《复合材料装配技术》课件-2-3-1复合材料装配连接方法

复合材料装配技术复合材料装配连接方法复合材料的装配与金属材料装配连接过程类似，主要区别在于——连接方法。复合材料装配有哪些连接方法？常用的有哪些？CONTENTS目录复合材料装配连接特点01复合材料装配连接方法02复合材料装配连接特点PART01一、复合材料装配连接特点制造精度低，尺寸公差大，必须考虑补偿；制孔问题突出：分层、刀具磨损、粉尘；装配时要防止安装损伤，避免冲击；紧固件连接常采用间隙配合；不允许强迫变形装配，装配间隙加垫片；CFRP与铝合金防止电偶腐蚀。（一）复合材料之间或与其他材料之间的连接复合材料装配连接方法PART02二、复合材料装配连接方法连接部位组成：被连接件+连接介质+被连接件。二、复合材料装配连接方法用胶粘剂连接复材零件与其他材料零件。（一）胶接连接胶接优点无钻孔引起的应力集中，接头轻、外形平整；不同材料连接无电偶腐蚀，密封性好，操作容易。二、复合材料装配连接方法用胶粘剂连接复材零件与其他材料零件。（一）胶接连接胶接缺点质量控制难、不可拆卸、受湿热环境影响大；有老化问题；难以传递大载荷；胶接面需处理，工艺要求严。二、复合材料装配连接方法用铆钉、螺栓等金属紧固件连接复合材料和其他材料。（二）机械连接铆钉螺钉可拆：螺栓连接；不可拆：铆钉连接。二、复合材料装配连接方法（二）机械连接机械连接优点便于检查质量、安全可靠、强度分散性小，能传递大载荷；可重复装配、对连接表面处理要求不高，无固化应力，受环境影响小。二、复合材料装配连接方法（二）机械连接机械连接缺点开孔引起应力集中；纤维有中断；制孔要求高；增加紧固件重量、有电位腐蚀。二、复合材料装配连接方法（三）混合连接在同一个结构连接部位采用两个以上的连接手段。目前主要是胶接与铆接或者胶接与螺接一起使用。胶铆混合：涂胶、胶层固化、钻孔、铆接；胶螺混合：方法1：制孔、涂胶、安装螺栓，胶层固化；方法2：涂胶、胶层固化、制孔安装螺栓。二、复合材料装配连接方法（三）混合连接在同一个结构连接部位采用两个以上的连接手段。目前主要是胶接与铆接或者胶接与螺接一起使用。层压板胶螺破坏载荷螺接破坏载荷胶结破坏载荷胶铆破坏载荷厚2.64，宽31.7536.1331.22530.4单位：KN二、复合材料装配连接方法（三）混合连接在同一个结构连接部位采用两个以上的连接手段。目前主要是胶接与铆接或者胶接与螺接一起使用。混合连接同时具备机械连接及胶接部分优点：抗剥离、延缓胶层损伤扩展；密封情况下进一步增加连接强度，提高载荷传递能力；可以隔离金属紧固件与复合材料，无电位腐蚀。二、复合材料装配连接方法复合材料装配连接常用类型选择当承载较大、可靠性要求高时，采用机械连接、主承力结构。01当承载较小、传递均布载荷，或承受剪切载荷部位；构件较薄；环境不十分恶劣；有密封要求；采用胶接连接。02提高结构破损安全性时，单纯机械或胶接无法满足要求时，采用混合连接。03二、复合材料装配连接方法（四）缝合连接用芳纶线等缝合线连接织物后，再浸润树脂固化的一种连接方法。优点：在厚度方向增强，提高层间剪切强度和抗冲击抗分层能力；缺点：面内强度有降低，需专用设备。有研究表明：缝合密度56针/cm2，综合性能最好二、复合材料装配连接方法缝合与未缝合单搭接连接试验未缝合20.15kN缝合52.15kN试验结果表明：缝合试件破坏载荷是未缝合试件的2.6倍。(45/-45/0/90/0/-45/45)2s层压板缝线：Kevlar。二、复合材料装配连接方法（五）z-pin连接技术Z-pin技术是在预成形浸渍件中直接嵌入刚性短棒Z-pin，然后固化的工艺。金属Z-pin：钛合金、铝合金、不锈钢等；非金属Z-pin：树脂纤维针（碳纤、芳纶纤维、玻纤）。有文献表明：1、用完全固化后的树脂纤维针Z-pin（x-cor型）加强泡沫夹心层，与未加强的比较，其剪切强度提高4倍，压缩强度提高10倍；2、Z-pin对单搭接制件的抗拉强度提高40%，疲劳强度增加40%。二、复合材料装配连接方法（五）z-pin连接技术Z-pin技术是在预成形浸渍件中直接嵌入刚性短棒Z-pin，然后固化的工艺。应用：层压板的整体增韧、结构件的连接（搭接和T形连接等）和泡沫夹层结构。二、复合材料装配连接方法（六）热塑性复合材料焊接技术加热熔融热塑性材料的连接界面，使树脂分子扩散完成连接。——熔接概念特点特点：没有引入新材料，会产生应力集中，焊接时间短，便于实现自动化。类型电阻焊、感应焊、超声波焊接。二、复合材料装配连接方法（六）热塑性复合材料焊接技术热塑性复合材料主要焊接工艺过程。对连接表面进行处理，去除表面脱模剂。1、表面处理加热零件两个连接表面。2、加热对连接界面施加一定压力以消除表面不平整，并使界面产生紧密接触。3、加压连接界面上分子相互扩散，冷却后形成连接。4、冷却二、复合材料装配连接方法（六）热塑性复合材料焊接技术①感应焊利用电磁感应加热连接部位。特点焊接速度快（一般3~10s）和多样化，焊接强度大都能符合使用要求。缺点焊缝处留有金属品、设备投资高，焊接强度不如其它焊接方法高。二、复合材料装配连接方法（六）热塑性复合材料焊接技术②电阻焊通过对布置在热塑性复合材料零件接触面上的电阻元件通电加热，融化树脂，冷却后形成连接。优点设备简单灵活、工艺流程短、可实现大面积的焊接，费用低，接头强度高，没有厚度限制，是全接触面焊接。缺点需要大功率电源，焊接接头面需要布置加热元件。二、复合材料装配连接方法（六）热塑性复合材料焊接技术③超声波焊接利用超声波能量使热塑性复合材料产生高频振动而发热熔化，同时施加焊接