本發明公開了一種熱塑性Z?pin增強復合材料的銷釘結構及其制造方法，包括熱塑性復合材料構件一、熱塑性復合材料構件二和Z?pin，所述熱塑性復合材料構件一和熱塑性復合材料構件二相互連接且連接處設有孔洞，所述孔洞貫穿熱塑性復合材料構件一和熱塑性復合材料構件二，所述Z?pin用于植入孔洞內從而提高熱塑性復合材料構件一和熱塑性復合材料構件二之間的連接強度，所述Z?pin的兩端為銷釘形狀；本發明在不損害或極少損害待連接構件中纖維的前提下，用植入Z?pin的方法連接熱塑性復合材料構件一和熱塑性復合材料構件二，并將Z?pin兩端處理成銷釘形狀，有效提高連接強度。

技術領域

本發明涉及復合材料增強技術領域，具體涉及一種熱塑性Z-pin增強復合材料的銷釘結構及其制造方法。

背景技術

熱塑性材料用作纖維增強復合材料的基體材料已穩步發展，尤其是在汽車和航天航空應用領域中，主要是因為熱塑性材料可循環利用，并且能夠被快速加工。它們具有優于熱固性樹脂的斷裂韌性，還能采用焊接技術，易于連接。熱塑性材料不同于熱固性樹脂，它可存放較長時期，并且不減損任何性能。

在汽車行業中，為了滿足低成本，高效率的批量生產，采用化整為零的方法，提出“部件生產—連接”的生產模式。

目前，超聲波焊接是熱塑性制件的最佳焊接方法之一，是采用低振幅、高頻率振動能量使表面的分子摩擦產生焊接所需要的熱量。超聲波一般用于小部件的焊接，對于大面積和特殊形狀的焊接則不適用。焊接接頭也必須經過專門設計，以便將振動能量集中到熔化點，通用性較差。超聲波對復合材料的破壞，尤其是對接頭處的纖維排列破壞較大。

而目前Z-pin三維增強技術借鑒了不連續縫合方法，將Z-pin以一定的角度和分布密度植入到復合材料層合板坯材中。該項技術將層合板中鋪層與鋪層結合成整體，有效提高層間強度和層間斷裂韌性，具有可設計性強、操作簡單、減重性好、對纖維損傷小等優點，適用于預浸料工藝和局部增強。

Z-pin是纖維與樹脂復合后，經拉擠工藝制成的針狀細桿，Z-pin三維增強技術目前主要應用于熱固性復合材料。Z-pin的植入方法主要為超聲波震動植入，這樣的植入方法會一定程度的損傷Z-pin的力學性能，且這種植入方法不適用于熱塑性復合材料。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足提供一種熱塑性Z-pin增強復合材料的銷釘結構及其制造方法，本熱塑性Z-pin增強復合材料的銷釘結構及其制造方法在不損害或極少損害待連接構件中纖維的前提下，用植入Z-pin的方法連接兩個構件，并將Z-pin兩端處理成銷釘形狀，有效提高連接強度。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

一種熱塑性Z-pin增強復合材料的銷釘結構，包括熱塑性復合材料構件一、熱塑性復合材料構件二和Z-pin，所述熱塑性復合材料構件一和熱塑性復合材料構件二相互連接且連接處設有孔洞，所述孔洞貫穿熱塑性復合材料構件一和熱塑性復合材料構件二，所述Z-pin用于植入孔洞內從而提高熱塑性復合材料構件一和熱塑性復合材料構件二之間的連接強度，所述Z-pin的兩端為銷釘形狀。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述Z-pin植入孔洞內的方向垂直于熱塑性復合材料構件一和熱塑性復合材料構件二的纖維方向。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述熱塑性復合材料構件一、熱塑性復合材料構件二和Z-pin的材質相同。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述銷釘形狀包括圓帽型或沉頭型。

為實現上述技術目的，本發明采取的另一個技術方案為：

一種熱塑性Z-pin增強復合材料的銷釘結構的制造方法，包括以下步驟：