[发明专利]一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法

权利要求书

1.一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：构建热塑性复合材料层合板：以热塑性树脂基复合材料为基体，碳纤维或玻璃纤维等作为增强材料，制成预浸料，经模压成型工艺，制成热塑性复合材料层合板；

步骤(2)：构建热塑性树脂基复合材料感应焊接接头结构：将两层热塑性树脂薄膜分别置于金属植入体加热元件两侧，将该结构封装之后置于待焊接热塑性复合材料层合板接头区域；

步骤(3)：超声辅助热塑性树脂基复合材料的感应焊接：接通电源，调整电流和电压，对金属植入体加热元件进行加热，记录焊接时间；焊接过程中同时施加超声振动；超声振动结束后，通过超声换能器在焊接区域上方施加压力；冷却之后，获得热塑性树脂基复合材料感应焊接接头。

2.根据权利要求1所述的一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的模压成型工艺具体为将预浸料放置在模具中，然后放置在模压机内进行模压成型；

所述模压成型工艺具体为：在室温下以2-5℃/min的升温速率升温至300-500℃，然后在0.5-2MPa压力下维持80-100min，最后打开模压机箱门自然冷却降温，降温过程维持压力在1-1.5MPa，制成热塑性复合材料层合板。

3.根据权利要求1所述的一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的增强材料为无机颗粒、晶须、短纤维或连续纤维中的一种或几种；所述的短纤维或连续纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、PBO纤维、玄武岩纤维中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中热塑性树脂基复合材料包括聚碳酸酯(PC)，聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，尼龙(PA)，聚苯硫醚(PPS)，聚醚酰亚胺(PEI)，聚醚酮(PEK)，聚醚醚酮(PEKK)，聚醚醚酮(PEEK)，聚芳醚腈(PEN)，含酞侧基聚醚酮(PEK-C)，含酞侧基聚醚砜(PEK-S)，含杂萘联苯结构聚芳醚砜酮(PPESK)中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的封装是指将热塑性树脂薄膜平铺放置在金属植入体加热元件两侧进行组合。

6.根据权利要求1所述的一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(2)中热塑性树脂薄膜选用与热塑性树脂基复合材料一致或极性相近的热塑性树脂，包括聚碳酸酯(PC)，聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，尼龙(PA)，聚苯硫醚(PPS)，聚醚酰亚胺(PEI)，聚醚酮(PEK)，聚醚醚酮(PEKK)，聚醚醚酮(PEEK)，聚芳醚腈(PEN)，含酞侧基聚醚酮(PEK-C)，含酞侧基聚醚砜(PEK-S)，含杂萘联苯结构聚芳醚砜酮(PPESK)中的一种；所述热塑性树脂薄膜的薄膜厚度为0.1～0.3mm。

7.根据权利要求1所述的一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中焊接温度为160～500℃，所述焊接时间为10～300s。

8.根据权利要求1所述的一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中超声振动频率为10～100千赫兹，超声振幅为2-100μm，引入超声振动时间为0.5～60s。

9.根据权利要求1所述的一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中超声振动过程结束后，超声换能器在焊接区域上方施加的压力为0.1～0.5MPa。

10.根据权利要求1所述的一种超声辅助感应焊接热塑性树脂基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中金属植入体加热元件包含不锈钢网、镍铬合金丝网、铁铬铝合金丝网、镍铜合金丝网、碳纤维织布、碳纤维束中的一种。