《复合材料装配技术》课件-2-3-2热固性复合材料连接方法

复合材料装配技术热固性复合材料连接方法复合材料各向异性、层间强度弱；连接技术更具特殊性和挑战性。CONTENTS目录胶接01机械连接02混合连接03缝合连接04Z-pin连接05胶接PART01一、胶接用胶粘剂连接复材零件与其他材料零件。（一）概念优点无钻孔引起的应力集中；零件数目少，结构轻；外形平整；可以连接不同材料，无电偶腐蚀；密封性好，操作容易。一、胶接用胶粘剂连接复材零件与其他材料零件。（一）概念缺点工艺要求严格，胶接前需要对粘接面进行制备；胶接需要大量时间，胶粘剂需要固化时间；胶接的质量难以控制，胶接件强度分散性比较大；胶粘剂受湿热环境影响大，存在老化问题；胶接成型后不能拆卸；难以传递大载荷。机械连接PART02二、机械连接用铆钉、螺栓等金属紧固件连接复合材料和其他材料。（一）概念优点对连接表面不需要进行表面处理；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；无固化应力；受环境影响小。二、机械连接（一）概念缺点需要在被连接部位钻孔，制孔要求高，增加了制造成本；开孔部位纤维被切断，强度有削弱；引起孔周边区域的应力集中；增加紧固件重量；复合材料与金属材料接触存在电位腐蚀；用铆钉、螺栓等金属紧固件连接复合材料和其他材料。混合连接PART03三、混合连接胶螺混合：方法一：制孔→涂胶→装螺栓→固化；方法二：涂胶→固化→制孔→装螺栓。胶铆混合：胶层固化后再钻孔铆接。（一）连接方法三、混合连接抗剥离、延缓胶层损伤扩展；具备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）优点三、混合连接密封、减重、均布轻载、薄构件高承载、高可靠性、冲击载荷破损安全、高疲劳寿命、性能最优胶接机械连接混合连接缝合连接PART04四、缝合连接用专业的缝合设备，用缝线对两个未固化的复合材料被连接件进行缝合。（一）概念优点厚度方向增强，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。四、缝合连接Z-pin连接PART05五、Z-pin技术z-pin一种很细且短的刚性钉（0.2~1.0mm）；一般由高强度高刚度的复合材料或金属制成。z-pin技术在预成形浸渍件中直接嵌入Z-pin，然后固化的工艺。应用层合板的整体增韧；结构件的连接（搭接和T形连接）；泡沫夹层结构。五、Z-pin技术（一）材料金属、非金属。航空航天一般采用高强度和高模量的材料。(a)金属z-pin：不锈钢、铝合金和钛合金等，常用于对层间剪切性能要求高的复合材料。(b)非金属z-pin：碳纤维、玻璃纤维和Kevlar等，目前采用碳纤维的居多。（二）直径一般在0.2～1.0mm之间。最常用的是0.28mm和0.51mm两种，分别用1k和3k碳纤维获得。相同植入密度下：z-pin的直径越小对材料面内性能损伤越小，但成本相对较高。五、Z-pin技术（三）体积分数（密度）z-pin的体积与z-pin所连接区域体积的比值。层压板所含z-pin的体积分数一般在0.5%～4%，即8～70z-pin/cm2。

（四）排列方式z-pin的排列方向由其与纤维方向的夹角φ确定。为避免形成树脂通道，z-pin的排列方式一般与纤维方向的夹角φ=22.5°五、Z-pin技术（五）z-pin植入技术分类单根植入式：采用手工方法利用射钉枪将z-pin逐个射人预浸料或干织物铺层的层板里。优点：灵活方便，可用于曲面结构；缺点：效率较低，质量难以保证。整体嵌入式：利用载体将若干排列有序的z-pin同时嵌入到层压板中。适用于平面结构，耗时少，效率高，目前应用最广。小结01胶接02机械连接03混合连接04缝合连接05Z-pin连接思考题01·如果设计一个承受较大交变载荷的飞机复合材料翼尖小翼与主