CN109253903A - 一种粘接厚度可控的复合材料粘接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，材料包括：上层复合材料测试件、粘接剂、中间层厚度控制填料、底层复合材料测试件；粘接步骤包括：首先对复材测试件粘接面进行清理以及表面粗糙度处理；随后按比例配置粘接剂并在粘接剂中加入一定量的厚度控制填料，混合均匀；在粘接面均匀涂胶随后固定测试件并实行分段加压固化。本发明性能可靠：确保了复合材料复材性能不受破坏，粘接强度明显提高。本发明确保尺寸精度：在粘接强度损伤最小的情况下，严格控制粘接厚度，确保产品尺寸，为后期加工以及最终产品的尺寸精度提供了保证。
Description
技术领域
本发明涉及一种粘接工艺，具体涉及一种粘接厚度可控的针对复合材料测试件粘接工艺。
背景技术
在复合材料领域，粘接厚度对于测试件的粘接强度及测试件尺寸精确性有着显著的影响。粘接厚度无法控制，容易导致复材损坏、粘接强度偏低，测试数据不稳定，测试结果偏低等问题。为使粘接厚度在可控范围内，可使用丝状或垫片放置于两个测试件之间，在固化后再取出，但这种方法会在粘接层中引入缺陷，导致粘接强度偏低；另一种方法是采用厚度控制工装，利用机械外力控制粘接厚度，这种方法要求测试件形状单一、尺寸一定，无法通用，给实际应用带来不便。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种粘接厚度可控的复合材料粘接工艺。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，所述粘接厚度可控的复合材料粘接工艺采用的材料包括：上层复合材料测试件、粘接剂、中间层厚度控制填料、底层复合材料测试件；
粘接步骤如下：
(1)、利用清洗剂清理上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面，并自然晾干5～10min。
(2)、对上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面进行机械打磨，并再次清洗上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面，自然晾干5～10min。
(3)、按比例配备粘接剂，并在粘接剂中加入适量的中间层厚度控制填料，搅拌混合均匀。
(4)、将步骤(3)制作好的混合均匀的胶粘剂和中间层厚度控制填料的混合物均匀涂抹于上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面。
(5)、将上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面相互贴合，固定并加压。
在本发明的具体实施例子中，上层复合材料测试件和底层复合材料测试件为同种复合材料，均为碳纤维层合板或玻纤层合板。
在本发明的具体实施例子中，步骤(1)中所述清洗剂为工业清洗剂。
在本发明的具体实施例子中，步骤(2)中的机械打磨，采用粗砂纸打磨，砂纸目数在80～240之间，打磨5～8回合，应避免磨损纤维。
在本发明的具体实施例子中，步骤(3)中中间层厚度控制填料为中空玻璃微珠、短切铜丝、SiC中的一种或几种的混合物，中间层厚度控制填料与粘接剂的体积比为1∶40～1∶100。
在本发明的具体实施例子中，若中间层厚度控制填料为中空玻璃微珠，中空玻璃微珠为球状体，直径在0.2～0.3mm之间，且要求直径均一，尺寸精准，公差控制在±0.02mm，根据GB/T 33334-2016制备的试样，拉伸剪切强度在18～23MPa之间。
在本发明的具体实施例子中，若中间层厚度控制填料为短切铜丝，短切铜丝为柱状丝束，直径在0.2～0.3mm之间，公差控制在±0.02mm，长度为2mm，公差控制在±0.02mm，并控制短切铜丝长度方向与粘接面主受力方向相同，根据GB/T33334-2016制备的试样，拉伸剪切强度在15～20MPa之间。
在本发明的具体实施例子中，若中间层厚度控制填料为SiC，SiC为球状体，直径在0.2～0.3mm之间，公差控制在±0.02mm，根据GB/T 33334-2016制备的试样，拉伸剪切强度在17～22MPa之间。
在本发明的具体实施例子中，步骤(4)中所述上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面抹胶粘剂和中间层厚度控制填料的混合物前需利用遮蔽胶带对非粘接面进行保护。
在本发明的具体实施例子中，步骤(5)中所述固定指采用固定夹具夹持两个粘接件或采用限位工装对粘接部位进行位置限定，使上层复合材料测试件和底层复合材料测试件在加压过程中无位移；然后分段加压；
分段加压中首次加压压力范围为0.1～0.2MPa；保压10-20min后，用无尘布清除溢胶；将压力升至0.5～0.6MPa，保压至20-60min。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺有如下优点：一、性能可靠：确保了复合材料复材性能不受破坏，粘接强度明显提高。二、确保尺寸精度：在粘接强度损伤最小的情况下，严格控制粘接厚度，确保产品尺寸，为后期加工以及最终产品的尺寸精度提供了保证。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，粘接厚度可控的复合材料粘接工艺采用的材料包括：上层复合材料测试件1、粘接剂2、中间层厚度控制填料3、底层复合材料测试件4。上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4为同种复合材料，均为碳纤维层合板或玻纤层合板。
粘接步骤如下：
(1)、利用清洗剂清理上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面，并自然晾干5～10min；步骤(1)中清洗剂为工业清洗剂，工业清洗剂可以为酒精、丙酮等。
(2)、对上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面进行机械打磨，并再次清洗上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面，自然晾干5～10min；步骤(2)中的机械打磨，采用粗砂纸打磨，砂纸目数在80～240之间，打磨5～8回合，应避免磨损纤维。
(3)、按比例配备粘接剂2，并在粘接剂2中加入适量的中间层厚度控制填料3，搅拌混合均匀；步骤(3)中中间层厚度控制填料3为中空玻璃微珠、短切铜丝、SiC中的一种或几种的混合物，中间层厚度控制填料3与粘接剂2的体积比为1∶40～1∶100。
若中间层厚度控制填料3为中空玻璃微珠，中空玻璃微珠为球状体，直径在0.2～0.3mm之间，且要求直径均一，尺寸精准，公差控制在±0.02mm，根据GB/T 33334-2016制备的试样，拉伸剪切强度在18～23MPa之间。
若中间层厚度控制填料3为短切铜丝，短切铜丝为柱状丝束，直径在0.2～0.3mm之间，公差控制在±0.02mm，长度为2mm，公差控制在±0.02mm，并控制短切铜丝长度方向与粘接面主受力方向相同，根据GB/T 33334-2016制备的试样，拉伸剪切强度在15～20MPa之间。
若中间层厚度控制填料3为SiC，SiC为球状体，直径在0.2～0.3mm之间，公差控制在±0.02mm，根据GB/T 33334-2016制备的试样，拉伸剪切强度在17～22MPa之间。
(4)、将步骤(3)制作好的混合均匀的胶粘剂2和中间层厚度控制填料3的混合物均匀涂抹于上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面；步骤(4)中上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面抹胶粘剂2和中间层厚度控制填料3的混合物前需利用遮蔽胶带对非粘接面进行保护。
(5)、将上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面相互贴合，固定并加压。步骤(5)中固定指采用固定夹具夹持两个粘接件或采用限位工装对粘接部位进行位置限定，使上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4在加压过程中无位移；然后分段加压；
分段加压中首次加压压力范围为0.1～0.2MPa；保压10-20min后，用无尘布清除溢胶；将压力升至0.5～0.6MPa，保压至20-60min。
实施例一：
一种粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，粘接采用的材料包括：上层复合材料测试件1、粘接剂2、中间层厚度控制填料3、底层复合材料测试件4。
粘接步骤如下：
(1)、利用清洗剂清理上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面，并自然晾干8min；步骤(1)中所述清洗剂为工业清洗剂。
(2)采用80目粗砂纸对上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面进行机械打磨，打磨8个回合，并再次清理上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面，自然晾干10min；
(3)、按比例配备粘接剂2，并在粘接剂2中加入适量的中空玻璃微珠，中空玻璃微珠为球状体，直径在0.2～0.3mm之间，且要求直径均一，尺寸精准，公差控制在±0.02mm，根据GB/T 33334-2016制备的试样，拉伸剪切强度在18～23MPa之间。搅拌混合均匀；
(4)、将步骤(3)制作好的混合均匀的胶粘剂2和中间层厚度控制填料3的混合物均匀涂抹于上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面；
(5)、将上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面相互贴合，固定并加压。
上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4为同种复合材料，均为碳纤维层合板或玻纤层合板。
实施例二：
一种粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，粘接采用的材料包括：上层复合材料测试件1、粘接剂2、中间层厚度控制填料3、底层复合材料测试件4。
(1)利用丙酮清理上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面，并自然晾干8min；
(2)采用240目粗砂纸对上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面进行机械打磨，打磨8个回合，并再次清理上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面，自然晾干5min；
(3)按比例配胶，在配胶中按照玻璃微珠与胶粘剂的体积比为1∶100加入直径为0.3±0.02mm，长度为2mm的短切铜丝，混合均匀；
(4)利用遮蔽胶带对复材非粘接面进行保护处理，然后将胶粘剂均匀涂抹于复材测试件粘接面，调整粘接剂2中短切铜丝方向，使得短切铜丝长度方向与粘接面主受力方向相同；
(5)将复材测试件粘接面相互贴合，采用限位工装对粘接部位进行位置限定，首次加压0.15MPa；保压10min后，用无尘布清除溢胶；将压力升至0.55MPa，保压至胶粘剂达到定位时间。
(6)待粘接剂2固化后，撕去复材表面遮蔽胶带，并做表面清理即可。
(7)对根据GB/T 33334-2016制备的测试件进行测试，拉伸剪切强度为18MPa。
实施例三：
一种粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，粘接采用的材料包括：上层复合材料测试件1、粘接剂2、中间层厚度控制填料3、底层复合材料测试件4。
(1)利用工业清洗剂清理上层复合材料测试件1和底层复合材料测试件4的粘接面，并自然晾干5～10min；
(2)采用180目粗砂纸对粘接面进行机械打磨，打磨6个回合，并再次清理复材测试件粘接面，自然晾干10min；
(3)按比例配胶，在配胶中按照玻璃微珠与胶粘剂的体积比为1∶80加入直径为0.3±0.02mm的SiC，混合均匀；
(4)利用遮蔽胶带对复材非粘接面进行保护处理，然后将胶粘剂均匀涂抹于复材测试件粘接面；
(5)将复材测试件粘接面相互贴合，采用限位工装对粘接部位进行位置限定，首次加压0.2MPa；保压10min后，用无尘布清除溢胶；将压力升至0.6MPa，保压至胶粘剂达到定位时间。
(6)待胶粘剂固化后，撕去复材表面遮蔽胶带，并做表面清理即可。
(7)对根据GB/T 33334-2016制备的测试件进行测试，拉伸剪切强度为20MPa。
本发明提供的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺通过规范前期粘接面处理工艺，最大程度确保复合材料性能不受破坏；整体工艺的改进及创新，使得粘接强度较先前提高了15～20％；利用厚度控制填料严格控制粘接厚度、控制尺寸精度在±0.02mm内。
本发明提供的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺性能可靠，确保了复合材料复材性能不受破坏，粘接强度明显提高。本发明提供的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺确保尺寸精度，在粘接强度损伤最小的情况下，严格控制粘接厚度，确保产品尺寸，一致性及均匀性得到提高，为后期加工以及最终产品的尺寸精度提供了保证。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，其特征在于：所述粘接厚度可控的复合材料粘接工艺采用的材料包括：上层复合材料测试件、粘接剂、中间层厚度控制填料、底层复合材料测试件；
粘接步骤如下：
(1)、利用清洗剂清理上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面，并自然晾干5～10min；
(2)、对上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面进行机械打磨，并再次清洗上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面，自然晾干5～10min；
(3)、按比例配备粘接剂，并在粘接剂中加入适量的中间层厚度控制填料，搅拌混合均匀；
(4)、将步骤(3)制作好的混合均匀的胶粘剂和中间层厚度控制填料的混合物均匀涂抹于上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面；
(5)、将上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面相互贴合，固定并加压。
2.根据权利要求1所述的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，其特征在于：上层复合材料测试件和底层复合材料测试件为同种复合材料，均为碳纤维层合板或玻纤层合板。
3.根据权利要求1所述的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，其特征在于：步骤(1)中所述清洗剂为工业清洗剂。
4.根据权利要求1所述的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，其特征在于：步骤(2)中的机械打磨，采用粗砂纸打磨，砂纸目数在80～240之间，打磨5～8回合，应避免磨损纤维。
5.根据权利要求1所述的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，其特征在于：步骤(3)中中间层厚度控制填料为中空玻璃微珠、短切铜丝、SiC中的一种或几种的混合物，中间层厚度控制填料与粘接剂的体积比为1∶40～1∶100。
6.根据权利要求5所述的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，其特征在于：若中间层厚度控制填料为中空玻璃微珠，中空玻璃微珠为球状体，直径在0.2～0.3mm之间，且要求直径均一，尺寸精准，公差控制在±0.02mm，根据GB/T33334-2016制备的试样，拉伸剪切强度在18～23MPa之间。
7.根据权利要求5所述的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，其特征在于：若中间层厚度控制填料为短切铜丝，短切铜丝为柱状丝束，直径在0.2～0.3mm之间，公差控制在±0.02mm，长度为2mm，公差控制在±0.02mm，并控制短切铜丝长度方向与粘接面主受力方向相同，根据GB/T33334-2016制备的试样，拉伸剪切强度在15～20MPa之间。
8.根据权利要求5所述的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，其特征在于：若中间层厚度控制填料为SiC，SiC为球状体，直径在0.2～0.3mm之间，公差控制在±0.02mm，根据GB/T33334-2016制备的试样，拉伸剪切强度在17～22MPa之间。
9.根据权利要求1所述的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，其特征在于：步骤(4)中所述上层复合材料测试件和底层复合材料测试件的粘接面抹胶粘剂和中间层厚度控制填料的混合物前需利用遮蔽胶带对非粘接面进行保护。
10.根据权利要求1所述的粘接厚度可控的复合材料粘接工艺，其特征在于：步骤(5)中所述固定指采用固定夹具夹持两个粘接件或采用限位工装对粘接部位进行位置限定，使上层复合材料测试件和底层复合材料测试件在加压过程中无位移；然后分段加压；
分段加压中首次加压压力范围为0.1～0.2MPa；保压10-20min后，用无尘布清除溢胶；将压力升至0.5～0.6MPa，保压至20-60min。
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