[发明专利]金属与热塑复材接合及再成形方法

说明书

本发明公开了一种金属与热塑复材接合及再成形方法，其步骤包含：提供一热塑性复合材料件，其一表面包括一第一区域；叠合固定一金属件于热塑性复合材料件之上，金属件包括一搭抵于第一区域的接合区域；快速升温接合区域与第一区域的叠合区域至一接合温度；将加热后的热塑性复合材料件与金属件快速置入涵盖第一区域、接合区域的模具内合模成形为金属与热塑复材接合再成形件；再自模具取出金属与热塑复材接合再成形件；加热热源为灯源时，可在灯源与其面对的金属件之间设置一热量调节隔墙，借以调节对金属件的加热热量；据此以使金属与热塑性复合材料接合成形，达到提升纤维强化复合材料的局部机械性能，增进压缩强度、耐磨耗及整体尺寸精度稳定性。

技术领域

本发明是有关于一种金属与热塑复材接合成形的方法，尤其是指一种应用对该金属辐射加热后软化热塑复材，再以模具压合成形的金属与热塑复材接合及再成形方法。

背景技术

热塑性复合材料(Fiber Reinforced Thermoplastic，FRTP)拥有韧性高、耐冲击性能佳、制造周期短、耐化学性能优异、吸湿率低、预浸料保存方便而且无使用时间的限制，在加工方面而言又可以重复加工。

热塑性复合材料已经迅速得到了认可，它可以替代很多材料，如压铸件、金属组装件、市场中的传统塑料，包括工业设备、汽车、消费品等。高冲击强度、更好的表面质量、低产品报废率、在高温和零下温度环境中的高刚性、在严酷环境和恒定载荷下的抗蠕变性使热塑性复合材料市场比热固性和金属材料市场更加有利可图。性价比的优势让热塑性复合材料在航空航天与国防、交通运输、电气电子行业更具吸引力。

随着印度、巴西、中国等国家的工业化快速发展，经济迅速回升，由于交通运输、消费品和电气电子工业的高需求，热塑性复合材料的需求量正在增加。由于快速的城市化进程和中产及上中产阶级人口的增加，热塑性复合材料在新兴国家的交通、电气电子、消费品、航空航天和国防工业的应用也正以很高的速率在增长。

亚太地区有望在未来五年内达到最高的增长率，这是由于中国、印度和其他国家的经济增长将导致热塑性复合材料需求量的增长。全球热塑性复合材料市场的增长主要源自于汽车、航空航天和电气电子行业需求的增加。

中国有望在未来五年里推动亚太地区的热塑性复合材料市场。中国热塑性复合材料市场的显著发展源自于制造业的强劲增长。

印度的中产阶级人口和工业化的增长为热塑性复合材料市场的发展提供了广阔的空间和机会。2014年，交通运输应用主导了整个热塑性复合材料市场的规模。

在未来五年内，交通运输和航空航天与国防工业对热塑性复合材料市场的需求有望增加，这是由于热塑性复合材料日益渗透到商用飞机中，例如湾流航空G650、空客A320商用喷气式飞机和空客A350宽体客机。

由于燃油成本的增加，轻质复合材料需求的主要驱动力来自于对燃油效率的日益强调，航空航天工业将需要轻质复合材料来实现可持续发展。与其他用于飞机构件的传统材料诸如钢、铝和钛相比，热塑性复合材料提供的主要益处是减重和更为简化的装配工序。

由于美国汽车制造商致力于达到公司平均燃料经济性（CAFÉ）标准，到2017年达到36.6mpg，到2025年达到54.5mpg，汽车轻量化成为了一个主要的策略。在汽车中使用热塑性复合材料有助于制造商以优化的里程实现燃料效率的目标。赛车和高性能汽车零部件如底盘、引擎罩、车轮、顶棚等对热塑性复合材料的使用在增加，这是热塑性复合材料向交通工业加速渗透的驱动因素之一。很短的制件成型周期和高冲击强度正在推动热塑性复合材料向这些用途的渗透。

现有含有热塑性树脂的纤维强化复合材料取代金属时，该复合材料的机械性能例如压缩强度(compression strength)与耐磨损性(abrasion resistance)并不如金属佳，尤其是将此复合材料制成需施力以作机械式弯折的对象，该复合材料易因反复施力折动而不断被磨损，致使对象功能性及耐用性不佳，使其所应用的范围受到限制。