[发明专利]复合材料斜面夹层结构连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种斜面夹层结构连接方法，具体涉及一种复合材料斜面夹层结构连接方法。

背景技术

大型飞机的研制已被列入中国中长期科技发展规划。飞机性能的不断提高一直与采用性能优异的新材料密切相关，一代飞机，一代材料。为了实现现代高速飞机减轻结构重量和提高使用寿命的要求，比强度大、比刚度高的复合材料用量逐渐增加。高速飞机的机翼、安定面和操纵面的特点是纵向厚度较低，横截面呈斜面形状。为了达到相应的强度和特殊要求，许多结构采用了斜面夹层结构的设计形式，如图1所示。传统的连接方式有压铆和锤铆两种方式。由于结构为斜面形式，压铆导致复合材料蒙皮的钉孔部位会出现不同程度的分层损伤，分层率高，可靠性差。复合材料的连接是尽量限制锤铆方式的，因为锤铆带来的复合材料损伤更严重。采用新型的无锤击过程的抽芯铆接时，不能形成双面埋头结构，因此也无法实现斜面夹层结构的高质量连接。目前新型的电磁铆接被认为是连接斜面结构的有效方式，但由于电磁铆接本身还是冲击铆接，不可避免的对复合材料蒙皮带来损伤。因此，开发出适合斜面夹层结构连接，且无冲击无损伤的新方法显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的复合材料斜面夹层结构连接方法对复合材料带来了冲击和损伤的问题，进而提供一种复合材料斜面夹层结构连接方法。

本发明的技术方案是：复合材料斜面夹层结构连接方法的具体步骤为：

步骤一、将高温母相状态下的记忆合金棒材加工成双面埋头铆钉2，双面埋头铆钉2的形状与斜面夹层连接部位孔1的形状一致；所述高温为30～200摄氏度；

步骤二、在低温马氏体状态下，将双面埋头铆钉2的一端沉头2-1形变成拉直状，形成单面埋头铆钉3，使形成的单面埋头铆钉3中成拉直状的直头3-1能穿过斜面夹层连接部位孔1；所述低温为-100～0摄氏度；

步骤三、将单面埋头铆钉3插入斜面夹层连接部位孔1；

步骤四、对单面埋头铆钉3进行加热，加热温度达到高温母相状态下的温度，单面埋头铆钉3恢复为高温母相状态的双面埋头铆钉2实现复合材料斜面夹层结构连接。

本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明的复合材料斜面夹层结构连接方法中采用了记忆合金埋头铆钉，形状记忆合金在低温马氏体状态下可任意塑性变形，当温度升高到某一温度时，形状记忆合金立即恢复到原来的无畸变时的原始形状，此时马氏体也逆转变到高温母相状态，这就是“形状记忆效应”。形状记忆合金在实现形状记忆效应这个独特的功能过程中无冲击，有效抑制其他连接方式伴随的冲击给复合材料连接带来的损伤。

附图说明

图1是复合材料斜面夹层结构示意图，图2是双面埋头铆钉的结构示意图，图3是图2的双面埋头铆钉形变为单面埋头铆钉的状态图，图4是单面埋头铆钉插入斜面夹层连接部位孔的结构示意图，图5是单面埋头铆钉恢复为高温母相状态的双面埋头铆钉实现复合材料斜面夹层结构连接的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图2至图5说明本实施方式，本实施方式的复合材料斜面夹层结构连接方法的具体步骤为：

步骤一、将高温母相状态下的记忆合金棒材加工成双面埋头铆钉2，双面埋头铆钉2的形状与斜面夹层连接部位孔1的形状一致；所述高温为30～200摄氏度；

步骤二、在低温马氏体状态下，将双面埋头铆钉2的一端沉头2-1形变成拉直状，形成单面埋头铆钉3，使形成的单面埋头铆钉3中成拉直状的直头3-1能穿过斜面夹层连接部位孔1；所述低温为-100～0摄氏度；

步骤三、将单面埋头铆钉3插入斜面夹层连接部位孔1；

步骤四、对单面埋头铆钉3进行加热，加热温度达到高温母相状态下的温度，单面埋头铆钉3恢复为高温母相状态的双面埋头铆钉2实现复合材料斜面夹层结构连接。

本实施方式的步骤一中双面埋头铆钉2的一端沉头形变成拉直状，形变后成拉直状的直头的横截面可以与钉杆的横截面相同，形成一种直头和钉杆横截面相同的单面埋头铆钉。

具体实施方式二：本实施方式的步骤一中，记忆合金为TiNi记忆合金或铁基记忆合金。TiNi记忆合金具有可靠性好、强度高、稳定性好、记忆重复性强和寿命长的优点；铁基记忆合金具有成本低、导热率高和易加工的优点。其它步骤与具体实施方式一相同。