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專題報告

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一文了解復合材料的主要連接方式(三)


第三部分:混合連接













混合連接則是將膠接與機械連接相結合,能夠很好地避免單一連接方式帶來的弊端,使產品擁有更好的強度和穩定性。混合連接可以阻止或延緩膠層損傷的擴展,提高抗剝離、抗沖擊、抗疲勞和抗蠕變等性能;具備密封、減震、絕緣的情況下進一步增大連接強度,提高載荷傳遞能力,隔離金屬緊固件與復合材料,無電化學腐蝕。混合連接主要包含膠螺混合連接、膠鉚混合連接和膠卡混合連接。

混合連接應選用韌性膠黏劑,盡量使膠接的變形與機械連接的變形相協調,需要提高緊固件與孔的配合精度,否則易引起膠層剪切破壞,降低連接強度。

一文了解復合材料的主要連接方式(三)
圖 混合連接在汽車中的應用

寶馬7系在C柱區域使用碳纖維作為加強件,此處應用多處連接工藝,包含了膠接-鉚接,膠接-螺栓,膠接-卡接等方式。綜合了機械連接和膠接的優點。



第四部分:縫合連接














縫合技術發展至今已有悠久的歷史,但它在復合材料領域的應用才不過幾十年,并且多被應用在縫合層合板復合材料上。它能抑制復合材料層合板的分層損傷,提高其層間強度和抗分層、抗沖擊的能力,是提高結構損傷容限和層間斷裂韌性的有效途徑。其原理是通過縫合手段,使復合材料在垂直于鋪層平面的方向得到增強,從而提高材料層間損傷容限。縫合工藝使用碳、玻璃、Kevlar做成的縫合線在工業縫紉機上對織物進行厚度方向的縫合。縫線僅占復合材料纖維體積含量的百分之幾。目前芳綸纖維由于其特殊的耐磨性、良好的抗沖擊韌性和較低的纖維密度,在縫合過程中得到廣泛應用。

一文了解復合材料的主要連接方式(三)
圖 縫合連接示意圖

縫合連接能明顯提高層壓板的層間斷裂韌性和層間剪切強度,特別是在零件破壞后,縫合可以使碎片連接在一起,避免后續更危險的災難性破壞,有利于阻止損傷擴展。

縫合連接屬于輔助性連接,與RTM、RFI等工藝一起使用。縫合工藝參數決定復合材料的結構參數和力學性能以及連接工藝過程所產生的殘余應力。主要的縫合工藝參數有縫線的股數、縫合密度、縫合方向及縫合針等。

縫合不僅是一種增強技術,而且也是一種連接技術,與復合材料的其它連接技術如粘結、鉚接相比,縫合材料整體性強、不易產生局部應力集中,因此為制作大型復合材料制件提供了一種有效手段。


(未完待續)


此文由中國復合材料工業協會搜集整理編譯,部分數據來源于網絡資料。文章不用于商業目的,僅供行業人士交流,引用請注明出處。



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