[发明专利]一种提高纤维增强型树脂基复合材料回填式摩擦点焊焊接强度的方法

说明书

一种提高纤维增强型树脂基复合材料回填式摩擦点焊焊接强度的方法，属于焊接技术领域。本发明解决了现有的使用回填式摩擦点焊焊接纤维增强型树脂基复合材料时，存在由于回填不充分产生空隙、孔洞的缺陷，以及降低破碎纤维的成核作用，从而降低焊缝强度的问题。具体步骤为：待焊材料清洗；待焊材料装夹；反置导能筋：将导能筋置于上基板的搭接区域的上端面上，导能筋为纤维增强型树脂基复合材料；导能筋在焊接过程中提供树脂，填充待焊材料内的空隙，附着破碎的纤维增强结晶性，增加接头体系的树脂含量，促进树脂的回填作用；同时，增加树脂含量发挥弥散纤维的成核作用；本发明应用于纤维增强型树脂基复合材料的回填式摩擦点焊焊接。

技术领域

本发明涉及一种摩擦点焊的方法，具体涉及一种提高纤维增强型树脂基复合材料回填式摩擦点焊焊接强度的方法，属于焊接技术领域。

背景技术

随着汽车制造、船舶、航空航天等领域的不断发展，对于减轻结构重量、节约经济成本、保证产品安全性能的要求越来越高，通过采用纤维增强型树脂基复合材料代替钢铁的方法，可以在满足结构强韧性、耐疲劳性等前提下，尽可能多的降低重量，符合结构轻质轻量化的目标。其中，回填式摩擦点焊是适合连接纤维增强型树脂基复合材料的方法之一，具有焊缝综合力学性能优异、设备结构简单、生产效率高等优势。然而，使用回填式摩擦点焊焊接纤维增强型树脂基复合材料时，由于复合材料本身树脂含量较低，在回填阶段由于树脂量不足而导致回填不充分，进而产生空隙、孔洞等缺陷，另外，树脂含量的不足也会降低破碎纤维的成核作用，从而在一定程度上降低了焊缝强度。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明为了解决现有的使用回填式摩擦点焊焊接纤维增强型树脂基复合材料时，存在由于回填不充分产生空隙、孔洞的缺陷，以及降低破碎纤维的成核作用，从而降低焊缝强度的问题，进而设计了一种提高纤维增强型树脂基复合材料回填式摩擦点焊焊接强度的方法。

本发明所采取的方案为：一种提高纤维增强型树脂基复合材料回填式摩擦点焊焊接强度的方法，具体步骤为：

步骤一、待焊材料清洗：用丙酮或酒精擦拭上基板和下基板的表面，去除粉尘；所述上基板和下基板均为纤维增强型树脂基复合材料；

步骤二、待焊材料装夹：将上基板和下基板上下搭接设置，并用夹具将上基板和下基板装夹在工作台上；

步骤三、反置导能筋：将导能筋置于上基板的搭接区域的上端面上，导能筋为树脂基体；导能筋在焊接过程中提供树脂，填充待焊材料内的空隙，附着破碎的纤维增强结晶性，增加接头体系的树脂含量，促进树脂的回填作用；同时，增加树脂含量发挥弥散纤维的成核作用；

步骤四、回填式摩擦点焊：分为扎入阶段、中间停留阶段、回填阶段和撤离阶段，具体为：搅拌套由上到下扎入待焊材料，利用搅拌摩擦作用使树脂基体熔化、纤维机械咬合互锁，最终由树脂进行回填凹陷，经过冷却凝固后得到表面平整，综合力学性能良好的焊点。

进一步地：步骤一中，纤维增强型树脂基复合材料为碳纤维增强的树脂基复合材料或玻璃纤维增强的树脂基复合材料；树脂基体为热塑性材料，具体是PC、PEEK、PEI、ABS、BMI、PPS、PMMA、PET或EPOXY。

进一步地：步骤一中，上基板和下基板的厚度均为0.5mm-5mm。

进一步地：步骤三中，导能筋与上基板为一体式结构或者分体式结构，使用夹具固定时，若导能筋与上基板为一体式，则只需固定上基板即可；若为分体式，则上基板与导能筋分别固定。