使用电磁敏感材料。

主权项

1.一种热塑性复合材料与金属的连接方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、将待焊金属件与待焊热塑性复合材料件的待焊面进行粗化处理，清洗干净并干燥；步骤二、将待焊金属件与待焊热塑性复合材料件拼接在一起并固定，然后置于焊接区域；步骤三、将感应加热装置置于焊接区域上方，根据计算公式：确定感应电流在金属件中趋肤深度，其中δ为趋肤深度，单位mm；ρ为金属的电阻率，单位Ω·cm；μ_r为金属的相对磁导率；f为电源的电流频率，单位Hz；当金属件位于近线圈侧时，由感应电流趋肤效应可知感应电流集中在金属件的上表面，因此应使得趋肤深度δ＞金属件厚度t，从而感应电流在金属件中产生的热量可传递到热塑性复合材料件表面；当热塑性复合材料件位于近线圈侧时，由感应电流的趋肤效应可知感应电流集中在金属件的上表面，因此应使得趋肤深度δ＜金属件的厚度t，使得感应电流集中在金属件表面，提高热塑性复合材料的升温速率；步骤四、设置感应加热装置的电流频率和线圈匝数，电流频率在50Hz～100kHz之间，线圈匝数在10匝～40匝之间，利用线圈端部磁场在金属件中产生的感应电流对金属件进行加热，使得热塑性复合材料中基体树脂吸收热量熔化；步骤五、启动感应加热装置，以10mm/min～1000mm/min的焊接速度将感应加热装置的线圈沿焊接方向移动，熔融的基体树脂冷却并与金属件形成接头，实现热塑性复合材料与金属的连续焊接。