一种用于连接复合材料与金属的连接结构及连接方法与流程

本发明涉及复合材料连接技术领域，具体涉及一种用于连接复合材料与金属的连接结构及连接方法。

背景技术：

碳纤维树脂基复合材料是以树脂为基体，碳纤维作为增强相的材料，其具有轻质高强、环境适应性好的特点，从而在航空航天、船舶、风电、体育用品等领域获得了巨大应用。

当复合材料需要通过连接螺栓与其他部件进行连接时，需要在复合材料上固定一个带有螺纹孔的金属件，将连接螺栓与金属件连接，最终实现复合材料与其他部件的连接。

复合材料和金属件之间通过胶接的方式进行连接，但是，由于胶接面积仅为截面面积，导致胶接强度不足，远远低于复合材料的破坏强度，导致连接接头处就成为了复合材料结构的薄弱点。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的复合材料和金属件之间通过胶接的方式进行连接，但是，由于胶接面积仅为截面面积，导致胶接强度不足，远远低于复合材料的破坏强度，导致连接接头处就成为了复合材料结构的薄弱点的缺陷，从而提供用于连接复合材料与金属的连接结构。

本发明还提供一种用于连接复合材料与金属的连接方法。

为解决技术问题，本发明提供的一种用于连接复合材料与金属的连接结构，包括：

第一连接件，开设有安装孔；所述第一连接件适于与复合材料连接；

第二连接件，内部具有螺纹孔；在所述第二连接件的外圆周的两端分别设置有第一凸起和第二凸起；所述第一凸起的直径等于所述安装孔的内径；所述第二凸起的直径大于所述第一凸起的直径；第二连接件的设置有第一凸起的一端设置在安装孔内；所述第二凸起的下表面与第一连接件的表面贴合连接；所述第二连接件适于通过螺栓与金属部件连接。

作为优选方案，所述第一连接件开设有与所述安装孔同心设置的安装槽；所述安装槽的直径与所述第二凸起的直径相同，深度大于所述第二凸起的厚度。

作为优选方案，所述第二凸起的端部设置有第二豁口。

作为优选方案，所述第二豁口具有多个，均匀间隔设置在所述第二凸起的端部。

作为优选方案，所述第一凸起的端部设置有第一豁口。

作为优选方案，所述第一豁口具有多个，均匀间隔设置在所述第一凸起的端部。

作为优选方案，所述第一凸起的直径比所述第二连接件的直径大1-4mm。

本发明还提供一种用于连接复合材料与金属的连接方法，包括以下步骤：

在第一连接件上开设有安装孔；

在第二连接件上设置有第一凸起和第二凸起；所述第一凸起的直径与所述安装孔的直径相同；

将第二连接件的第一凸起的一端安装到第一连接件的安装孔内；所述第一凸起的外缘与所述安装孔的内壁接触；所述第二凸起的靠近所述第一凸起的侧面与所述第一连接件的表面贴合设置；

在安装孔内、第二凸起的表面和第一连接件的表面涂覆胶水，实现第一连接件和第二连接件的胶接。

作为优选方案，在所述第二连接件上开设有与所述安装孔同心设置的安装槽；所述安装槽的深度为第二凸起的厚度与施胶胶层的厚度之和。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的用于连接复合材料与金属的连接结构，包括第一连接件和第二连接件；第二连接件上设置的较大直径的第二凸起，第二凸起与第一连接件的表面胶接，增加了第一连接件和第二连接件之间的胶接面积，增强了第一连接件和第二连接件的连接强度，增强了复合材料和金属之间的连接强度；

将第二连接件设计呈工字型结构，将工字型的长边(即第二凸起的一端)附着在第一连接件的表面，因此，在承受垂直方向的拉伸时不仅依靠结构胶的剪切性能来抵抗变形，还增加了第一连接件的抗压性，能够大幅度提高复合材料接头的耐受强度。

2.本发明提供的用于连接复合材料与金属的连接结构，在第一安装件上开设有安装槽；第二凸起胶接在安装槽内，使得第一连接件和第二连接件表面平齐，维护了产品的良好外观。

3.本发明提供的用于连接复合材料与金属的连接结构，在第一凸起和第二凸起的边缘分别设置有多个第一豁口和第二豁口；增加了胶接面积，提高了周向的剪切强度，可以防止第二连接件相对于第一连接件发生转动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的连接结构的立体结构示意图。

图2为本发明的第二连接件的立体结构示意图。

图3为本发明的第二连接件的剖视结构示意图。

图4为本发明的第一连接件的立体结构示意图。

图5为本发明的豁口的结构示意图。

图6为现有技术的连接方式的数据图。

图7为本发明的连接结构的测试数据图。

附图标记说明：

1、第一连接件；2、第二连接件；3、安装孔；4、安装槽；5、第一凸起；6、第二凸起；7、第一豁口；8、第二豁口；9、螺纹孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供的用于连接复合材料与金属连接结构，如图1所示，包括第一连接件1和第二连接件2；第一连接件1为复合材料，可以是与待连接的复合材料一体设置，或者待连接的复合材料自身就是第一连接件1；第二连接件2由金属材料制成，内部设置有螺纹孔9，可以将螺栓穿过螺纹孔9与其他的金属部件进行连接。

如图2、3所示，在第二连接件2的外圆周上设置有环形的第一凸起5和第二凸起6，第一凸起5和第二凸起6设置在第二连接件2的两端；第二凸起6的直径大于第一凸起5；

如图4所示，在第一连接件1上开设有安装孔3，安装孔3的内径与第一凸起5的外径相等；在第一连接件1的一侧面开设安装槽4，安装槽4与安装孔3同心设置，安装槽4槽口的直径大于安装孔3的直径；安装槽4的内径与第二凸起6的外径相等。

如图5所示，在第一凸起5上设置有第一豁口7，第一豁口7具有多个，沿第一凸起5的周向方向上均匀设置；第二凸起6上设置有第二豁口8，第二豁口8具有多个，沿第二凸起6的周向方向上均匀设置。

在安装使用时，第一连接件1的设置有第一凸起5的一端插设到安装孔3内，第二凸起6的靠近所述第一凸起5的一侧贴合安装槽4的槽底设置，即第二凸起6嵌设在安装槽4内；当需要实现固定连接时，在第一连接件1和第二连接件2的接触的面上涂覆胶水，实现第一连接件1和第二连接件2的胶接；

安装槽4的深度大于第二凸起6的厚度；具体的，安装槽4的深度为h,第二凸起6的厚度为d和施胶胶层的厚度为l，则h等于d+l；该方式保证了第一连接件1的表面平齐，维护了产品的良好外观。

第一豁口7和第二豁口8的设置，当在涂覆胶水时，胶水浸润到第一豁口7和第二豁口8的内部，增加了铰接面积，提高强度，同时可以防止第一连接件1和第二连接件2发生相对转动。

将第二连接件2设计呈工字型结构，将工字型的长边(即第二凸起6的一端)附着在第一连接件1的表面，因此在承受垂直方向拉伸时不仅依靠结构胶的剪切性能来抵抗变形，还增加了复合材料基材的抗压性，能够大幅度提高复合材料接头的耐受强度，如图6所示，一般的结构胶剪切强度数值在1-30mpa之间，最高不超过40mpa，而如图7所示，采用该连接结构之后90度压缩强度在100-600mpa之间，其强度是结构胶的2倍以上。

实施例2

本实施例提供的用于连接复合材料与金属的连接方法，包括以下步骤：

在第一连接件1上开设有安装孔3和与所述安装孔3同心设置的安装槽4；

在第二连接件2上设置有第一凸起5和第二凸起6；所述第一凸起5的直径与所述安装孔3的直径相同；第二凸起6的直径与所述安装槽4的槽口的直径相同；

将第二连接件2的第一凸起5的一端安装到第一连接件1的安装孔3内；所述第一凸起5的外缘与所述安装孔3的内壁接触；所述第二凸起6的靠近所述第一凸起5的侧面与所述第一连接件1的表面贴合设置；

在安装孔3内、第二凸起6的表面和第一连接件1的表面涂覆胶水，实现第一连接件1和第二连接件2的胶接；所述安装槽4的深度为第二凸起6的厚度与施胶胶层的厚度之和。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。