專利名稱：一種金屬/復(fù)合材料釘型連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，特別涉及一種金屬/復(fù)合材料釘型連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外復(fù)合材料在航空、航天領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，復(fù)合材料具有重量輕、 比強(qiáng)度高、比模量大、可設(shè)計性強(qiáng)、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，在各種武器裝備 的輕量化、小型化和高性能化上起到了無可替代的作用，但復(fù)合材料在機(jī)身、彈體關(guān)鍵受力 部位處滿足不了使用載荷要求，此情況大多換用金屬件承載，再進(jìn)行金屬與復(fù)合材料的連 接。復(fù)合材料與金屬的連接主要有膠接、機(jī)械連接、膠接與機(jī)械混合連接等方式，其中 膠接工藝簡單，便于部件整體成型，但膠接連接許用載荷小，且受使用環(huán)境溫度的限制，并 存在界面膠層老化失效的缺點(diǎn)；機(jī)械連接強(qiáng)度高，但操作中會打斷復(fù)合材料纖維，影響構(gòu)件 的整體性能；采用膠接與機(jī)械混合連接可有效提高金屬/復(fù)合材料連接強(qiáng)度，具有二者的 優(yōu)點(diǎn)，但同時也存在復(fù)合材料纖維打斷的現(xiàn)象。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，正是針對現(xiàn)有技術(shù)狀況，而設(shè)計提供了一種新型的釘型連 接結(jié)構(gòu)，具有膠接與機(jī)械混合連接的優(yōu)勢，同時由于不打斷復(fù)合材料纖維，其承載能力得到 較大提高，可解決飛行器關(guān)鍵受力處金屬/復(fù)合材料的連接問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案的具體內(nèi)容是一種金屬/復(fù)合材料釘型連接結(jié)構(gòu)，它由 金屬件、金屬凸釘、復(fù)合材料蒙皮、蒙皮纖維、膠層組成，金屬件表面設(shè)有金屬凸釘，復(fù)合材 料蒙皮中的蒙皮纖維繞金屬凸釘通過膠層與金屬件膠接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，采用金屬件膠接區(qū)表面金屬凸釘插入復(fù)合材料纖維層， 使得金屬與復(fù)合材料的膠接接觸面積增大，原位置的纖維繞過金屬凸釘，保持其連續(xù)性。當(dāng) 金屬與復(fù)合材料連接處受力時，金屬凸釘通過拉扯復(fù)合材料纖維，使金屬與復(fù)合材料之間 膠層、同層纖維與纖維之間膠層、纖維層與纖維層之間膠層一起承受外力載荷，能極大的提 高連接強(qiáng)度。

圖1是本實(shí)用新型的金屬/復(fù)合材料釘型連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的金屬凸釘2處纖維分布圖。圖3是本實(shí)用新型的釘型連接金屬件與復(fù)合材料之間膠層示意圖。圖中1-金屬件、2-金屬凸釘、3-復(fù)合材料蒙皮、4-蒙皮纖維、5-膠層。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，參見圖1一圖3，一種金屬/復(fù)合材料釘型連接結(jié)構(gòu)，它由金屬件1、金屬凸釘2、復(fù)合材料蒙皮3、蒙皮纖維4、膠層5組成，金屬件 1表面設(shè)有金屬凸釘2，復(fù)合材料蒙皮3中的蒙皮纖維4繞金屬凸釘2通過膠層5與金屬件 1膠接。按照本料用新型的技術(shù)方案進(jìn)行試驗(yàn)件設(shè)計和生產(chǎn)，具體實(shí)施方式
如下在金屬 件1與復(fù)合材料蒙皮3的膠接面上加工出金屬凸釘2，外表帶有金屬凸釘2的金屬件1膠 接前5小時內(nèi)進(jìn)行混酸陽極化處理，然后將復(fù)合材料蒙皮3中的復(fù)合材料編織布蒙皮纖維 4預(yù)浸料纏繞鋪放在金屬凸釘2區(qū)膠結(jié)面上，最后進(jìn)熱壓罐固化成型，加熱溫度175士5°C， 固化保溫7小時，出爐溫度60°C。金屬件1與復(fù)合材料蒙皮3留30mm膠接寬度，凸釘高3mm，設(shè)計為正四面錐形體， 底面積為1. 2mmX 1. 2mm,凸釘?shù)呐挪奸g距為3. 5mmX 3. 5mm,復(fù)合材料蒙皮3膠接處厚度 5mm ο其方法步驟是1、制作帶有金屬凸釘2的金屬件1，使金屬凸釘2均布于金屬件1的表面；2、在金屬件1進(jìn)行膠接前5小時內(nèi)作混酸陽極化處理；3、在金屬件1的金屬凸釘2區(qū)域上涂敷樹脂NY9200GB膠層5 ；4、將復(fù)合材料蒙皮3中的編織布預(yù)浸料樹脂NY9200GB蒙皮纖維4纏繞鋪放在金 屬件1的金屬凸釘2區(qū)域上；5、最后進(jìn)熱壓罐通過加熱溫度175士5°C，固化保溫7小時，出爐溫度60°C固化成型。按照普通膠接方式與釘型連接方式各生產(chǎn)若干試驗(yàn)件，取金屬/復(fù)合材料連接的 典型軸向剪切載荷進(jìn)行連接強(qiáng)度試驗(yàn)
表1試驗(yàn)+件測試數(shù)揚(yáng)表
1wmmmH紋膠接釘11濕合連接I序號 12O12.3123I剪切強(qiáng) 7.08 度(Mfe)9. OB10. 4 20. 8819.6820.2927 Bh29.7327, 94I均信.1 I 8,866(IPa)20.28328.417試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，釘型連接比網(wǎng)紋連接強(qiáng)度提高40. 1%，比普通連接提高220. 5%, 可使用于大載荷條件下金屬件與復(fù)合材料構(gòu)件的連接。在金屬件膠接表面直接加工出金屬凸釘，對比膠接與機(jī)械混合連接方式，釘型連 接不需要額外的連接件，不靠金屬件與復(fù)合材料之間的壓緊力提高連接強(qiáng)度，不破壞復(fù)合 材料纖維的連續(xù)性。
權(quán)利要求1. 一種金屬/復(fù)合材料釘型連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，它由金屬件[1]、金屬凸釘[2]、復(fù) 合材料蒙皮[3]、蒙皮纖維W]、膠層[5]組成，金屬件[1]表面設(shè)有金屬凸釘[2]，復(fù)合材料 蒙皮[3]中的蒙皮纖維[4]繞金屬凸釘[2]通過膠層[5]與金屬件[1]膠接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種金屬/復(fù)合材料釘型連接結(jié)構(gòu)，它由金屬件、金屬凸釘、復(fù)合材料蒙皮、蒙皮纖維、膠層組成，金屬件表面設(shè)有金屬凸釘，蒙皮纖維繞金屬凸釘通過膠層與金屬件膠接。采用金屬件膠接區(qū)表面凸起尖釘插入復(fù)合材料纖維層，使得金屬與復(fù)合材料的膠接接觸面積增大，金屬凸釘通過拉扯復(fù)合材料纖維，使金屬與復(fù)合材料之間膠層、同層纖維與纖維之間膠層、纖維層與纖維層之間膠層一起承受外力載荷，能極大的提高連接強(qiáng)度。
文檔編號F16B11/00GK201925288SQ201020677140
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者李玉亮, 洪厚全, 王克強(qiáng), 王再玉, 皇東亞, 郝桂珍, 陳玉娟 申請人:江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司