《复合材料装配技术》课件-模块3胶接表面不同处理方式的铝合金与CFRP胶接+测试数据

复合材料装配技术胶接表面不同处理方式的铝合金与CFRP胶接CONTENTS目录不同处理方式的铝合金与CFRP胶接01胶接强度测试02不同处理方式的铝合金与CFRP胶接PART01一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（一）实验目的掌握铝合金与CFRP胶接的基本工艺流程。研究不同表面处理方式对胶接强度的影响规律。学会单搭接胶接试样的制作与拉伸强度测试方法。培养实验操作、数据处理和分析问题的能力。一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（二）实验原理胶接原理通过胶粘剂在界面上的润湿、扩散和化学反应、机械锚固作用，实现两种材料的牢固连接。一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（二）实验原理去除污染物清除表面油污、水分和氧化层，避免界面粘附破坏。表面处理的重要性增加表面粗糙度提高胶粘剂与基材的机械嵌合力。形成活性表面增强化学键合力，提升胶接强度。一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（三）实验材料与工具铝合金板(100×25mm)CFRP板(100×25mm)加强片(50×25mm)胶粘剂无水乙醇稀磷酸实验材料一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（三）实验材料与工具砂纸(240#)实验工具脱脂棉布毛刷搅拌棒剪刀纸杯、不锈钢网、直流电源、C型夹、游标卡尺等一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（四）步骤1：预装配测量尺寸使用游标卡尺精确测量铝板、CFRP板和加强片的尺寸，确保符合要求。协调装配将铝板和CFRP板进行单搭接预装配，确定搭接长度为12.5mm。定位标记使用记号笔在板上画出搭接区域的定位线，确保后续工序精准。保护非胶接区用纸胶带仔细覆盖并保护非胶接区域，防止涂胶时污染。一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（五）步骤2：表面处理-打磨法除油用蘸有无水乙醇的脱脂棉布擦拭胶接区域，去除表面油污。除尘用干净的棉布或压缩空气清除打磨产生的粉尘。打磨使用240#砂纸对胶接区域进行均匀打磨，形成粗糙表面。清洗与干燥再次用无水乙醇擦拭表面，然后置于通风处晾干。一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（六）步骤2：表面处理-阳极氧化法配制电解液倒入12%稀磷酸，加入空心玻璃微球，搅拌成糊状。涂覆电解液在胶接区涂刷磷酸糊并覆盖棉布，重复至三层。放置电极铝板接正极，不锈钢网（不接触铝板）接负极。一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（六）步骤2：表面处理-阳极氧化法施加电压施加9.5-10V电压，保持10-12分钟。清洗干燥去离子水清洗5分钟，空气干燥30分钟。一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（七）步骤3：涂胶与组装用毛刷在金属板上涂胶用C型夹夹紧胶接试样涂胶在所有胶接面均匀涂抹胶粘剂，确保胶层厚度适中且均匀。夹紧用C型夹在搭接区两侧均匀夹紧，力度适中，避免胶液过多挤出。组装按预装配定位线，将铝板、CFRP板和加强片准确组装。隔离在夹子与板材间垫上塑料膜或薄木板，防止胶粘剂粘连。一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（八）步骤4：固化固化温度设置烘箱温度为60℃固化完成后，待试样自然冷却至室温后再取出，避免温度骤变影响性能。固化时间保持恒温固化3小时胶接强度测试PART02二、胶接强度测试（一）测试目的通过拉伸剪切试验，测定不同表面处理方式下胶接试样的剪切强度。测定胶接剪切强度对比打磨、阳极氧化及未处理试样的强度差异，验证表面处理的提升效果。对比分析处理效果分析胶粘剂破坏、内聚破坏或基材破坏等模式，探究失效原因。观察分析破坏模式二、胶接强度测试（二）测试原理与设备测试原理将单搭接胶接试样的两端分别装夹在拉伸试验机的上下夹头中。试验机施加轴向拉伸载荷，使胶接面承受剪切力。记录试样破坏时的最大载荷F。根据公式τ=F/A计算胶接剪切强度，其中A为胶接面积。电子万能拉伸试验机游标卡尺二、胶接强度测试（三）测试步骤1：试样准备用游标卡尺测量板材尺寸在金属加强片上和试板上划网格检查试样从烘箱中取出固化好的试样，检查外观，确保无明显缺陷。测量尺寸使用游标卡尺精确测量每个试样的实际搭接长度L和宽度W，计算胶接面积A。增加摩擦在试样的夹持端划出斜网格，以增加与试验机夹头之间的摩擦力，防止打滑。二、胶接强度测试（四）测试步骤2：拉伸测试开启设备打开电脑和拉伸试验机，启动测试软件。装夹试样将试样垂直装入上下夹头并夹紧。设置参数在软件中设置拉伸速率（如2mm/min）。二、胶接强度测试（四）测试步骤2：拉伸测试开始测试点击“开始”按钮，试验机自动施加载荷。记录数据记录载荷-位移曲线及最大载荷F。二、胶接强度测试（五）测试步骤3：结果分析根据记录的最大载荷F和测量的胶接面积A，计算每个试样的胶接剪切强度τ。计算强度观察并记录破坏界面，判断其破坏模式（胶粘剂、内聚或混合破坏）。记录破坏模式将不同表面处理方式的试样强度数据整理并填入表格，进行对比分析。数据对比胶接接头破坏模式示例从左至右：胶粘剂破坏、内聚破坏、基材破坏二、胶接强度测试（六）实验数据记录与分析试样编号表面处理L(mm)W(mm)A(mm²)F(N)τ(MPa)破坏模式1未处理13.224.8327.2627128.29-2打磨13.524.75334.132885.28.63-3阳极氧化13.125327.57697.823.5-数据记录表请将实验数据填入表格并计算剪切强度，对比不同处理方式的效果。二、胶接强度测试（六）实验数据记录与分析请将实验数据填入表格并计算剪切强度，对比不同处理方式的效果。强度对比图(MPa)二、胶接强度测试（七）实验结论与讨论实验结论01阳极氧化处理的铝合金表面与CFRP的胶接强度最高。02打磨处理的胶