本發(fā)明涉及電阻焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的電阻焊接加熱單元及其制備方法。
背景技術(shù)：
纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合材料可分為非連續(xù)纖維增強(qiáng)和連續(xù)纖維增強(qiáng)，而后者的力學(xué)強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前者，可用于制備承力結(jié)構(gòu)件，在航空航天、軍事工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。一般非連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料可通過熔融加工等方式一次成型得到較復(fù)雜形狀的制品；而對于連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料往往需要采用化整為零的方式。其中，電阻焊接作為熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的連接方法受到了廣泛關(guān)注。
對于電阻焊接而言，熱量來源于加熱單元通電后產(chǎn)生的焦耳熱，加熱單元是電阻焊接中最重要的部分。到目前為止，加熱單元主要采用金屬網(wǎng)格、連續(xù)纖維預(yù)浸料。但是，金屬網(wǎng)格作為加熱單元，金屬與樹脂差的相容性，會(huì)劣化焊接接頭性能，金屬的引入易被雷迖發(fā)現(xiàn)等等問題存在。連續(xù)碳纖維預(yù)浸料用于電阻焊接，同樣也存在不足，如碳纖維在聚合物基體中分布不均勻，導(dǎo)致加熱單元發(fā)熱不均勻，從而影響焊接質(zhì)量；另外連續(xù)碳纖維預(yù)浸料價(jià)格高昂，制造難度大，這也限制了它的應(yīng)用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種新型的的電阻焊接加熱單元及其制備方法，能夠保證炭黑在聚合物基體中均勻分布，從而有望改善加熱單元發(fā)熱的均勻性，有效提高焊接質(zhì)量，并且具有制備相對容易、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種新型的電阻焊接加熱單元，包括聚丙烯和高比表面積炭黑，所述高比表面積炭黑的質(zhì)量含量為8%~12%。
所述的一種新型的電阻焊接加熱單元的制備方法，包含以下具體步驟：
1）將聚丙烯和高比表面積炭黑在80℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥6h；
2）按照上述比例將所述步驟1）中干燥后的聚丙烯和高比表面積炭黑加入密煉機(jī)中熔融共混10min；
3）將步驟2）混煉后的復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上模壓制成加熱單元，尺寸為50.0mm×12.5mm×1.2mm，壓制時(shí)兩端分別壓上30.0mm×12.5mm的銅網(wǎng)做電極，其中銅網(wǎng)壓入加熱單元部分尺寸為10.0mm×12.5mm。
所述步驟2）中熔融共混的加工溫度為190℃，轉(zhuǎn)速為50r/min。
所述步驟3）中的模壓溫度為190℃，壓力為15MPa，預(yù)熱時(shí)間8min，熱壓7min，冷壓10min。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明采用高比表面積的炭黑填充聚丙烯材料制成電阻焊接加熱單元，能夠保證炭黑在聚合物基體中均勻分布，從而有望改善加熱單元發(fā)熱的均勻性，有效提高焊接質(zhì)量，并且具有制備相對容易、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)開辟了導(dǎo)電復(fù)合材料新的應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種新型的電阻焊接加熱單元，包括聚丙烯和高比表面積炭黑，所述高比表面積炭黑的質(zhì)量含量為8%。
所述的一種新型的電阻焊接加熱單元的制備方法，包含以下具體步驟：
1）將聚丙烯和高比表面積炭黑在80℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥6h；
2）按照上述比例將所述步驟1）中干燥后的聚丙烯和高比表面積炭黑加入密煉機(jī)中熔融共混10min，加工溫度為190℃，轉(zhuǎn)速為50r/min；
3）將步驟2）混煉后的復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上模壓制成加熱單元，尺寸為50.0mm×12.5mm×1.2mm，壓制時(shí)兩端分別壓上30.0mm×12.5mm的銅網(wǎng)做電極，其中銅網(wǎng)壓入加熱單元部分尺寸為10.0mm×12.5mm，模壓溫度為190℃，壓力為15MPa，預(yù)熱時(shí)間8min，熱壓7min，冷壓10min。
在平板硫化機(jī)上模壓制成70.0mm×25.0mm×2.0mm的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料樣片，用于搭接焊。
當(dāng)選擇焊接電壓為35V時(shí)，焊接時(shí)間在6min左右時(shí)，加熱單元的焊接系數(shù)均超過0.9，焊接時(shí)間10min左右時(shí)，焊接系數(shù)可以達(dá)到1，焊接性能優(yōu)良。
實(shí)施例2
一種新型的電阻焊接加熱單元，包括聚丙烯和高比表面積炭黑，所述高比表面積炭黑的質(zhì)量含量為10%。
所述的一種新型的電阻焊接加熱單元的制備方法，包含以下具體步驟：
1）將聚丙烯和高比表面積炭黑在80℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥6h；
2）按照上述比例將所述步驟1）中干燥后的聚丙烯和高比表面積炭黑加入密煉機(jī)中熔融共混10min，加工溫度為190℃，轉(zhuǎn)速為50r/min；
3）將步驟2）混煉后的復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上模壓制成加熱單元，尺寸為50.0mm×12.5mm×1.2mm，壓制時(shí)兩端分別壓上30.0mm×12.5mm的銅網(wǎng)做電極，其中銅網(wǎng)壓入加熱單元部分尺寸為10.0mm×12.5mm，模壓溫度為190℃，壓力為15MPa，預(yù)熱時(shí)間8min，熱壓7min，冷壓10min。
在平板硫化機(jī)上模壓制成70.0mm×25.0mm×2.0mm的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料樣片，用于搭接焊。
當(dāng)選擇焊接電壓為30V時(shí)，焊接時(shí)間在6 min 左右時(shí)，加熱單元的焊接系數(shù)均超過0.9，焊接時(shí)間10 min 左右時(shí)，焊接系數(shù)可以達(dá)到1，焊接性能優(yōu)良。
實(shí)施例3
一種新型的電阻焊接加熱單元，包括聚丙烯和高比表面積炭黑，所述高比表面積炭黑的質(zhì)量含量為12%。
所述的一種新型的電阻焊接加熱單元的制備方法，包含以下具體步驟：
1）將聚丙烯和高比表面積炭黑在80℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥6h；
2）按照上述比例將所述步驟1）中干燥后的聚丙烯和高比表面積炭黑加入密煉機(jī)中熔融共混10min，加工溫度為190℃，轉(zhuǎn)速為50r/min；
3）將步驟2）混煉后的復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上模壓制成加熱單元，尺寸為50.0mm×12.5mm×1.2mm，壓制時(shí)兩端分別壓上30.0mm×12.5mm的銅網(wǎng)做電極，其中銅網(wǎng)壓入加熱單元部分尺寸為10.0mm×12.5mm，模壓溫度為190℃，壓力為15MPa，預(yù)熱時(shí)間8min，熱壓7min，冷壓10min。
在平板硫化機(jī)上模壓制成70.0mm×25.0mm×2.0mm的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料樣片，用于搭接焊。
當(dāng)選擇焊接電壓為25V時(shí)，焊接時(shí)間在6 min 左右時(shí)，加熱單元的焊接系數(shù)均超過0.9，焊接時(shí)間10 min 左右時(shí)，焊接系數(shù)可以達(dá)到1，焊接性能優(yōu)良。
本發(fā)明采用炭黑填充的聚丙烯作為加熱單元來焊連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料樣條。因加熱單元基體材料與待焊樣條性質(zhì)相同, 故界面相容性良好，并且可以充分利用復(fù)合材料自身電阻的熱量，在短時(shí)間內(nèi)，以極低的功耗和制造成本得到高質(zhì)量的熱塑性復(fù)合材料焊接件。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。