[发明专利]一种金属与高分子焊接装置及焊接方法

权利要求书

1.一种金属与高分子焊接装置，其特征在于，包括电加热系统、压力系统、工作平台(7)，待焊接金属平板(6)固定在工作平台(7)上，待焊接高分子平板(4)通过压力系统悬于待焊接金属平板(6)上方，压力系统将高分子平板(4)压合在金属平板(6)上进行焊接；

所述的压力系统包括压头(1)及内置测力传感器、弹簧夹片(2)及金属背板(3)，待焊接高分子平板(4)通过弹簧夹片(2)固定在压头(1)上，高分子平板(4)与压头(1)之间设置金属背板(3)；

所述的压力系统还连接充气系统，充气系统包括密封罩(13)与进气孔(14)，其中密封罩(13)使用时将电加热系统和压力系统密封在内，进气孔(14)与压缩气瓶连接调节密封罩(13)内的气体环境。

2.根据权利要求1所述的一种金属与高分子焊接装置，其特征在于，所述的电加热系统包括金属平板固定装置(5)、导电元件固定件(8)、导线(9)、导电元件(10)及温度测量系统，所述的金属平板固定装置(5)将金属平板(6)固定在工作平台(7)上，金属平板(6)焊接区域两侧与导电元件(10)紧密贴合，导电元件(10)通过导电元件固定件(8)固定在工作平台(7)上，所述的温度测量系统包含热电偶(12)，温度数据记录仪(11)及红外热成像仪(16)。

3.根据权利要求2所述的一种金属与高分子焊接装置，其特征在于，所述的导线(9)为铜制导线，所述的热电偶(12)设置在金属平板(6)上，该热电偶(12)连接温度数据记录仪(11)，所述的红外热成像仪(16)设置在工作平台(7)上，探测红外温度数据并传输至温度数据记录仪上，导线(9)及导电元件(10)与金属平板(6)连接形成通电回路，对金属平板(6)进行预热，通过热电偶(12)和红外热成像仪(16)实时测量金属平板(6)温度。

4.根据权利要求1所述的一种金属与高分子焊接装置，其特征在于，所述的密封罩(13)采用透明亚克力材质，所述的进气孔(14)与至少两个压缩气瓶组合，实现对于密封罩内气体环境的定量调控。

5.根据权利要求1所述的一种金属与高分子焊接装置，其特征在于，所述的装置还包括触摸式人机交互界面系统，该触摸式人机交互界面系统固定在工作平台(7)上，并连接电加热系统、压力系统和充气系统，控制焊接温度和压力。

6.一种采用权利要求1-5中任一所述金属与高分子焊接装置进行焊接的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：待焊接金属平板(6)通过金属平板固定装置(5)固定在工作平台(7)上，待焊接高分子平板(4)通过弹簧夹片(2)固定在压头(1)上，导线(9)及导电元件(10)与金属平板(6)连接形成通电回路，对金属平板(6)进行预热，通过热电偶(12)和红外热成像仪(16)实时测量金属平板(6)温度，并根据焊接需求调节控制加热速率，在达到设定预热温度后，压力系统按照设定的下压速率控制高分子平板(4)下降与金属平板(6)接触，高分子平板(4)在温度作用下熔融并在压力作用下嵌入金属平板(6)内，在温度测量系统和压力系统的实时监控下调整力和热的输入，在达到指定深度后，停止加热，进行冷却后得到高强度接头。

7.根据权利要求6所述的一种采用金属与高分子焊接装置进行焊接的方法，其特征在于，独立自动控制调节焊接过程中的下压力和热输入，实现对于焊接压力和温度的精准测量和调控；

所述的压头(1)压力范围为0-5000N，压头内置测力传感器测量范围为0-5000N；

热电偶(12)测温范围为0-700℃，温度分辨率为0.05-0.1℃，热电偶(12)材质包括K型热电偶和Pt100铂热电阻热电偶；

电加热系统可控电压范围为0-48V，电流范围为0-400A，加热温度范围为20-600℃。

8.根据权利要求6所述的一种采用金属与高分子焊接装置进行焊接的方法，其特征在于，焊接的模式包括：手动焊接模式、恒定压力模式以及恒定温度模式。