金属构件与复合材料构件的接合构造制造技术

本发明专利技术提供一种金属构件与复合材料构件的接合构造，该接合构造中具有复合材料构件和通过粘接面与所述复合材料构件粘接在一起的金属构件，所述金属构件具有沿所述粘接面延伸缝隙，从而在金属构件上在该缝隙与所述粘接面之间形成薄壁部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
此专利技术涉及金属构件与复合材料构件的接合构造，更详细地说，此专利技术涉及具有金属构件与复合材料构件的接合部的金属构件与复合材料构件的接合构造。
技术介绍
一般而言，在金属构件与复合材料构件的接合部，其特性，例如热膨胀系数、刚性非连续地变化，所以发生应力集中，容易发生剥离。因此，金属构件与复合材料构件的剥离及其进展牵涉到包含金属构件与复合材料构件的接合部的构造体的破坏。例如，复合材料罐相比于金属制的罐质量轻，在航空航天领域、汽车等方面，人们期待着将复合材料罐作为现有的金属制的罐的替代品。在现有技术中，与配管等进行连接的连接部上需要金属制的口部连接件，用复合材料制造整个罐是不可能的，势必存在金属构件与复合材料构件的接合部。如上所述，由于一般而言在金属构件与复合材料构件的接合部，其特性，例如热膨胀系数、刚性非连续地变化，所以发生应力集中，容易发生剥离。由于罐整体的强度是靠复合材料维持的，所以金属构件与复合材料构件的剥离及其进展牵涉到罐的破坏。特别是在航空航天领域，在作为极低温推进剂(液氢、液氧等)的罐使用的情况下，由于在极低的温度下粘合剂的韧性会大幅度降低，所以极易引起剥离的发生、进展。为了防止此剥离，针对罐开口部的周围部分为金属制的内壳和复合材料制的外壳，有方案提出了在开口部的周围部分设置把内壳和外壳相互约束起来的固定部件的技术(专利文献 1)。另一方面，在常温下使用的储气器具和汽车用的燃料罐，由于在常温下粘合剂的韧性比较高，所以在现有水平的大小、压力下剥离还不成问题。然而，由于左右着剥离的指标(能量释放率)与通常设计中所使用的指标(强度)不同，其与压力的2次方成正比增加(强度指标是压力的1次方)，与尺寸的1次方成正比增加(强度指标与尺寸无关)，所以可以预料，将来当罐实现了高压化、大型化时，金属构件与复合材料构件间的剥离同样会成为问题。此外，具有金属构件与复合材料构件的接合部的金属构件与复合材料构件的接合构造还被应用于人造卫星骨架体中复合材料制的推力管(Thrust Tube)与上表面板或/和下表面板接合用的金属制支架同该复合材料制的推力管的接合构造，以及火箭中构成尾翼的复合材料制的蒙皮板与火箭主体接合用的且接合于火箭主体的安装用金属零件同该复合材料制的蒙皮板的接合构造中，与上述情况同样，在这些接合构造中，金属构件与复合材料构件间的剥离成为问题。专利文献1 日本特开2006-10036号公报
技术实现思路
于是，本专利技术的目的是在具有金属构件与复合材料构件的接合部的金属构件与复合材料构件的接合构造中防止金属构件与复合材料构件的粘接发生剥离，例如，防止极低温流体的复合材料罐、高压化、大型化的复合材料罐等中配管部周边的金属构件与复合材料构件的粘接发生剥离，防止人造卫星骨架体中复合材料制的推力管与上表面板及下表面板接合用的金属制支架同该复合材料制的推力管的粘接发生剥离，防止火箭中构成尾翼的复合材料制的蒙皮板与火箭主体接合用且接合于火箭主体的安装用金属零件同该复合材料制的蒙皮板的粘接发生剥离。本专利技术的第1实施方式提供一种金属构件与复合材料构件的接合构造，该金属构件与复合材料构件的接合构造具有复合材料构件和通过粘接面与所述复合材料构件粘接在一起的金属构件，所述金属构件具有沿所述粘接面延伸的缝隙，从而在所述金属构件上在该缝隙与所述粘接面之间形成薄壁部。这里，在本说明书中，“沿粘接面延伸，，不仅包括与粘接面平行地延伸的实施方式， 还包括不与粘接面平行地延伸的实施方式，即相对于粘接面成规定的角度而延伸的实施方式。优选，所述缝隙中填充有柔软的填充剂。优选，所述缝隙的底部施有倒圆角加工。优选，所述缝隙的底部具有半圆形的横断面形状。优选，所述缝隙被设置为不与所述粘接面平行的状态。优选，所述缝隙被设置为连接于从所述金属构件的包含所述粘接面的面形成为规定的长度的槽的状态。优选，所述缝隙沿所述粘接面在该缝隙的长度方向的一部分设置1个或多个。优选，所述缝隙的侧端面施有倒圆角加工。优选，所述缝隙的宽度沿该缝隙的长度方向连续性地变化。优选，通过利用所述缝隙形成所述薄壁部，所述金属构件的靠所述粘接面侧的部分的刚性降低。优选，所述复合材料构件为构成人造卫星骨架体的推力管，所述金属构件为用于接合所述推力管与构成人造卫星骨架体的上表面板或下表面板的支架。优选，所述复合材料构件为火箭尾翼的蒙皮板，所述金属构件为用于通过在其上粘接所述蒙皮板而将所述火箭尾翼与火箭主体接合的安装用金属零件。本专利技术的第2实施方式提供一种包含上述接合构造的装置。本专利技术的第3实施方式提供一种用于上述接合构造的金属构件。本专利技术的第4实施方式提供一种罐，该罐具有复合材料制的外壳和金属制的口部连接件，该金属制的口部连接件在该外壳所具有的开口部处连接于该外壳并具有筒状部， 所述筒状部的外周面的至少一部分粘接于所述开口部，所述筒状部的外缘部上设有缝隙。优选，所述缝隙中填充有柔软的填充剂。优选，所述缝隙的底部施有倒圆角加工。优选，所述缝隙的底部具有半圆形的横断面形状。优选，所述缝隙被设置为不与所述口部连接件的外周面平行的状态。优选，所述缝隙被设置为连接于从所述口部连接件的外周面形成为规定的长度的槽的状态。优选，所述缝隙在所述筒状部的外缘部的一部分上设置1个或多个。优选，所述缝隙的侧端面施有倒圆角加工。优选，所述缝隙的宽度沿该缝隙的长度方向连续性地变化。优选，该罐还具有内壳，该内壳由树脂形成。优选，该罐还具有内壳，该内壳由与口部连接件一体形成的金属形成。本专利技术的第5实施方式提供一种口部连接件，该口部连接件是在含有复合材料制的外壳的罐中在该外壳所具有的开口部处与该外壳连接的金属制的口部连接件，所述口部连接件具有筒状部，该筒状部的外周面的至少一部分粘接于所述开口部，所述筒状部的外缘部上设有缝隙。专利技术的效果根据本专利技术，在具有金属构件与复合材料构件的接合部的金属构件与复合材料构件的接合构造中，通过在金属构件上设置沿粘接面延伸的缝隙，从而在所述金属构件上在该缝隙同金属构件与复合材料构件的粘接面之间形成薄壁部，由此使金属构件的靠粘接面侧的部分的刚性下降。由此，显著降低了金属构件与复合材料构件的粘接面的能量释放率， 能够防止粘接发生剥离。根据本专利技术，在具有复合材料制的外壳和在该外壳所具有的开口部连接于该外壳且具有筒状部的金属制的口部连接件的罐中，通过在罐的口部连接件的筒状部的外缘部上设置缝隙，使口部连接件上靠罐的复合材料制的外壳与口部连接件的筒状部的接合部附近的部分的板厚减薄，即通过在口部连接件的筒状部上设置沿粘接面延伸的缝隙，从而在该筒状部上在该缝隙同复合材料制的外壳与口部连接件的筒状部的粘接面之间形成薄壁部， 由此使口部连接件的筒状部的靠粘接面侧的部分的刚性下降。由此，显著降低了复合材料制的外壳与金属制的口部连接件的接合部的能量释放率，能够防止粘接剥离。此外，对于罐开口部的周围部分为金属制的内壳和复合材料制的外壳，以往的专利文献1的技术是在开口部的周围部分设置用于将内壳和外壳彼此约束的固定部件。与这样的以往的专利文献1的技术相比较，由于不需要螺纹加工或固定用零部件，所以加工容易，零部件个数减少，能够实现轻量化。根据本专利技术，在复合材料制的推力管与上表面板及下表面板中的至少一方由金属制支架接合的人造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹内伸介，佐藤英一，
申请(专利权)人：独立行政法人宇宙航空研究开发机构，
类型：发明
国别省市：