风冷和导热板对CF/PPS复合材料自感应焊接的影响

发布时间：2021-09-24 04:11

　　随着热塑性复合材料在飞机上的用量日趋增多,感应焊接作为未来热塑性结构件连接技术的最重要发展方向而倍受重视。感应焊接技术目前存在的主要问题在于焊接过程中最高温度面难以锁定于焊接面,而常位于更靠近线圈的表面附近。本文针对连续碳纤维增强聚苯硫醚（CF/PPS）层合板,研究了空气喷嘴和陶瓷导热板对于CF/PPS复合材料感应焊接过程的影响规律。结果表明,空气喷嘴和导热板的使用均可以有效地降低焊接过程中层合板上表面的温度,避免靠近线圈的上表面树脂在焊接过程中发生高温熔融或降解,从而保证CF/PPS自感应接头的外观完整性。此外,本文研究了单向预浸料制备的CF/PPS层合板进行自感应焊接的可行性。结果表明,由0°和90°交替铺层的CF/PPS层合板由于内部存在交流导电回路,可在低频高功率条件下实现自感应焊接。 

【文章来源】：复合材料科学与工程. 2020,(10)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

引入导热板制备的CF/PPS自感应焊接接头宏观形貌

图9 引入导热板制备的CF/PPS自感应焊接接头宏观形貌与引入空气喷嘴相比,陶瓷导热板的使用具备以下两项优势:第一,不需要增加额外实验部件,简化实验装置和操作方案;第二,陶瓷导热板对于CF/PPS层合板来说,不仅能够有效地传导热量,也能对焊接接头起到施加压力的作用,保证CF/PPS接头在焊接过程中受压更均匀,从而进一步提高接头的单搭接剪切强度以及接头外观完整性。然而,导热板的使用也存在一定缺陷——由于陶瓷板本身温度较低,使用过程中焊接面和上表面温度梯度较大,导致焊接面的升温速率下降,从而降低了感应加热效率;此外,陶瓷导热板脆性较大,焊接过程中使用压辊施压的方式容易导致导热板碎裂,因此需要采用真空袋施压,但是真空袋施压无法实现连续焊接。

在焊接功率为80%、90%和100%,感应加热时间为100 s的条件下,不额外引入感应植入层,对0°和90°交替铺层制备得到的CF/PPS层合板进行自感应焊接,由于感应加热过程中层合板上表面温度始终低于焊接面温度,制备得到的感应接头外观形貌良好(图13),没有出现由于表面温度过高引起的板材分层现象或接头边缘树脂挤出现象。此外,对于全0°方向铺层制备的CF/PPS层合板,由于层合板内部缺乏闭合的导电回路,无法在交变磁场中产生感应涡流,因此在低频(20 kHz)条件下,即使将焊接功率控制在最大值,层合板焊接面也无法升温至PPS熔融温度,基本无法进行自感应焊接。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]感应焊接技术在民用飞机热塑性复合材料中的应用[J]. 袁协尧,杨洋,见雪珍,徐捷,刘卫平.  玻璃钢/复合材料. 2017(05)
[3]先进树脂基复合材料技术发展及应用现状[J]. 陈祥宝,张宝艳,邢丽英.  中国材料进展. 2009(06)
[4]高性能热塑性复合材料在航空航天工业中的应用[J]. 董雨达,陈宏章.  玻璃钢/复合材料. 1993(01)



本文编号：3407069