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专利号: 2024102184535
申请人: 广东海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种热塑性塑料基板与金属基板的连接方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:在金属基板的待焊接区域加工多条颈缩沟槽;

S2:在颈缩沟槽内熔覆混有增强物的热塑性塑料,所述热塑性塑料与热塑性塑料基板的材质一致,热塑性塑料冷却后凸出金属基板,形成凸纹理;

S3:通过带有凸齿纹理的超声振动头在热塑性塑料基板的待焊接区域加工与凸纹理相配合的凹纹理;

S4:将凸纹理插入凹纹理内部,并将热塑性塑料基板与金属基板进行超声焊接。

2.根据权利要求1所述的热塑性塑料基板与金属基板的连接方法,其特征在于,步骤S1中,采用变激光入射角协同多次扫描的多次加工方法在金属基板的待焊接区域加工颈缩沟槽,颈缩沟槽满足以下几何条件:其中, 为激光最大入射角,并且 M为沟槽开口宽度,W为沟槽间距,H为沟槽深度,扫描次数≥3。

3.根据权利要求2所述的热塑性塑料基板与金属基板的连接方法,其特征在于,在加工颈缩沟槽前,对金属基板的待焊接区域进行清洁。

4.根据权利要求1所述的热塑性塑料基板与金属基板的连接方法,其特征在于,步骤S2包括以下子步骤:S21:将设有通槽的铺粉模具水平放置在加工有颈缩沟槽的金属基板的待焊接区域上方,并保持通槽与颈缩沟槽一一对齐;

S22:向铺粉模具的通槽内装入混有增强物的热塑性塑料粉末,直到铺满通槽并高出铺粉模具上表面;

S23:刮去高于铺粉模具上表面的粉末,并垂直向上取出铺粉模具;

S24:对金属基板的待焊接区域加热,直到混有增强物的热塑性塑料粉末熔化后停止加热并冷却,形成凸出金属基板的凸纹理。

5.根据权利要求4所述的热塑性塑料基板与金属基板的连接方法,其特征在于,所述铺粉模具的通槽的横截面为上窄下宽的梯形,其几何条件满足:

250μm≤G≤700μm;

B

K=W;

其中,G为通槽的深度,B为通槽的上开口宽度,A为通槽的下开口宽度,K为通槽的间距,M为颈缩沟槽的开口宽度,W为颈缩沟槽的间距。

6.根据权利要求4所述的热塑性塑料基板与金属基板的连接方法,其特征在于,热塑性塑料粉末的粒度为500目至2000目;增强物为粒度500目至2000目的硅粉末、铝粉末、氧化铝粉末、二氧化硅粉末、碳纤维粉末中的一种或多种,并且增强物与热塑性塑料粉末的体积比为1:100至10:100。

7.根据权利要求5所述的热塑性塑料基板与金属基板的连接方法,其特征在于,步骤S3包括以下子步骤:S31:将端面带有凸齿纹理的超声振动头垂直放置在热塑性塑料基板的待焊接区域上方;

S32:启动超声振动,使超声振动头的凸齿垂直压入热塑性塑料基板的待焊接区域,直至压入深度Z达到所需深度后快速垂直抬起超声振动头,并停止超声振动,从而在热塑性塑料基板的待焊接区域制备出凹纹理。

8.根据权利要求7所述的热塑性塑料基板与金属基板的连接方法,其特征在于,所述超声振动头凸齿的几何参数满足:L=K=W;

N≥G;

P≥B;

G≤Z≤N;

其中:L为凸齿的间距,N为凸齿的高度,β为齿形斜角,P为凸齿的齿顶宽度。

9.根据权利要求1所述的热塑性塑料基板与金属基板的连接方法,其特征在于,步骤S4包括以下子步骤:S41:将金属基板的待焊接区域与热塑性塑料基板的待焊接区域叠加后水平放置在超声焊接装置的底座上,并确保金属基板位于热塑性塑料基板的上方;

S42:将金属基板的待焊接区域的凸纹理插入热塑性塑料基板的待焊接区域的凹纹理内部;

S43:将超声焊接头移动至待焊接区域的上方,并对金属基板与热塑性塑料基板进行超声焊接,直至焊接完成。

10.根据权利要求1至9任一项所述的热塑性塑料基板与金属基板的连接方法,其特征在于,所述热塑性塑料基板为厚度≤5mm的聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯醚、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、尼龙、聚碳酸酯、热塑性聚酰亚胺中的一种或多种;

金属基板为厚度≤5mm的铝合金、钛合金、镁合金或钢。