本发明专利技术公开了一种复合材料二次胶接装置及胶接方法，所述胶接装置包括胶层加热系统由金属网栅、环氧树脂胶层、温度控制器组成，金属网栅铺贴在两层环氧树脂胶膜之内构成自加热复合胶膜，金属网栅连接温度控制器实现对复合胶膜的温度控制；胶层加压系统由固定支座、密封滑块、测微头、固定支架、步进电机、PLC控制器组成，步进电机一端连接PLC控制器，一端连接测微头末端微调旋钮来控制密封滑块的移动，实现对胶层压力的控制；密封结构由密封盖板、密封挡板、螺栓组成，密封盖板与密封挡板限制胶层的流动；本发明专利技术的装置及方法采用非热压罐工艺，实现复合材料的二次胶接，节约了制造成本且耗能低。且耗能低。且耗能低。
【技术实现步骤摘要】
一种复合材料二次胶接装置及胶接方法
[0001]本专利技术涉及复合材料胶接
，特别涉及一种复合材料二次胶接装置及胶接方法。
技术介绍
[0002]复合材料结构制造离不开各零件或部件的连接。随着航空航天技术的发展，胶接工艺技术得到日益广泛应用。复合材料较金属具有提高结构整体性的优势，但由于设计、工艺、成本及使用维护等需要或限制，分离面、口盖等结构都是无法避免的存在，需要通过连接技术来解决。在航空航天产品中采用胶接连接取代传统的铆接、螺栓连接和焊接，胶接连接是利用胶粘剂将不同的零件连接成不可拆卸的整体，可以减轻结构件质量，外形平整光滑，不会产生因制孔导致的应力集中，改善疲劳强度，兼能连接两种不同材料，并具有良好的抗化学腐蚀能力、胶接工艺简便、可缩短生产周期等特点，被广泛应用于各种异形件、结构复杂件、薄壁结构等。
[0003]目前复合材料加筋壁板结构多采用预浸料
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热压罐工艺，包括共固化，共胶接与二次胶接，是目前复合材料加筋壁板结构整体成型工艺中最基本、最常见的技术。但是，由于热压罐具有设备价格高昂、能源消耗大、运行成本高、对模具要求高等缺点，导致热压罐工艺制造成本高。并且在热压罐工艺条件下，二次胶接使得构件进罐次数增加，导致构件的力学性能下降。
[0004]非热压罐工艺是一种低成本复合材料制造技术，通常采取烘箱或电热毯方式进行加热、采取真空袋抽真空的方式进行加压，以此来降低复合材料制造成本。然而，采取非热压罐工艺时，由于烘箱与电热毯加热都属于外部加热，胶层内部易产生温度梯度，使得胶层受热不均匀，固化不充分；使用真空袋施加压力较低，无法满足二次胶接固化工艺所需压力，导致胶层孔隙率过高，胶接结构件质量存在缺陷。采用传统非热压罐工艺二次胶接下得到的胶接构件的力学性能低于热压罐工艺。
[0005]因此，在节约制造成本的条件下，采取非热压罐工艺进行二次胶接时，如何得到胶接性能良好的胶接构件是需要解决的问题。因此亟需开发一种高性能低成本的复合材料二次胶接装置与方法。
技术实现思路
[0006]本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种复合材料二次胶接装置及胶接方法。本专利技术提供的胶接装置在环氧树脂胶膜固化过程中可提供均匀且充分的温度场与压力场，获得固化充分、性能良好的胶接构件；同时该胶接方法可实现对不同温度，不同压力的控制，满足不同固化条件下的工艺需求。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案得以实现的。
[0008]一种复合材料二次胶接装置，包括胶层加热系统、胶层加压系统、密封结构。
[0009]所述胶层加热系统包括温度控制器、金属网栅以及贴合在金属网栅上下表面的环
氧树脂胶膜，所述温度控制器包括直流稳压电源；所述金属网栅通过两组导线分别连接直流稳压电源正负极，组成闭合回路。
[0010]所述胶层加压系统包括固定支座，固定支座上设有密封滑块，密封滑块的端部与测微头的前端连接；所述测微头末端的微调旋钮连接步进电机，步进电机与PLC控制器连接。
[0011]所述密封结构包括密封盖板和密封挡板，所述密封盖板与密封挡板分别通过螺栓与固定支座连接。
[0012]进一步的，所述测微头通过固定支架固定到固定支座上。
[0013]进一步的，所述密封挡板与金属网栅之间设有铜电极，导线的一端与铜电极连接，另一端与直流稳压电源连接。
[0014]进一步的，所述固定支座上设有导轨，密封滑块在导轨上滑动。
[0015]进一步的，所述密封挡板上设有用于引出导线的通孔。
[0016]进一步的，所述温度控制器还包括温度控制仪，固态继电器；固态继电器串联在连接金属网栅和直流稳压电源组成的回路中，控制电流的通断。
[0017]进一步的，所述胶接装置中还设有检测器，检测器连接温度传感器。
[0018]一种复合材料二次胶接方法，包括以下步骤：
[0019]S1.制备工字梁构件和复合材料平板构件，对工字梁构件和复合材料平板构件进行表面处理；
[0020]S2.对金属网栅进行表面处理，再将金属网栅与环氧树脂胶膜贴合，形成自加热复合胶膜；
[0021]S3.将自加热复合胶膜铺放在工字梁构件与复合材料平板构件胶接面之间，并在构件两端安装固定支座，在固定支座的轨道内放置密封滑块，密封滑块的端部连接测微头，测微头末端微调旋钮连接步进电机，步进电机与PLC控制器连接；
[0022]S4.在金属网栅的两侧放置铜电极，再安装密封挡板，在工字梁构件下板的上方安装密封盖板，密封盖板和密封挡板分别通过螺栓与固定支座固定；
[0023]S5.在密封挡板或复合材料平板构件表面布设温度传感器，并将温度传感器与温度控制器连接；
[0024]S6.检测器连接温度传感器，测量并记录温度数值；
[0025]S7.在温度控制器中设置温度工艺曲线，开启直流稳压电源，金属网栅中有电流流过，发出热量，对环氧树脂胶层进行加热，温度传感器对胶层的温度进行测量并反馈给温度控制器，温度控制器控制电路的启闭，将胶层按规定速率加热到指定温度并保温；
[0026]S8.在升温阶段开启PLC控制器，根据给定的位移曲线控制步进电机的转动，步进电机带动测微头移动，测微头前端平面测头推动密封滑块挤压胶层，实现对胶层的机械施压；
[0027]S9.待固化结束，开模并经过脱模、切割、修整得到复合材料胶接结构。
[0028]本申请具有以下有益效果。
[0029]1.本专利技术提供一种通过电加热环氧树脂胶膜和机械加压的方式，在二次胶接时可实现胶层内部的温度场与固化度场分布均匀，胶层受压均匀，气泡含量少，成品孔隙率低，胶接质量高，并且此胶接装置制造成本低，工艺流程耗能小；
[0030]2.本专利技术提供的装置采用金属网栅为热源对胶层进行内部加热，胶层整体受热均匀，金属网栅通过导线连接温度控制器，温度控制器对采集的温度信号进行处理，通过控制电路开断，使得金属网栅的温度曲线满足胶层固化所需的温度曲线；本申请方法可满足不同树脂固化体系的温度需求；
[0031]3.本专利技术提供的装置采用密封结构和机械加压的方式对胶层进行加压，测微头控制密封滑块移动，直接挤压胶层，减少压力传递路径，使得胶层受压充分，同时密封盖板与密封挡板可实现对胶层流动的限制与胶层厚度的控制；整体工装使流动的树脂充分浸入气泡，使树脂密实程度高，成品孔隙率低，胶接性能良好且胶层厚度可控；
[0032]4.本专利技术结合自动控制技术，使用本专利技术提供的装置可以对复合材料二次胶接过程中进行温度与压力的自动控制；
[0033]5.本专利技术实现了复合材料低成本二次胶接，能耗低于烘箱加热，且胶接成型过程中，温度场与压力场分布均匀，胶接质量可控；本专利技术可应用于飞机加筋壁板处的胶接结构中，对降低航空航天制件的制造成本有着重要意义；
[0034]6.本专利技术提出了一种非热压罐工艺条件下的复合材料二次胶接装置与方法，可在热压罐外实现对胶层的局部加热与局部加压；本专利技术方法设计合理，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合材料二次胶接装置，其特征在于：包括胶层加热系统、胶层加压系统、密封结构；所述胶层加热系统包括温度控制器(13)、金属网栅(8)以及贴合在金属网栅(8)上下表面的环氧树脂胶膜(6)，所述温度控制器(13)包括直流稳压电源；所述金属网栅(8)通过两组导线分别连接直流稳压电源正负极，组成闭合回路；所述胶层加压系统包括固定支座(9)，固定支座(9)上设有密封滑块(10)，密封滑块(10)的端部与测微头(3)的前端连接；所述测微头(3)末端的微调旋钮连接步进电机(4)，步进电机(4)与PLC控制器(15)连接；所述密封结构包括密封盖板(11)和密封挡板(14)，所述密封盖板(11)与密封挡板(14)分别通过螺栓(2)与固定支座(9)连接。2.根据权利要求1所述的一种复合材料二次胶接装置，其特征在于：所述测微头(3)通过固定支架(5)固定到固定支座(9)上。3.根据权利要求1所述的一种复合材料二次胶接装置，其特征在于：所述密封挡板(14)与金属网栅(8)之间设有铜电极，导线的一端与铜电极连接，另一端与直流稳压电源连接。4.根据权利要求1所述的一种复合材料二次胶接装置，其特征在于：所述固定支座(9)上设有导轨，密封滑块(10)在导轨上滑动。5.根据权利要求1所述的一种复合材料二次胶接装置，其特征在于：所述密封挡板(14)上设有用于引出导线的通孔。6.根据权利要求1所述的一种复合材料二次胶接装置，其特征在于：所述温度控制器(13)还包括温度控制仪，固态继电器；固态继电器串联在连接金属网栅(8)和直流稳压电源组成的回路中，控制电流的通断。7.根据权利要求1所述的一种复合材料二次胶接装置，其特征在于：所述胶接装置中还设有检测器(12)，检测器(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王轩，原伟强，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：
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