[发明专利]一种复合材料壳板与金属构件的连接方法

说明书

【技术领域】                                             

本发明属于异种材料连接技术领域，涉及一种纤维增强树脂基复合材料壳板与金属构件的连接方法，尤其是涉及一种船用纤维增强树脂基复合材料壳板与金属构件的连接方法。

【背景技术】

公知的，纤维增强树脂基复合材料具有质轻高强、绝缘抗磁、隔振降噪、耐腐蚀等诸多优点，广泛应用于航空、航天、船舶、能源等诸多工程领域，在纤维增强树脂基复合材料的应用中，尤其是一些对结构性能要求较高的场合，复合材料通常与金属构件结合使用，复合材料作为壳板（又称面板、蒙皮等），金属构件作为骨架，纤维增强树脂基复合材料壳板与金属骨架之间通过紧固件连接，由于不同材料之间的性能差异，连接部位通常处于失配状态，因此复合材料壳板与金属骨架的连接部位是整个结构的薄弱点，也是研究人员重点研究对象。

结合附图1和附图2所示的两种常规的应用广泛的复合材料壳板与金属骨架的连接结构形式，在附图1中所示的内部含填充材料的复合材料壳板A结构，现有的连接方法是：在完成金属骨架A（3）和金属耳板A（2）的加工以及填充材料A（5）的成型后，直接在其表面成型复合材料壳板A（1），完成复合材料壳板A（1）成型后，在复合材料壳板A（1）与金属骨架A（3）相接处进行配钻、窝孔，并在螺栓A（4）表面涂抹结构胶，拧入已配钻好的螺孔中，固化结构胶，完成复合材料壳板A（1）与金属骨架A（3）之间的连接；在附图2中所示的内部无填充材料的复合材料壳板A结构，现有的连接方法是：预先加工金属骨架A（3）及金属耳板A（2），并按照金属骨架A（3）的线性，设计并加工模具，在模具上成型复合材料壳板A（1），随后将复合材料壳板A（1）预安装在金属骨架A（3）上，最后在在复合材料壳板A（1）与金属骨架A（3）相接处进行配钻、窝孔，并在螺栓A（4）表面涂抹结构胶，拧入已配钻好的螺孔中，固化结构胶，完成复合材料壳板A（1）与金属骨架A（3）之间的连接；以上两种连接方法都都需要在合材料壳板A（1）与金属骨架A（3）相接处进行配钻、窝孔，同时用结构胶进行粘接，在配钻和窝孔过程中，由于复合材料并不是透明的，因此需要一些特别的光照和无损检测来进行定位，准确定位有一定的难度和复杂性，容易出现螺孔落在了金属骨架的边缘或是金属骨架的旁边，达不到连接的效果；而且在窝孔过程中，需要非常精细的工具，窝孔尺寸与外形也很难与螺栓或紧固件的外形一致，而且由于复合材料层间性能差，模量偏低的原因，窝孔过程中非常容易造成复合材料壳板A（1）出现分层和发白等损伤现象，导致复合材料壳板A（1）与金属骨架A（3）连接处的性能下降；采用的结构胶的涂抹方式、强度以及与复合材料壳板的匹配性对复合材料壳板与金属骨架的连接可靠性也有较大的影响，从而降低了复合材料壳板与金属骨架的连接可靠性。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种复合材料壳板与金属构件的连接方法，本发明提高了纤维增强树脂基复合材料壳板与金属构件的连接的质量一致性和结构可靠性，采用本发明的方法获得的连接结构的挤压剪切应力提高20%以上，拉脱应力提高10%以上。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合材料壳板与金属构件的连接方法，所述方法具体操作步骤如下：

1）备料：预先加工好金属骨架B和金属耳板B，进一步在加工好的金属骨架B的内部设置填充材料B；

2）在上述步骤的基础上，在金属耳板B上面的中部钻孔并攻丝；

3）在上述步骤的基础上，将螺栓的螺杆部分涂抹环氧胶黏剂，然后拧入金属骨架B上已钻好并且完成攻丝的螺孔中，螺栓露出在金属骨架上面的高度小于铺层的厚度为0.5mm～6mm，用丙酮将暴露的螺栓上的胶黏剂擦拭干净并室温固化；

4）在上述步骤的基础上，根据复合材料壳板B的厚度以及所需制品的尺寸，决定干态纤维织物的层数以及尺寸，将干态纤维织物进行裁剪为设计尺寸的尺寸；

5）在上述步骤的基础上，逐层将干态纤维织物平铺在内部有填充材料的金属骨架B的上面，直至完成铺覆后在干态纤维织物铺覆层的上面铺放导流介质；

6）在上述步骤的基础上，对整个模型进行密封，并采用复合材料液体成型工艺或热压罐成型工艺；

7）在上述步骤的基础上，制品初步在室温下固化后，去除密封层和导流介质后再次固化，打磨表面，获得制品。

所述的复合材料壳板与金属构件的连接方法，所述导流介质为透气毡、脱模布、隔离膜或吸胶毡。