一种复合材料部件与金属部件的连接方法技术

本发明专利技术涉及一种复合材料部件与金属部件的连接方法，通过复合材料自由纤维层连接复合材料部件实现复合材料部件与金属部件的连接：将复合材料自由纤维层的一端与复合材料部件连接，另一端穿过金属部件的槽口后与复合材料部件连接；复合材料自由纤维层与复合材料部件的连接形式根据复合材料部件与金属部件的形状和尺寸选择。本发明专利技术采用复合材料自由纤维层作为连接部分实现与金属部件一体化，结合强度高，没有漏水潜在隐患；复合材料部件和复合材料自由纤维层的纤维未被打断；复合材料自由纤维层耐老化性能、受酸碱、潮湿介质影响的性能优良；金属部件与复合材料自由纤维层接触面积较小，在高温下由于金属与复合材料的膨胀系数差别导致的变形小。差别导致的变形小。差别导致的变形小。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料部件与金属部件的连接方法


[0001]本专利技术涉及船舶与海洋工程
，具体涉及一种复合材料部件与金属部件的连接方法。

技术介绍

[0002]复合材料因其质轻、可设计性强等优点，在船舶与海洋领域有广泛应用。而复合材料部件和金属部件间连接区域是整体结构的薄弱区域，因此连接结构的设计尤为重要。现有的连接方式主要有胶接连接(即用胶黏剂将多个复合材料部件或金属部件连接在一起)，机械连接(包括螺栓、柳钉等)。
[0003]然而胶接连接存在以下缺点：胶接性能受环境(潮湿、酸碱腐蚀等)影响较大；耐老化性能较差；金属与复合材料的膨胀系数差别较大，高温固化后会产生变形。螺栓或柳钉连接则会打断复合材料部件中的纤维，受力时连接部分容易造成应力集中；在海洋环境中长期使用，会有漏水的潜在隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种复合材料部件与金属部件的连接方法，采用该方法做成的连接结构连接性能好、强度高且耐老化性能优良。
[0005]本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
[0006]一种复合材料部件与金属部件的连接方法，包括以下步骤：
[0007]S1、在金属部件靠近复合材料部件的一端开设用于复合材料自由纤维层穿过的槽口；
[0008]S2、通过复合材料自由纤维层连接复合材料部件来实现复合材料部件与金属部件的连接：将复合材料自由纤维层的一端与所述复合材料部件连接，另一端穿过所述金属部件的槽口后与所述复合材料部件连接；
[0009]所述复合材料自由纤维层与所述复合材料部件的连接形式根据复合材料部件与金属部件的形状和尺寸进行选择：
[0010](1)当复合材料部件为复合材料面板、金属部件为金属板时：将金属部件的顶面贴合复合材料部件的底面，将复合材料自由纤维层穿过金属部件的槽口后，两边贴紧复合材料部件铺层，最后对铺层后的复合材料自由纤维层进行固化成型；
[0011](2)当复合材料部件为复合材料面板、金属部件为金属管时：沿复合材料部件的长宽方向开设一圈环槽，并在复合材料部件的底部开设直径与金属部件适配的圆形凹槽，将金属部件开设槽口的一端插入复合材料部件的圆形凹槽中，然后将复合材料自由纤维层的一端铺层于复合材料部件上，另一端穿过金属部件的槽口后环绕所述环槽铺层若干圈，最后对铺层后的复合材料自由纤维层进行固化成型；
[0012](3)当复合材料部件为纤维布、金属部件为金属板时：复合材料部件采用多层纤维
布在模具上铺设而成，复合材料自由纤维层穿过金属部件的槽口后与复合材料部件交叠铺层，最后对铺层后的复合材料部件和复合材料自由纤维层进行固化成型。
[0013]上述方法中，所述槽口距离所述金属部件顶端的距离不超过10cm。
[0014]上述方法中，所述复合材料自由纤维层为多层纤维丝，包括纤维单丝、纤维布和预浸料片材。
[0015]上述方法中，所述复合材料自由纤维层与复合材料部件同样采用纤维/树脂复合材料。
[0016]上述方法中，所述复合材料自由纤维层的两端贴紧所述复合材料部件铺层后，采用真空灌注成型、手糊成型、模压工艺或热压罐工艺固化成型。
[0017]上述方法中，当复合材料部件为复合材料面板、金属部件为金属板时，所述复合材料自由纤维层的铺层方法具体为：复合材料自由纤维层贴合金属部件槽口以上部分铺层，转折后贴合复合材料部件，保证每层布铺层后超过所述复合材料部件的边界，并裁剪至与边界平齐。
[0018]上述方法中，当复合材料部件为复合材料面板、金属部件为金属管时，所述复合材料部件底部圆形凹槽的深度需保证金属部件插入其中后，金属部件上槽口的上、下边分别与复合材料部件的内、外表面平齐。
[0019]上述方法中，当复合材料部件为纤维布、金属部件为金属板时，所述复合材料部件与复合材料自由纤维层的铺层方法具体为：所述模具的一端开口，每层纤维布贴合模具的侧壁和底面紧密铺层，铺层方向为沿模具底面0
°
，贴合边缘转折，超过边界部分预留在模具外，暂不铺层；金属部件的顶面贴合纤维布；多层复合材料自由纤维层的中部穿设于金属部件的槽口中，左右两边贴合金属部件槽口以上部分铺层，转折后贴合模具底部的纤维布紧密铺层，多层复合材料自由纤维层的左右两边边界与所述模具底面边界平齐；所述复合材料部件预留在模具外的纤维布折叠90
°
铺层于所述复合材料自由纤维层底面。
[0020]上述方法中，铺层后的复合材料部件和复合材料自由纤维层采用真空灌注工艺固化成型。
[0021]上述方法中，铺层时，复合材料自由纤维层与复合材料部件的连接部分需尽量保持纤维的连续性。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]1、本专利技术提出的复合材料部件与金属部件的连接方法，通过复合材料自由纤维层连接复合材料部件来实现复合材料部件与金属部件的连接，在金属部件的一端开设槽口，复合材料自由纤维层的中部穿过槽口，两端铺层于复合材料部件上。复合材料部件可与复合材料自由纤维层一体成型，即实现复合材料部件、金属部件、复合材料自由纤维层一体化，复合材料自由纤维层也可以单独成型，即实现金属部件、复合材料自由纤维层一体化，连接强度高，没有漏水潜在隐患。
[0024]2、针对不同形状与尺寸的复合材料部件与金属部件，提出了三种不同的复合材料自由纤维层与所述复合材料部件的连接形式，可根据实际情况进行选择，针对性更强，连接效果更好。
[0025]3、复合材料部件和复合材料自由纤维层的纤维没有被打断，受力时不易产生应力集中。
[0026]4、复合材料自由纤维层作为连接部分，采用纤维/树脂复合材料，耐老化性能、受酸碱、潮湿介质影响的性能优良，寿命与复合材料部件相近。
[0027]5、金属管或金属板与复合材料自由纤维层接触面积较小，在高温下由于金属与复合材料的膨胀系数差别导致的变形小。
[0028]6、工艺简单，复合材料自由纤维层的两端贴紧所述复合材料部件铺层后，采用真空灌注成型、手糊成型、模压工艺或热压罐工艺固化成型。
附图说明
[0029]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0030]图1是本专利技术第一实施例中复合材料与金属部件的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术第一实施例复合材料部件与金属部件的连接方法示意图；
[0032]图3是本专利技术第二实施例复合材料部件与金属部件的连接方法示意图；
[0033]图4是图3中的复合材料部件示意图；
[0034]图5是图4的主视图；
[0035]图6是图4的侧视图；
[0036]图7是本专利技术第三实施例复合材料部件与金属部件的连接方法示意图。
[0037]图中：1、复合材料部件；11、环槽；12、凹槽；2、复合材料自由纤维层；3、金属部件；31、槽口。
具体实施方式
[0038]为了对本专利技术的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料部件与金属部件的连接方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在金属部件靠近复合材料部件的一端开设用于复合材料自由纤维层穿过的槽口；S2、通过复合材料自由纤维层连接复合材料部件来实现复合材料部件与金属部件的连接：将复合材料自由纤维层的一端与所述复合材料部件连接，另一端穿过所述金属部件的槽口后与所述复合材料部件连接；所述复合材料自由纤维层与所述复合材料部件的连接形式根据复合材料部件与金属部件的形状和尺寸进行选择：(1)当复合材料部件为复合材料面板、金属部件为金属板时：将金属部件的顶面贴合复合材料部件的底面，将复合材料自由纤维层穿过金属部件的槽口后，两边贴紧复合材料部件铺层，最后对铺层后的复合材料自由纤维层进行固化成型；(2)当复合材料部件为复合材料面板、金属部件为金属管时：沿复合材料部件的长宽方向开设一圈环槽，并在复合材料部件的底部开设直径与金属部件适配的圆形凹槽，将金属部件开设槽口的一端插入复合材料部件的圆形凹槽中，然后将复合材料自由纤维层的一端铺层于复合材料部件上，另一端穿过金属部件的槽口后环绕所述环槽铺层若干圈，最后对铺层后的复合材料自由纤维层进行固化成型；(3)当复合材料部件为纤维布、金属部件为金属板时：复合材料部件采用多层纤维布在模具上铺设而成，复合材料自由纤维层穿过金属部件的槽口后与复合材料部件交叠铺层，最后对铺层后的复合材料部件和复合材料自由纤维层进行固化成型。2.根据权利要求1所述的复合材料部件与金属部件的连接方法，其特征在于，所述槽口距离所述金属部件顶端的距离不超过10cm。3.根据权利要求1所述的复合材料部件与金属部件的连接方法，其特征在于，所述复合材料自由纤维层为多层纤维丝，包括纤维单丝、纤维布和预浸料片材。4.根据权利要求1所述的复合材料部件与金属部件的连接方法，其特征在于，所述复合材料自由纤维层与复合材料部件同样采用纤维/树脂复合材料。5.根据权利要求1所述的复合材料部件与金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯海量，赵著杰，李永清，李典，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：