一种复合材料用连接件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种复合材料用连接件，该连接件包括固定连接的基板和贯穿杆，第一工件和基板固定连接，贯穿杆穿过第二工件后和第二工件固定连接。通过连接件第一工件和第二工件固定连接，基板的形状能够为平面或者曲面，与第一工件的固定面形状变化趋势一致，使得连接件的可设计性强，可满足不同形式混合连接的需求，因基板和第一工件的连接面积大，使得连接强度提高。

A Connector for Composite Materials

The utility model discloses a connector for composite materials, which comprises a fixed connected substrate and a penetrating rod. The first workpiece and the base plate are fixed connected, and the penetrating rod is fixed connected after passing through the second workpiece and the second workpiece. By fixing the first and second workpieces of the connector, the shape of the base plate can be planar or curved, which is consistent with the changing trend of the shape of the fixed surface of the first workpiece. This makes the connector more designable and can meet the needs of different forms of mixed connection. Because the connecting area of the base plate and the first workpiece is large, the strength of the connection is enhanced.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料用连接件
本技术属于复合材料连接件领域，具体涉及一种复合材料用连接件。
技术介绍
FRP(纤维增强复合材料)主要由增强体和基体构成。复合材料的制孔及连接技术是其应用技术的关键。目前的技术手段主要是，纤维增强体与树脂基体按照预设固化制度及工艺成型，而后进行机加工、装配连接，最终制成各型产品。总体而言，复合材料部件的连接主要有粘接、机械连接、焊接3种。焊接常用于热塑性复合材料的连接，在热固性复合材料焊接领域虽然有摩擦点焊等新兴技术的研究，但仍存在较多问题制约其应用。粘结剂胶接的优势在于减轻结构重量，外观平整光滑，改善疲劳强度，适应性强，最适合薄壁部件的连接，粘接工艺简单，可缩短生产周期。但是胶接亦存在难以克服的问题，粘结剂胶接强度通常在40MPa以内，在安全或强度要求较高的部件制造中，单纯胶接很难满足要求。为了保证结构强度刚度需求，仍需设置机械连接或混合连接。相对于胶接而言，机械连接使用铆钉和螺栓紧固，简单普遍高强；不需表面处理及后续抛光，方便检查、维修、回收及重复拆卸；对环境如温度的影响不敏感。但机械连接也存在重量增加、复材成型后制孔等机加工过程难度大、应力集中等问题，此外部件之间的交迭、高公差的要求、电蚀性也是不得不考虑的关键问题。因此当前复合材料的主要连接方式是合二为一的混合连接。混合连接结合了粘结剂粘接与机械连接的优势，成为复合材料连接技术的热点方向。参见图1，但现有紧固件、连接件多为标准件，虽然成本较低，无法满足高性能、个性化设计的需求，极大地限制了连接方案设计的可选空间，甚至无法完成设计生产任务。复材部件成型、机加工制孔、胶接、机械连接的混合连接设计虽然可提升结构性能与安全性，但也存在步骤繁琐、作业难度大、成本高、连接件形状的制约等问题，现有混合连接多通过制孔、涂胶、胶接、机械连接等繁琐的步骤完成。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种复合材料用连接件。本技术的连接件通过基板和贯穿杆，结合胶接、共固化和机械连接，将被连接件连接。基板的形状跟随被连接件的形状变化，使得连接件的设计性高，连接强度高。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：一种复合材料用连接件，包括：基板和贯穿杆，基板的上表面为第一面板，下表面为第二面板；第一面板和贯穿杆的一端固定连接；连接件连接第一工件和第二工件时，基板和第一工件固定连接；贯穿杆的另一端穿过第二工件，且贯穿杆和第二工件固定连接；第一工件相对第二工件的面为固定面；基板为平面或曲面，与固定面一致。本技术的进一步改进在于：优选的，第一面板和贯穿杆的一端一体成型；基板和第一工件的固定连接方式包括，第二面板和固定面固定连接或整个基板嵌入在第一工件内；第二面板和固定面通过胶接或共固化固定连接；基板通过共固化嵌入在第一工件内。优选的，基板上开设有若干个通孔，每一个通孔的轴线垂直于其开设处基板的面；第一面板和第二面板中的一个或两个面板上的任意方向开设有若干个凹槽；胶接或共固化过程中，通孔内形成柱状粘结剂，凹槽内形成片状粘结剂，片状粘结剂的厚度为0.5-4mm。优选的，第二面板在贯穿杆的固定处开设有定位孔，定位孔从第二面板深入至贯穿杆内部；第一工件上设置有定位凸起，定位凸起和定位孔配合限制基板在第一工件的位置。优选的，贯穿杆和第二工件通过螺纹连接、铆接或弯折结构连接。优选的，第一工件和第二工件通过若干个连接件固定连接；基板的厚度为0.2-20mm。优选的，连接件的材料选用聚合物或金属材料；第一工件和第二工件能够为复合材料或金属。优选的，连接件通过3D打印中的热熔融堆积方法或选域激光粉末烧结方法制备，热熔融堆积方法适用于聚合物材料的制备，选域激光粉末烧结方法适用于金属材料和聚合物材料的制备。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术公开了一种复合材料用连接件，该连接件包括固定连接的基板和贯穿杆，第一工件和基板固定连接，贯穿杆穿过第二工件后和第二工件固定连接。通过连接件，第一工件和第二工件固定连接，基板的形状能够为平面或者曲面，与第一工件的固定面形状变化趋势一致，使得连接件的可设计性强，可满足不同形式混合连接的需求，因基板和第一工件的连接面积大，使得连接强度提高。进一步的，本技术的基板和贯穿杆一体成型，连接强度高；基板能够和第一工件的表面连接，也能够嵌入在第一工件内；当基板和第一工件的表面连接时，通过胶接或共固化连接；当基板嵌入在第一工件内时，通过共固化连接基板和第一工件；本技术的共固化和胶接通过基板实现，克服了传统连接件做共固化或预埋连接件时，占用空间大，层间结合力差，难以实现混合连接的问题。进一步的，本技术的基板上开设有通孔和凹槽，使得胶接和共固化过程中形成柱状或片状的粘结剂，提高了基板与第一工件之间的剪切强度和抗剥离效果，仅用单个连接件即可实现高性能高强度的连接；形成的片状粘结剂的厚度薄，使得连接件的占用体积小；形成的粘结剂导电性差，位于金属与复合材料之间能够阻断电流产生，进而有效避免电化学腐蚀。进一步的，根据被连接件需要的连接处，在第一工件上设置定位凸起，第二面板至贯穿杆开设定位孔，凸起插入定位孔中限制基板在第一工件的位置。进一步的，本技术的贯穿杆和第二工件通过螺纹连接、铆接或弯折结构连接，属于易操作的机械连接方式约束，简化了第二工件与第一工件的连接工艺，连接强度高，使用简便，可避免第一工件和第二工件之间连接时复杂的机加工、装配等繁琐的工艺流程。进一步的，本技术第一工件和第二工件通过若干连接件连接，连接件的使用数量能够根据第一工件和第二工件的大小、尺寸和连接强度需求等因素确定，增强第一工件和第二工件之间的连接力。基板的厚度限制为0.2-20mm，基板厚度就现有连接件而言，薄且选择范围大，具体能够根据第一工件的厚度及第一工件和第二工件的连接强度需求确定。进一步的，本技术的连接件材料能够为聚合物或金属材料，被连接件能够为复合材料或金属，材料选用与制造工艺及设备选择密切相关，生产适应性强，可设计性好。进一步的，本技术的连接件通过3D打印中的热熔融堆积方法(FDM)或选域激光粉末烧结方法(SLS)方法制备，实现连接件快速定制化的制造，步骤简单，材料适用性良好。【附图说明】图1为本技术连接件与第一工件连接状态和现有连接件与第一工件连接状态的结构对比图；图2为贯穿杆为弯折结构的连接件正面方向三维结构示意图；图3为贯穿杆为弯折结构的连接件反面方向三维结构示意图；图4为贯穿杆为螺纹连接的连接件结构示意图；图5为贯穿杆为铆接连接的连接件结构示意图；图6为连接件连接第一工件和第二工件的正面方向三维结构示意图；图7为连接件连接第一工件和第二工件的反面方向三维结构示意图；其中：1-基板；2-贯穿杆；3-第一面板；4-第二面板；5-第一工件；6-第二工件；7-固定面；8-通孔；9-凹槽；10-定位孔。【具体实施方式】下面结合附图对本技术做进一步详细描述：参见图2和图3，本技术公开了一种复合材料用连接件，连接件本体包括基板1和贯穿杆2，基板1的上表面为第一面板3，下表面为第二面板4，第一面板3和贯穿杆2的一端固定连接；第一工件5和第二工件6为被连接件，第一工件5上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料用连接件，其特征在于，包括：基板(1)和贯穿杆(2)，基板(1)的上表面为第一面板(3)，下表面为第二面板(4)；第一面板(3)和贯穿杆(2)的一端固定连接；连接件连接第一工件(5)和第二工件(6)时，基板(1)和第一工件(5)固定连接；贯穿杆(2)的另一端穿过第二工件(6)，且贯穿杆(2)和第二工件(6)固定连接；第一工件(5)相对第二工件(6)的面为固定面(7)；基板(1)为平面或曲面，与固定面(7)一致。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料用连接件，其特征在于，包括：基板(1)和贯穿杆(2)，基板(1)的上表面为第一面板(3)，下表面为第二面板(4)；第一面板(3)和贯穿杆(2)的一端固定连接；连接件连接第一工件(5)和第二工件(6)时，基板(1)和第一工件(5)固定连接；贯穿杆(2)的另一端穿过第二工件(6)，且贯穿杆(2)和第二工件(6)固定连接；第一工件(5)相对第二工件(6)的面为固定面(7)；基板(1)为平面或曲面，与固定面(7)一致。2.根据权利要求1所述的一种复合材料用连接件，其特征在于，第一面板(3)和贯穿杆(2)的一端一体成型；基板(1)和第一工件(5)的固定连接方式包括，第二面板(4)和固定面(7)固定连接或整个基板(1)嵌入在第一工件(5)内；第二面板(4)和固定面(7)通过胶接或共固化固定连接；基板(1)通过共固化嵌入在第一工件(5)内。3.根据权利要求2所述的一种复合材料用连接件，其特征在于，基板(1)上开设有若干个通孔(8)，每一个通孔(8)的轴线垂直于其开设处基板(1)的面；第一面板(3)和第二面板(4)中的一个或两个面板上的任意方向开设有若干个凹槽(9)；胶接或共固化过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建民，吴华英，成勇，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61