塑料件与金属件的连接结构及其制作方法与流程

本发明涉及异质材料连接领域，尤其涉及一种塑料件与金属件的连接结构及其制作方法。

背景技术：

塑料/金属异质连接结构由塑料件与金属件连接而成，可以充分发挥塑料及金属各自的性能优势，满足强度、密封性和防腐蚀等各方面的要求，而被广泛应用于工业生产中，如反应釜、槽车、金属管道以及余热回收烟道系统等设备上通常会设置塑料内衬，来提高设备整体的防腐蚀性和可靠性。金属件与塑料件之间连接一般采用的是胶粘技术或热风焊接技术，请参考图1所示，胶粘技术在塑料件101表面和金属件102表面涂覆胶水103，在加压状态下将两者进行贴合，工艺简单，但由于粘合强度不高，易被剥离，且受限于胶水性能，使得整体的耐热性差；请参考图2所示，热风焊接技术，需要先用铆钉201将塑料件202固定在金属件203上，再通过热风焊接对铆钉201周围进行固定，连接结构稳固，但是由于铆钉的连接方式会破坏塑料件，杂质容易沉积在破损处，引起品质异常，且采用热风焊接会使连接件表面产生焊缝，容易产生针孔，影响气密性。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提出了一种塑料件与金属件的连接结构及其制作方法，工艺简单，连接结构稳固，防腐蚀、气密性和耐热性能好。

本发明采取的技术方案如下：本发明提供一种塑料件与金属件的连接结构，包括塑料部件、金属部件、连接部件、加强件以及连接螺柱，所述连接部件的一侧与所述塑料部件连接，所述加强件内嵌于所述连接部件的另一侧，所述加强件上设有第一连接孔，所述金属部件设有第二连接孔，所述连接螺柱插入所述第一连接孔和所述第二连接孔内，将所述连接部件和所述金属部件进行连接。

于本发明一实施例中，所述第一连接孔和所述第二连接孔的内壁均设有内螺纹，所述连接螺柱的两端均设有外螺纹，所述第一连接孔和所述第二连接孔均通过螺纹与所述连接螺柱相配合连接。

于本发明一实施例中，所述加强件上设有至少一个凹孔。

于本发明一实施例中，所述凹孔呈喇叭状，所述凹孔的孔径较小的一端内嵌于所述连接部件中，所述凹孔的孔径较大的一端位于所述加强件的与所述金属部件连接的侧面上。

于本发明一实施例中，所述加强件的材质为金属。

于本发明一实施例中，所述塑料部件的厚度为0.1-3.5mm。

于本发明一实施例中，所述连接部件的材质为改性塑料。

于本发明一实施例中，所述塑料部件与所述连接部件的连接方式为激光焊接。

于本发明一实施例中，所述塑料部件的材质为氟塑料。

本发明还提供一种塑料件与金属件连接结构的制作方法，用于制作上述的塑料件与金属件的连接结构，所述制作方法包括以下步骤：

s1:所述塑料部件通过挤出机制作成型；

s2:所述连接部件与所述加强件通过模压成型；

s3:所述塑料部件与所述连接部件通过激光焊接进行连接；

s4:激光焊接后的所述连接部件通过连接螺柱与所述金属部件连接。

本发明的有益效果是：本发明提供一种塑料件与金属件的连接结构及制作方法，包括塑料部件、金属部件、连接部件以及连接螺柱，先将塑料部件通过挤出机制作成型，再将连接部件与加强件通过模压成型，将加强件内嵌于连接部件内，然后将塑料部件与连接部件通过激光焊接进行连接，最后通过连接螺柱将内嵌于连接部件上的加强件和金属部件进行连接，形成塑料件和金属件的连接结构，工艺简单，气密性和耐热性能好，连接结构稳固。

附图说明

图1是现有技术的塑料件与金属件的第一种连接结构示意图；

图2是现有技术的塑料件与金属件的第二种连接结构示意图；

图3是本发明的塑料件与金属件的连接结构示意图；

图4是本发明的连接部件的结构示意图。

图中各附图标记为：1、塑料部件；2、金属部件，3、连接部件，4、连接螺柱，5加强件，51、第一连接孔，52、凹孔，101、塑料件，102、金属件，103、胶水，201、铆钉，202、塑料件，203、金属件。

具体实施方式

下面结合各附图，通过具体实施例，对本发明进行详细、完整的描述。

请参考图2所示，本发明提供一种塑料件与金属件的连接结构，包括塑料部件1、金属部件2、连接部件3、连接螺柱4以及加强件5，连接部件3的一侧与塑料部件1连接，加强件5内嵌于连接部件3的另一侧，加强件5上设有第一连接孔51，金属部件2设有第二连接孔，连接螺柱4插入第一连接孔51和第二连接孔内，将连接部件3和金属部件2进行连接。加强件5内嵌于连接部件3中，使塑料件和金属件的连接结构具有一定的机械强度，抵御外来的机械作用。首先将塑料部件1与连接部件3连接，然后通过连接螺柱4将金属部件2和内嵌于连接部件3上的加强件5连接，即可形成结构稳固的塑料件与金属件的连接件，不易被剥离，连接方式简单，便于拆装，塑料部件1不会损坏，防腐蚀、耐热性和气密性能好。

将本发明的塑料件与金属件的连接结构应用于反应釜、槽车、金属管道、余热回收烟道系统等设备的内衬工艺上，与物料直接接触的塑料部件1表面保持完整，抗渗透和防腐蚀性能优异，通过连接螺柱4将塑料部件1连接到金属内壁上，连接结构简单，便于拆装。

第一连接孔51和第二连接孔的内壁均设有内螺纹，连接螺柱4的两端均设有外螺纹，第一连接孔51和第二连接孔均通过螺纹与连接螺柱4相配合连接，连接螺柱4为双头螺纹结构，两端分别金属部件2与内嵌于连接部件3上的加强件5连接，通过螺纹配合的连接结构稳固，拆装方便。

加强件5上设有至少一个凹孔52，高温状态下连接部件3的熔融体紧密包覆在加强件5外壁，并进入到凹孔52中，冷却后，金属部件5与连接部件3紧密结合。凹孔52的数量越多，加强件5与连接部件3的连接越紧密。优选地，凹孔52的数量可以为四个，四个凹孔52均匀分布在第一连接孔51周围，保证受力均匀。

凹孔52呈喇叭状，凹孔52的孔径较小的一端内嵌于连接部件3中，凹孔52的孔径较大的一端位于加强件5的与金属部件2连接的侧面上，可以增强连接部件3和加强件5之间的结合力，使加强件5与连接部件不易分离。

加强件5的材质为金属，金属的机械强度高，使塑料件和金属件的连接结构具有较强的机械强度。

塑料部件1的厚度为0.1-3.5mm，在具有良好的防腐蚀、气密性能及耐热性能的前提下，可以控制生产成本。

连接部件3的材质为改性塑料，具有良好的拉伸强度、弯曲强度、抗冲击性及柔韧度。优选地，连接部件3可以是pfa、mfa、fep、pvdf、ectfe等可熔融的氟塑料。

塑料部件1与连接部件3的连接方式为激光焊接，采用激光焊接的方法焊接效率高，在焊接过程中塑料部件1材料的降解少，对塑料部件1的热损伤较小，激光焊接的连接方式，抗剥离强度达到传统胶水连接强度的三倍以上，可以满足更加苛刻的生产要求。

塑料部件1的材质为氟塑料，氟塑料的耐高温性较高，可以在工作温度较高的条件下长期使用。氟塑料可以是pfa、mfa、fep、pvdf、ectfe等可熔融的氟塑料。

本发明还提供一种塑料件与金属件连接结构的制作方法，用于制作上述的塑料件与金属件的连接结构，所述制作方法包括以下步骤：

s1:塑料部件1通过挤出机制作成型；

s2:连接部件3与加强件5通过模压成型；

s3:塑料部件1与连接部件3通过激光焊接进行连接；

s4:激光焊接后的连接部件3通过连接螺柱4与金属部件2连接。

首先将塑料部件1通过挤出机制作成型，选用挤出成型方式进行塑料部件1的生产，可以制作较大尺寸的塑料部件1；再将连接部件3通过模压成型，生产效率高，在模具中放入加强件5，加强件5设有若干凹孔52，凹孔52呈喇叭状，高温状态下连接部件3的熔融体紧密包覆在加强件5外壁，并进入到凹孔52中，连接部件3和加强件5之间的结合力好；然后将塑料部件1与连接部件3通过激光焊接进行连接，通过激光辐射加热塑料部件1，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等参数，使塑料部件1的内表面熔化，与连接部件3连接；最后通过连接螺柱4将连接部件3和金属部件1进行连接，形成塑料件和金属件的连接结构，工艺简单，气密性和耐热性能好，连接结构稳固。

塑料部件1的成型过程中原料需要选择低粘度的，一方面可以保证挤出成型的可靠性，另一方面在进行激光焊接过程中板材需要在一定的压力下进行熔融焊接，低粘度的板材流动性较差，使得在焊接过程中不会溢料，形成较为平整的熔接面，增加了焊接强度。激光焊接过程中为了保证激光束尽可能多地通过塑料部件1，降低能量的损耗，需要选择结晶度较低的材料，因此，在挤出成型后，通过快速冷却的方式使其定型，进一步降低结晶度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。