[发明专利]纤维复合材料连接孔周边的增强及其制备方案

说明书

本发明公开了一种纤维复合材料连接孔周边的增强及其制备方案，包括叠加铺层中连接孔是采用锥头轴杆穿孔，连接孔沿复合材料板材边沿方向部分的丝束剪断后再补强，锥头轴杆穿孔过程中采用左右转动和压板振动相结合的方案，锥头轴杆穿孔完成后在其中放置套筒，之后加温固化的技术方案，锥头轴杆穿孔使纤维丝束向连接孔周边两侧分开并加强在两侧，连接孔周边的丝束向开口处延伸，使受力分散，而丝束开口处受上下丝层的不同方向的丝层和基材固定，减少了产生疲劳及裂缝的可能性，还可减少连接孔数量，也减少了耗材，延长了部件的使用寿命，省去了维修、更换部件耗费的时间及费用，使安全得到保障。

技术领域

本发明涉及一种以纤维增强的复合材料连接孔的制造，尤其是一种以纤维增强，塑料或金属为基材的复合材料板材连接孔周边増强及制备技术。

背景技术

现有以纤维增强的复合材料板材的机械连接方式，主要是采用钻孔，通过孔洞进行铆接或螺栓连接。例如，公告号为CN205086002U 的中国实用新型专利，公开了“一种蜂窝碳纤维复合材料连接件”，解决现有工业机器人末端连接件重量大，增加了额外负载，有效载荷利用率低，应用成本高的问题，进而提出一种蜂窝碳纤维复合材料连接件。其通过上碳纤维层、蜂窝层、下碳纤维层、两组铆接衬环之间通过多个空心铆钉铆接。 此种通过铆接方式或其它的螺栓连接方式，都不能解决孔洞周边容易产生疲劳及出现裂缝的问题，因钻孔方式将孔洞部分的纤维丝除去、经过孔洞部分的丝束全部断掉，增加了钻孔周边丝束的受力，导致孔洞周边容易产生疲劳及容易出现裂缝的问题，上述问题造成维修、更换部件而耗费时间，增加费用及造成安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术中以纤维增强的复合材料板材，包括平面板材、曲面板材，板材中连接孔的钻孔方式使孔洞周边容易产生疲劳及裂缝问题，本发明提供一种采用锥头轴杆穿孔方案，使纤维丝在穿孔过程中向孔洞两侧分开并加强在两侧，纤维丝的丝束由孔洞两侧形成开口并向开口处延伸，受力也从孔洞边向开口处延伸分散，开口处受上下丝层不同方向的丝层和基材的固定，减少了产生疲劳及裂缝的可能性。连接孔周边产生了叠层凸缘，通过在复合材料板材一面采用模具设置凹槽，控制叠层凸缘直径与厚度，有凸缘的一面与主体结构或框架相连接，另一面是平面，对产品几乎无影响。本发明解决了钻孔的孔洞周边容易产生疲劳及裂缝的缺陷问题，增强了连接孔周边的承受力，延长了部件的使用寿命，省去了维修、更换部件需耗费时间及增加的费用，使安全得到保障。

本发明纤维复合材料连接孔周边的增强及其制备方案，包括纤维增强，塑料或金属为基材的复合材料板材，板材包括平面板材、曲面板材，其特征在于所述的复合材料板材的连接孔（1）周边的加强方案，加强方案是板材的纤维丝层铺层过程中开始进行，是纤维丝层预浸或涂抹基材后进行叠加铺层，铺层至板材边沿（5）附近设置连接孔（1）的位置，将沿板材边沿（5）方向相临两个连接孔（1）中间距离位置，按连接孔（1）的直径宽度丝束剪断，再在剪断位置（15）补强，在设置的各个连接孔（1）位置通过锥头轴杆（12）进行穿孔，穿孔完成后，在孔中放置套筒（6），在后续的固化中，套筒（6）使连接孔（1）不变形。

上述的剪断位置（15）补强，补强丝层条（11）采用宽度与剪断宽度相同，长度是两个相临的连接孔（1）的丝束开口处（3）的中间距离长度。

上述的锥头轴杆（12）穿孔，包括单个穿孔，多个一组穿孔，多组穿孔。

上述的锥头轴杆（12）穿孔，锥头轴杆（12）可左右转动，还包括附加压板（13），压板（13）中有压板孔（14），通过压板（13）振动和锥头轴杆（12）左右转动增加穿孔周边丝束蠕变移动。

上述的锥头轴杆（12）穿孔，在穿孔过程中，孔洞周边的丝束产生挤压凸起，采用在模具上设置圆型凹槽，圆型凹槽的直径宽度等于连接孔两端丝束(2)的丝束开口处(3)之间的距离，凹槽的直径宽度和厚度根据产品情况自由设定。