[发明专利]连续碳纤维增强热塑性复合材料焊接接头温度监测方法

说明书

本发明公开了一种连续碳纤维增强热塑性复合材料焊接接头温度监测方法，对完成超声波直接焊接的上接合偶对和下接合偶对进行表面处理，然后固定电极，并放入温控箱内；利用信号处理端采集并分析电极得到的信号，与实验获得的温度‑电阻曲线进行比较，实现焊接接头的温度监测。本发明在不增加额外结构，成本较低，操作便捷，稳定可靠的前提下，利用材料本身的性能，对焊接接头的内部温度进行监测。

技术领域

本发明属于温度监测技术领域，具体涉及一种连续碳纤维增强热塑性复合材料焊接接头温度监测方法。

背景技术

在实际应用过程中，通过焊接连接的接头相较于材料本身强度较弱，承受较大载荷时损伤首先集中发生在接头部位。由于材料本身具有热塑性，其服役过程中的温度监测对其结构可靠性具有很大影响，对接头使用过程中的安全性有巨大影响。同时，热塑性基体导热性较差，焊接界面的温度变化很难通过测量表层温度获得。

依据现有技术可以通过布置热电偶等传感器以及通过红外测温仪等其他仪器对焊接接头进行温度监测。但外加传感器会带来额外的成本，实现牢固固定也比较困难，测量接头内部温度时可能对接头结构产生影响；使用红外测温仪等其他仪器成本较高，且难以做到实时焊接接头内部监测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种连续碳纤维增强热塑性复合材料焊接接头温度监测方法，用于解决连续碳纤维增强热塑性复合材料焊接接头内部无法进行温度测量的技术问题。

本发明采用以下技术方案：

本发明连续碳纤维增强热塑性复合材料焊接接头温度监测方法，包括以下步骤：

S1、对完成超声波直接焊接的上接合偶对和下接合偶对进行表面处理，然后固定电极，并放入温控箱内；

S2、利用信号处理端采集并分析电极得到的信号，与实验获得的温度-电阻曲线进行比较，实现焊接接头的温度监测。

具体的，步骤S1中，上接合偶对和下接合偶对的基体采用连续碳纤维增强热塑性复合材料制备而成。

进一步的，连续碳纤维增强热塑性复合材料中碳纤维的体积分数为20％～60％。

更进一步的，连续碳纤维增强热塑性复合材料包括聚乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚和/或聚对苯二甲酸乙二酯。

具体的，步骤S1中，表面处理具体为：

清理上接合偶对和下接合偶对焊接界面周围的挤出物。

进一步的，在上接合偶对和下接合偶对清理完挤出物的界面上涂抹导电漆，然后分别连接电极。

具体的，步骤S1中，电极采用机械压紧的方式分别与上接合偶对和下接合偶对固定连接。

具体的，步骤S1中，电极采用对称放置，分别位于上接合偶对和下接合偶对的一端。

具体的，步骤S2中，温度每变化5℃记录一次电阻值，每次记录电阻时需等待温控箱温度保持不变1分钟。

具体的，步骤S2中，将实际测得的信号与界面电阻与温度变化的曲线进行比较，得到焊接接头内部的实时温度。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明连续碳纤维增强热塑性复合材料焊接接头温度监测方法，通过监测焊接接头服役过程中界面电阻或电压的变化，来直接监测焊接接头内部温度，避免温度过高或者过低对焊接接头结构产生损伤；利用碳纤维增强材料在环境温度变化时电阻随之改变的特性，通过在焊接后形成的导电网络两端固定电极的方式，进行焊接界面温度的监测，温度-电阻拟合曲线线性度高，监测灵敏度较高，对温度变化的响应迅速。