一种金属与热塑性复合材料铆焊一体式摩擦点焊方法技术

本发明专利技术提供了一种金属与热塑性复合材料铆焊一体式摩擦点焊方法，包括以下步骤：S1、连接体材质的选取：连接体的材质与被焊热塑性复合材料的材质相同；S2、开预置孔；S3、多孔金属氧化层制备：在被焊金属表面制备多孔金属氧化层；S4、确定连接体的尺寸；S5、装夹和定位：将热塑性复合材料作为下板，而金属为上板，采用夹具将其安装固定，消除两板之间的间隙误差；对连接体和预置孔定位，使预置孔与连接体的轴线重合；S6、焊接。本发明专利技术所述的一种金属与热塑性复合材料铆焊一体式摩擦点焊方法，能够实现金属与热塑性复合材料连接时工艺周期短、不会产生应力集中，生产工艺简单和无气孔缺陷。

A Riveting and Welding Integrated Friction Spot Welding Method for Metal and Thermoplastic Composites

【技术实现步骤摘要】
一种金属与热塑性复合材料铆焊一体式摩擦点焊方法
本专利技术属于焊接
，尤其是涉及一种金属与热塑性复合材料铆焊一体式摩擦点焊方法。
技术介绍
由于现代经济严重依赖于石化能源的消耗，因此导致能源供应日趋紧张、环境压力加剧。经济社会的发展要求节能减排，而汽车轻量化是我国节能减排战略环节中较为重要的一部分，其中轻量化应用新材料包括铝合金、镁合金、钛合金、高性能热塑性树脂基复合材料、多孔发泡及复合材料等。其中，金属与热塑性复合材料的连接受到广泛的关注。目前，聚合物及其复合材料的连接受到学者广泛关注，主要分为胶接、机械连接和焊接。一般而言，机械连接操作相对简单，但在连接部位易出现应力集中，降低可靠性，且连接件使接头重量增加，不利于轻量化设计；胶接工艺相对成熟，但胶接的工艺周期长，接头抗冲击、抗疲劳和耐湿热等性能不足，降低接头使用性能。目前，连接金属与热塑性复合材料的焊接方法主要包含超声焊，激光焊和搅拌摩擦点焊等。超声焊导能筋制作困难且焊件尺寸小，仅适用于薄壁结构；激光焊对待焊工件的透光性要求较高，且连接界面易导致气泡缺陷，减小界面连接面积，降低接头强度；此外，搅拌摩擦点焊连接时间较长，最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属与热塑性复合材料铆焊一体式摩擦点焊方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：S1、连接体材质的选取：连接体的材质与被焊热塑性复合材料的材质相同；S2、开预置孔：根据设计图纸要求，在被焊金属上打一定位孔，将定位孔扩为通孔且直径为d4，将通孔的上表面扩为锥孔且锥孔大径端直径为d3，锥孔的大径端直径d3大于通孔直径d4，通孔和锥孔即为填充连接体的预置孔；S3、多孔金属氧化层制备：在被焊金属表面制备多孔金属氧化层；S4、确定连接体的尺寸：连接体的底部外部轮廓直径d2小于等于S2所制预置孔的直径d4；连接体的顶部外部轮廓直径d1大于等于S2所制预置孔的直径d3；S5、装夹和定位：将热塑...

【技术特征摘要】
1.一种金属与热塑性复合材料铆焊一体式摩擦点焊方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：S1、连接体材质的选取：连接体的材质与被焊热塑性复合材料的材质相同；S2、开预置孔：根据设计图纸要求，在被焊金属上打一定位孔，将定位孔扩为通孔且直径为d4，将通孔的上表面扩为锥孔且锥孔大径端直径为d3，锥孔的大径端直径d3大于通孔直径d4，通孔和锥孔即为填充连接体的预置孔；S3、多孔金属氧化层制备：在被焊金属表面制备多孔金属氧化层；S4、确定连接体的尺寸：连接体的底部外部轮廓直径d2小于等于S2所制预置孔的直径d4；连接体的顶部外部轮廓直径d1大于等于S2所制预置孔的直径d3；S5、装夹和定位：将热塑性复合材料作为下板，而金属为上板，采用夹具将其安装固定，消除两板之间的间隙误差；对连接体和预置孔定位，使预置孔与连接体的轴线重合；S6、焊接：选择适当的焊接参数，具有轴肩的无针焊具高速旋转带动连接体作同步运动，且以一定速率扎入预置孔中，其中无针焊具的轴肩的直径d大于等于连接体的直径d1；具体焊接步骤为：首先，使连接体底部工作面与下板的热塑性复合材料接触摩擦产热并使热塑性复合材料板材和连接体达到热塑性状态；其次，连接体继续下扎一定深度时，连接体与热塑性复合材料界面的附近的软化且呈热塑性状态的材料填充进连接体与金属板之间的界面，消除界面间隙并实现金属与热塑性复合材料的径向连接；与此同时，在预置孔位置，基于连接体锥面与金属、无针焊具与待焊金属之间接触摩擦产热的作用下，实现上层圆锥面的连接；然后，保持无针焊具高速旋转并停留所需时间后将摩擦头匀速提起，实现异种材料的连接。2.根据权利要求1所述的一种金...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥晨，黄永宪，谢聿铭，李峻臣，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23