一种热塑性碳纤维复材感应熔接装置

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该项目的目的是开发一种适用于航空航天、汽车等领域的高效、低损伤、高性能的复合材料连接技术——热塑性碳纤维复材感应熔接装置。介绍了复材的特点和分类,以及不同类型的复材连接方式的优缺点,分析了当前行业在连接技术上所面临的问题和需求。概述了国内外关于复合材料感应焊接技术的发展现状和趋势,指出了该技术在航空航天等领域中的广泛应用和巨大潜力。实现了设备搭建情况,并利用设备初步完成了焊接。详细阐述了本项目的主要研究内容和技术目标,包括感应加热模块、运动控制模块、温度采集-控制模块等各个部分的设计原理和功能实现,以及对不同工艺参数对焊接质量和性能影响的分析和优化。该装置能够利用碳纤维自身的导电性,在无需制孔或添加其他材料的情况下,利用感应线圈产生的高频电磁场,使热塑性复材中产生涡流电流生热使复材基体熔化并重新固结,实现复材/复材叠层结构的可靠连接,具有非接触、高效和易于实现自动化的优势。与传统的机械连接或胶接相比,感应焊接具有连接表面完整、重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,可以大幅提高构件的使用寿命和制造效率。但由于感应熔接是一个动态连接过程,在对大尺寸件连接时存在集肤效应和热积累现象等,致使连接过程中可能出现未结合和热分解等缺陷,连接性能均匀性差。因此,该装置可以实时测量和控制压力和冷却等参数,以提高连接性能均匀性。介绍了设备搭建情况,并利用设备初步完成了焊接。陈列了设备可移动、可自主调节,可以通过算法和PLC主控实现自主控制并实现连续性感应焊接等创新点。显著的提升了装置的自动化程度,有助于促进行业的转型升级。