一种碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置的制作方法

本发明属于复合材料焊接技术领域，特别是涉及一种碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置。

背景技术：

现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料对现代科学技术的发展具有十分重要的作用。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大，还具有优良的化学稳定性、耐热、耐疲劳等性能，目前已广泛应用于航空航天、汽车工业、化工、纺织和机械制造等领域。

复合材料具有很复杂的性能，一般来说，其焊接性不佳，需要采用特殊的焊接工艺才能得到满意的焊接接头。传统的复合材料焊接装置大多较为简陋，不能满足不同尺寸大小复合材料的焊接，且操作具有危险性，焊接效果不理想，焊接效率较为低下。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置，该装置具有操作安全、使用方便省力、效率高、适应性强等优点。

为实现上述目的，本发明提供的碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置包括：横梁、气压缸、压头、上铜板、下铜板、导轨、导轨绝缘板、复合材料层板固定板、控制柜、支撑台架、塑料绝缘板、门式架、小限位片、大限位片、电极绝缘板、滑台、电源和气压机；其中门式架由两根立柱和顶部横梁构成，两根立柱的下端分别固定在支撑台架的表面前后部位，并且两根立柱相对的侧面上分别形成有竖向滑槽；横梁的两端以能够上下移动的方式分别安装在两根立柱上的竖向滑槽内；气压缸的缸体上端固定在横梁的底面中部，位于下方的活塞杆下端连接压头；塑料绝缘板固定在支撑台架的表面；复合材料层板固定板为长条状，安装在位于横梁下方的塑料绝缘板表面，并且长度方向与横梁的长度方向一致，表面两侧部位分别设有一条滑槽轨道；两个大限位片以能够沿滑槽轨道前后移动的方式安装在复合材料层板固定板的表面一侧前后部；四个小限位片以能够沿滑槽轨道前后移动的方式对称安装在复合材料层板固定板的表面另一侧前后部；两块导轨绝缘板分别固定在复合材料层板固定板的两侧面上；两条导轨沿左右方向平行设置，底面固定在位于两根立柱之间的塑料绝缘板的表面中部，并且中部贯穿导轨绝缘板和复合材料层板固定板；每根导轨的两侧部位分别安装一个滑台，每个滑台的表面安装一块电极绝缘板；两块下铜板的底面两侧部位分别安装在位于同一侧的两块电极绝缘板的表面；每块下铜板的表面分别以可拆卸的方式安装一块上铜板，并且上铜板和下铜板分别与电源的正负极连接；控制柜、电源和气压机均安装在支撑台架下部的地面上，其中气压机通过气压管路与气压缸的缸体上下端相连；控制柜与气压机电连接；电源用于为气压机、控制柜、上铜板和下铜板提供电能。

所述的小限位片和大限位片均利用螺钉安装在复合材料层板固定板上，螺钉的下端位于复合材料层板固定板的滑槽轨道内。

所述的碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置还包括温度、电流和电压传感器，设置在位于复合材料层板固定板中部以及压头上的多个小孔内，并且温度、电流和电压传感器与控制柜电连接，用于实时采集温度、电流及电压数据。

所述的上铜板利用螺钉安装在下铜板的表面。

本发明提供的碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置可根据被焊接复合材料的大小和形状来改变相应限位片和铜板的位置，通过气压缸以及压头提供的瞬时恒压实现复合材料层板的焊接。另外，气压装置的应用可使复合材料的焊接过程变得更加省力、安全、高效。本装置可变性强，适应性强、方便省力、设计合理高效。

附图说明

图1是本发明提供的碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置总体结构示意图；

图2是本发明提供的碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置主要部件结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明提供的碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置进行详细的说明。应了解，附图以及以下描述仅仅是作为本发明的优选实施方案的说明，不应解释为对本发明的保护范围构成限制，本发明的保护范围仅受权利要求书限定。

如图1、图2所示，本发明提供的碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置包括：横梁1、气压缸2、压头3、上铜板4、下铜板5、导轨6、导轨绝缘板7、复合材料层板固定板8、控制柜9、支撑台架10、塑料绝缘板11、门式架12、小限位片14、大限位片15、电极绝缘板16、滑台17、电源18和气压机19；其中门式架12由两根立柱和顶部横梁构成，两根立柱的下端分别固定在支撑台架10的表面前后部位，并且两根立柱相对的侧面上分别形成有竖向滑槽；横梁1的两端以能够上下移动的方式分别安装在两根立柱上的竖向滑槽内；气压缸2的缸体上端固定在横梁1的底面中部，位于下方的活塞杆下端连接压头3；塑料绝缘板11固定在支撑台架10的表面；复合材料层板固定板8为长条状，安装在位于横梁1下方的塑料绝缘板11表面，并且长度方向与横梁1的长度方向一致，表面两侧部位分别设有一条滑槽轨道；两个大限位片15以能够沿滑槽轨道前后移动的方式安装在复合材料层板固定板8的表面一侧前后部；四个小限位片14以能够沿滑槽轨道前后移动的方式对称安装在复合材料层板固定板8的表面另一侧前后部；两块导轨绝缘板7分别固定在复合材料层板固定板8的两侧面上；两条导轨6沿左右方向平行设置，底面固定在位于两根立柱之间的塑料绝缘板11的表面中部，并且中部贯穿导轨绝缘板7和复合材料层板固定板8；每根导轨6的两侧部位分别安装一个滑台17，每个滑台17的表面安装一块电极绝缘板16；两块下铜板5的底面两侧部位分别安装在位于同一侧的两块电极绝缘板16的表面；每块下铜板5的表面分别以可拆卸的方式安装一块上铜板4，并且上铜板4和下铜板5分别与电源18的正负极连接；控制柜9、电源18和气压机19均安装在支撑台架10下部的地面上，其中气压机19通过气压管路与气压缸2的缸体上下端相连；控制柜9与气压机19电连接；电源18用于为气压机19、控制柜9、上铜板4和下铜板5提供电能。

所述的小限位片14和大限位片15均利用螺钉安装在复合材料层板固定板8上，螺钉的下端位于复合材料层板固定板8的滑槽轨道内。

所述的碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置还包括温度、电流和电压传感器，设置在位于复合材料层板固定板8中部以及压头3上的多个小孔内，并且温度、电流和电压传感器与控制柜9电连接，用于实时采集温度、电流及电压数据。

所述的上铜板4利用螺钉安装在下铜板5的表面。

现将本发明提供的复合材料层板碳纤维增强热塑性复合材料焊接装置使用方法阐述如下：首先由操作人员在将要焊接的两块复合材料层板之间夹一层碳纤维焊材，碳纤维焊材的两端位于复合材料层板的外部，然后根据复合材料层板的尺寸及形状来调节两块大限位片15和四块小限位片14的位置，如果复合材料层板的两侧宽度不一致或为异形材，可拆卸下四块小限位片14中位于内侧的一或两块小限位片14，之后将两块复合材料层板平放在复合材料层板固定板8的表面中部，并利用大限位片15和小限位片14以及螺钉将复合材料层板的前后端紧紧固定住；然后利用上铜板4以及螺钉将碳纤维焊材的两端分别压在两块上铜板4和两块下铜板5之间，之后一起调节电极绝缘板16、下铜板5和上铜板4在滑台17上的位置，直到将碳纤维焊材拉紧；之后在控制柜9的控制下利用电源18给下铜板5和上铜板4供电，从而使碳纤维焊材表面产生融化，并通过控制柜9上显示器显示的相关传感器的测量数据调节电流、电压、温度值。当调节完成后，启动气压机19，通过气压管路将高压空气提供给气压缸2的缸体上部，由此使活塞杆向下伸出，从而带动压头3缓慢移向复合材料层板，当压头3用均匀恒定压力接触复合材料层板的瞬间，通过气压管路将高压空气提供给气压缸2的缸体下部，由此使活塞杆回缩，使压头3迅速收回，在此过程中，利用碳纤维焊材将两块复合材料层板焊接在一起，最后关闭电源18，完成焊接过程。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。