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专题报告

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一文了解复合材料的主要连接方式(三)


第三部分:混合连接













混合连接则是将胶接与机械连接相结合,能够很好地避免单一连接方式带来的弊端,使产品拥有更好的强度和稳定性。混合连接可以阻止或延缓胶层损伤的扩展,提高抗剥离、抗冲击、抗疲劳和抗蠕变等性能;具备密封、减震、绝缘的情况下进一步增大连接强度,提高载荷传递能力,隔离金属紧固件与复合材料,无电化学腐蚀。混合连接主要包含胶螺混合连接、胶铆混合连接和胶卡混合连接。

混合连接应选用韧性胶黏剂,尽量使胶接的变形与机械连接的变形相协调,需要提高紧固件与孔的配合精度,否则易引起胶层剪切破坏,降低连接强度。

一文了解复合材料的主要连接方式(三)
图 混合连接在汽车中的应用

宝马7系在C柱区域使用碳纤维作为加强件,此处应用多处连接工艺,包含了胶接-铆接,胶接-螺栓,胶接-卡接等方式。综合了机械连接和胶接的优点。



第四部分:缝合连接














缝合技术发展至今已有悠久的历史,但它在复合材料领域的应用才不过几十年,并且多被应用在缝合层合板复合材料上。它能抑制复合材料层合板的分层损伤,提高其层间强度和抗分层、抗冲击的能力,是提高结构损伤容限和层间断裂韧性的有效途径。其原理是通过缝合手段,使复合材料在垂直于铺层平面的方向得到增强,从而提高材料层间损伤容限。缝合工艺使用碳、玻璃、Kevlar做成的缝合线在工业缝纫机上对织物进行厚度方向的缝合。缝线仅占复合材料纤维体积含量的百分之几。目前芳纶纤维由于其特殊的耐磨性、良好的抗冲击韧性和较低的纤维密度,在缝合过程中得到广泛应用。

一文了解复合材料的主要连接方式(三)
图 缝合连接示意图

缝合连接能明显提高层压板的层间断裂韧性和层间剪切强度,特别是在零件破坏后,缝合可以使碎片连接在一起,避免后续更危险的灾难性破坏,有利于阻止损伤扩展。

缝合连接属于辅助性连接,与RTM、RFI等工艺一起使用。缝合工艺参数决定复合材料的结构参数和力学性能以及连接工艺过程所产生的残余应力。主要的缝合工艺参数有缝线的股数、缝合密度、缝合方向及缝合针等。

缝合不仅是一种增强技术,而且也是一种连接技术,与复合材料的其它连接技术如粘结、铆接相比,缝合材料整体性强、不易产生局部应力集中,因此为制作大型复合材料制件提供了一种有效手段。


(未完待续)


此文由中国复合材料工业协会搜集整理编译,部分数据来源于网络资料。文章不用于商业目的,仅供行业人士交流,引用请注明出处。



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