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申请/专利权人：北京航空航天大学;承德宽航新材料有限公司

摘要：本发明公开了一种碳纤维聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统与焊接方法，该系统包括加热系统、冷却系统、压力系统、测温系统和工装。其中，加热系统为焊接面提供树脂熔融所需热量；冷却系统用以防止焊接区端部过热；压力系统包括超高温真空袋和真空泵，以真空压力的形式将力传递至焊接区域进行压实；工装包括限位装置和二维水平仪，保证焊接区域的位置准确性和均匀性。焊接时，复合材料层板和感应元件固定于工装中指定位置，压力系统作用于待焊接区，冷却气路固定于气路限位，氮化铝陶瓷散热片粘贴于层板端部。在温度和压力的作用下，树脂产生熔融流动，感应元件与层板表面紧密的粘接在一起，最终得到质量合格的焊接接头。

主权项：1.一种碳纤维聚芳醚酮复合材料层板的感应焊接系统，所述系统包括加热系统、冷却系统、压力系统、测温系统和工装，其中所述加热系统包括感应线圈和感应元件，感应线圈产生高频交变磁场，使感应元件产生感应电流，感应元件因涡流效应产生热量，为焊接面提供树脂熔融所需热量；冷却系统包括气冷装置和散热片，用以防止焊接区端部过热；压力系统包括超高温真空袋和真空泵，在超高温真空袋内以真空压力的形式将力传递至焊接区域，压实焊接区域；测温系统包括巡检仪和红外热成像仪，用来监测焊接区的温度变化；所述感应线圈设于焊接区域的正上方，并与焊接区域保持耦合距离；所述感应元件置于待焊接层板之间；其特征在于：所述冷却系统中气冷装置具有空气压缩机和三通气路接头，所述三通气路接头包括一个总气路排气管，两个支气路排气管，空气压缩机产生的压缩气体分别从所述两个支气路排气管通过扇形气体喷嘴喷出，所述两个支气路排气管分别插入气路卡箍中，作用于层板焊接区域的端部和上表面，氮化铝陶瓷散热片分别粘贴于层板上表面和端部；所述工装包括层板限位、气路限位、二维水平仪和保温绝缘底板，所述层板限位包括两个限位卡槽，所述限位卡槽分别安装在所述保温绝缘底板上，位于待焊接层板的末端，所述气路限位包括端部气路卡箍和侧部气路卡箍，所述两个支气路排气管分别插入所述端部气路卡箍和侧部气路卡箍中，端部气路卡箍固定在保温绝缘底板上，位于下层板末端方向，侧部气路卡箍固定在保温绝缘底板上，与固定在下层板端部条状氮化铝陶瓷散热片保持在同一水平线，端部气路卡箍和侧部气路卡箍与焊接区域的距离范围为5~20cm；所述空气压缩机产生压缩气体，调压阀将气压0.1~0.2MPa作为冷却气压，使气体稳压输出，所述三通路接头的总气路和支气路排气管选择直径为8mm的总气路和直径6mm的支气路，所述气体喷嘴喷口直径范围为1~5mm，扇形喷口角度范围为30°~140°，所述感应元件由如下制备方法制成：（1）将平纹金属网、铜箔和聚醚醚酮树脂膜裁剪为所需尺寸，其中裁剪的平纹金属网形状为裁切了四个角的矩形，制成“十字型”平纹金属网，所述平纹金属网为200目，40μm丝径，尺寸为41.5mm*35.4mm的平纹金属网，60μm的聚醚醚酮树脂膜作为制备所述感应元件的原材料；（2）将所述平纹金属网、铜箔和聚醚醚酮树脂膜用丙酮清洗；（3）将清洗完毕的所述平纹金属网、铜箔和聚醚醚酮树脂膜烘干；（4）将烘干完毕的铜箔沿宽度方向对折包裹平纹金属网两侧边缘并夹紧，制成平纹金属网与铜箔的结合体；（5）将烘干完毕的所述平纹金属网、聚醚醚酮树脂膜按照2层聚醚醚酮树脂膜、平纹金属网与铜箔的结合体、2层聚醚醚酮树脂膜的顺序依次铺放，再置于铺有超高温隔离膜和聚四氟乙烯脱模布的模具中，放入真空热压机中进行模压，在加热加压下产生变形实现所述平纹金属网和聚醚醚酮树脂膜的紧密贴合，制备出所述感应元件。

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