《复合材料装配技术》课件-项目4：胶接连接技术

复合材料装配技术树脂基复合材料胶接技术——胶接类型及胶接原理补轮胎时，涂胶前为何打磨胶皮？CONTENTS目录胶接类型01胶接原理02胶接破坏模式03胶接类型PART01一、胶接类型（一）胶接概念IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII胶粘IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII粘接用胶粘剂连接两个零件一、胶接类型（二）胶接类型与零件的成型工艺区别开：胶接指二次胶接或者共胶接。共固化共胶接二次胶接胶接原理PART02二、胶接原理（一）胶接理论01吸附理论02扩散理论03机械嵌合理论04化学键理论05静电理论注意：单一的胶接理论不能完全解释胶接。胶接效果是机械作用力、化学键等等综合作用的结果。二、胶接原理（二）胶接实现条件01胶粘剂能充分浸润被胶接表面02形成足够的胶接力二、胶接原理（二）胶接实现条件液体与固体接触时，沿着固体表面自动扩展而附着的现象—浸润现象二、胶接原理（二）胶接实现条件胶的浸润过程二、胶接原理（二）胶接实现条件01.胶粘剂能够充分润湿被胶接表面液体对固体的润湿性用接触角θ来判断。接触角θ越小，液滴铺展越开。θ＜90°可以浸润。接触角θ：通过固-液-气三相交点所作液滴曲面的切线与液滴侧固体平面的夹角二、胶接原理（二）胶接实现条件02.形成足够的胶接力胶接力内聚力材料自身分子间的吸引力粘附力胶粘剂与被胶物之间的作用力胶接破坏模式PART03三、胶接破坏模式①被胶接件破坏：②胶层破坏：③界面破坏：④混合破坏：胶层粘接失败内聚破坏粘附破坏粘附破坏内聚破坏低强度破坏应避免被粘接表面处理不当时发生（胶接面有水或油）小结01胶接类型02胶接原理实现条件03胶接破坏模式思考题01·什么是共胶接?02·什么是浸润性?03·当内聚力不足时可能发生哪些破坏？复合材料装配技术树脂基复合材料胶接技术——胶层受力形式及强度导入哪些受力形式对胶接接头影响比较大，容易造成破坏？CONTENTS目录胶层受力形式01胶接破坏形式02胶接强度计算03胶层受力形式PART01一、胶层受力形式（一）剪切特点：外力大小相等方向相反，与胶接面平行、应力均匀分布承载较大，设计常用一、胶层受力形式（二）压缩特点：外力大小相等方向相反，与胶接面垂直、应力均匀分布承载大，但容易转化为不均匀扯离力，一、胶层受力形式（三）拉伸（均匀扯离）特点：外力与胶接面垂直、应力均匀分布承载大，但容易转化为不均匀扯离力，一、胶层受力形式（四）劈裂（不均匀扯离力）特点：外力垂直于胶接面，应力不均匀承载小，设计时避免一、胶层受力形式（五）剥离特点：外力与胶接面有一定角度胶接面，应力集中承载最小，设计时避免胶接破坏形式PART02二、胶接破坏形式（a）被胶接件拉伸（或拉弯）破坏（c）胶层剪切破坏

(b）被胶接件剥离破坏（d）胶层劈裂（或剥离）破坏二、胶接破坏形式连接几何参数中，被胶接件厚度t对破坏形式影响较大：最佳的胶接接头是胶层只承受剪切应力，同时适当增大接头的搭接面积，以降低胶层剪切应力，提高接头的承载能力。当t较小，接头强度足够时，被胶接件发生拉伸（或拉弯）破坏；当t较大，但偏心力矩尚小时，易在胶层发生剪切破坏当t较大，搭接长度不足时，在偏心力矩作用下，将在胶层或接头端部的胶接件层间发生剥离破坏。（减少剥离破坏）胶接强度计算PART03三、胶接强度计算胶接强度（粘接强度）：外力作用下，胶接处发生破坏所需要的应力。受力情况不同拉伸强度剪切强度剥离强度压缩强度冲击强度三、胶接强度计算GB/T2791-1995胶粘剂T剥离强度试验方法挠性材料对挠性材料试样200长，宽25±0.5mm，厚度不超过3mm，涂胶长度150mm，分离速率100mm/min剥离强度=剥离力/试样宽度三、胶接强度计算GB/T3334-2016胶粘剂单搭接拉伸剪切强度试验方法（复合材料对复合材料）垫板100±182.5±112.5±0.25夹持长度50±225±0.25三、胶接强度计算胶层剪切强度计算剪切强度也叫抗剪强度，是胶接件剪切破坏时，单位胶接面积所能承受的最大载荷，τ表示，单位：MPaFFLwF：破坏载荷NS：胶接面积mm2L：胶接长度mm，W：胶接宽度mmτ：剪切应力mpa小结01胶接受力形式02胶接破坏基本形式03胶层剪切强度计算思考题01·胶层受力有哪些形式？02·胶接设计一般采用哪种受力？03·胶层剪切强度如何计算？复合材料装配技术胶粘剂对胶接强度的影响CONTENTS目录胶粘剂类型的划分01常见胶粘剂类型与性能02胶粘剂的选择与使用要点03胶粘剂类型的划分PART01一、胶粘剂类型的划分（1）按用途①结构胶粘剂②非结构胶粘剂③特种胶粘剂胶接件以承载为主，能耐承受较大载荷的粘接（常温下剪切强度一般大于7Mpa）。多是热固性胶。常用环氧树脂结构胶粘剂。不承载；定位、辅助、密封。具有特殊功能；高温、低温、导电、耐腐蚀等应用场合。一、胶粘剂类型的划分（2）按应力-应变特征①韧性胶粘剂②脆性胶粘剂疲劳强度、疲劳寿命：韧性胶>脆性胶；剪切强度：脆性胶>韧性胶；一、胶粘剂类型的划分（3）按化学成分①天然胶粘剂②合成胶粘剂：来源于动植物，如淀粉胶、骨胶、松脂；③无机胶粘剂化学合成制得，包括环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯等，性能稳定应用广泛；以硅酸盐、磷酸盐为基料，陶瓷金属粘接。①主剂（粘料）：提供良好的粘附性和润湿性；②助剂：固化剂、稀释剂、填料、偶联剂、促进剂。常见胶粘剂性能与应用PART02二、常见胶粘剂性能与应用优点缺点使用温度℃应用环氧树脂工艺性能好，固化收缩率小，粘附力强、化学稳定性好，机械强度高（20～40Mpa剪切强度)。硬度一般，热强度低，耐磨性差。100~130应用最广，用于主要结构胶，需要高模量及高刚度的航空制造领域，机翼前缘，飞机外壳的刚性梁等。酚醛树脂热强度高，耐酸性好，价格低，电气性能好。需要高温高压固化，价贵，有腐蚀性，收缩率较大。有的常温，最高可达150℃次要结构，用于玻纤，如飞机座舱内部机构。有机硅树脂耐热、耐寒、耐辐射、绝缘性好强度低，不作为结构胶接用。400℃高温结构中非结构部件的粘接和密封。聚酰亚胺耐热、耐水、耐火、耐腐蚀（拉伸强度75mpa)。高温固化（250~400），造价贵，有腐蚀性，多孔性。290~400℃高温结构。聚脂树脂机械和电气特性好，价格低，耐沸水，耐热、耐酸、耐环境（剪切强度约为10Mpa）。强度不高，仅用于次要构件。70~100℃次要结构，用于玻纤，如飞机座舱内部机构。二、常见胶粘剂性能与应用金属和合金聚酰胺有机硅树脂陶瓷和玻璃聚四氟乙烯聚亚胺脂酚醛环氧金属和合金E/TES聚酰胺EP——有机硅树脂S—S——陶瓷和玻璃E—————聚四氟乙烯E/T———E/T——聚酰亚胺E—S——E—酚醛E——E——E环氧E———E/T—E/TE/T适宜于胶接不同材料的胶粘剂（E：环氧树脂，P：聚酰胺，S：有机硅树脂，T：聚硫橡胶）胶粘剂的选择与使用要点PART03三、胶粘剂的选择与使用要点根据粘接用途选（满足性能要求、综合力学性能好）。根据被胶接材料选（不发生界面破坏、与被胶接件的热膨胀系数接近，减少热应力）。工艺性好：操作方便、工艺可行。根据使用条件：温度、湿度、化学介质、室内户外。其他要求：无毒、不对被粘材料有腐蚀，易储存、成本、颜色。使用温度>150或-70℃以下，须选耐高温或耐超低温的胶粘剂在有效期内使用。三、胶粘剂的选择与使用要点适用范围：固化温度25℃，5min。TS816高韧性环氧结构胶：金属、陶瓷、木材、塑料、橡胶。品牌3M品名环氧树脂ab胶型号dp460颜色白灰色规格50ml温度-40°C~120°C状态浆糊状初步固化60分钟完全固化24分钟操作时间30分钟贮存阴凉干燥处保质期4°C~8°C/12个月8°C~23°C/6个月剪切强度45（Mpa）。小结01胶粘剂类型划分02胶粘剂的类型及性能03胶粘剂的选择与使用要点思考题01·最常用的胶粘剂是哪一种？02·胶粘剂选择时主要考虑哪些因素？复合材料装配技术胶接接头对胶接强度的影响CONTENTS目录胶接接头形式对强度的影响01接头尺寸对强度的影响02胶接接头形式对强度的影响PART01一、胶接接头形式对强度的影响（一）平面型构件的常见连接接头形式单搭接双搭接单斜面单阶梯双斜面双阶梯单盖板对接双盖板对接一、胶接接头形式对强度的影响（一）平面型构件的常见连接接头形式01.接头形式选择接头形式的强度与被胶接件厚度关系：被胶接件薄t<1.8mm用单搭接；中等厚度板，t=4mm左右用双搭接；被胶接件厚t>6mm，用斜接或阶梯形。一、胶接接头形式对强度的影响（二）正交型构件的连接接头形式一、胶接接头形式对强度的影响（二）正交型构件的连接接头形式01.T型接头接头尺寸对胶接强度的影响PART02二、接头尺寸对胶接强度的影响t－胶接件厚度；h－胶层厚；w—板宽；L－搭接长度。二、接头尺寸对胶接强度的影响（一）搭接长度L一定搭接长度内，L增加，强度增加，但达到一定值后，再增加长度，强度变化不大。足够强度要求：l/t>15(单）最佳推荐值：l/t=50~100（单搭）；l/t>30（双搭）。二、接头尺寸对胶接强度的影响（二）胶层厚度h过薄则要求被胶接件间贴合度高。增加胶层厚度可以提高连接强度，但厚度过大容易产生胶层厚度偏差、气孔等缺陷，反而降低强度。最佳胶层厚度0.1~0.25mm，厚度均匀某文献：树脂基体的复材具有脆性材料特点，孔隙敏感性强，材料出现1%孔隙可能损失30%弯曲强度、7%层间剪切强度。小结01胶接接头形式02胶接接头几何参数思考题01·平面型构件胶接接头最好的是哪种形式？02·胶层厚度为何过厚反而强度下降？复合材料装配技术胶接表面状况对胶接强度的影响CONTENTS目录表面纤维方向对强度的影响01表面洁净程度对强度的影响02表面粗糙度对强度的影响03表面纤维方向对强度的影响PART01一、表面纤维方向对强度的影响（一）判断胶接面纤维方向方法层合板1上的非胶接表面的纤维方向为90°层合板1上的待胶接表面纤维方向为0°层合板2上的待胶接表面纤维方向为0°层合板2层合板1一、表面纤维方向对强度的影响（二）两个胶接面纤维方向与载荷方向平行，强度最好纤维方向0°-0°0°-90°90°-90°织物剪切强度mpa19.911.17.3116.1表面洁净程度对强度的影响PART02二、表面洁净程度对强度的影响表面污染物（如油污、灰尘）等会阻碍胶粘剂与被粘物表面的直接接触，形成薄弱界面胶粘剂为环氧树脂类无污染机油污染石蜡污染硬脂酸污染润滑油污染表面粗糙度对强度的影响PART03三、表面粗糙度对强度的影响适当的粗糙度增加机械嵌合作用表面粗糙度0.8~3.2，最佳1.6。用砂纸打磨胶接面气动：砂纸型号100~180#手动：150~240#180#小结01胶接表面纤维方向02胶接面洁净度03胶接表面粗糙度思考题01·胶接表面是否越光滑越好？02·为何胶接面纤维方向与载荷方向平行时胶接强度更高？复合材料装配技术其他影响胶接强度的因素CONTENTS目录胶接固化工艺01刚度匹配02热膨胀系数匹配03缺陷位置控制04使用环境控制05胶接固化工艺PART01一、胶接固化工艺固化时间不足会导致胶粘剂未完全交联，降低粘接强度；时间过长可能引起胶粘剂老化或性能下降。固化时间固化反应速度和程度的关键因素。温度过高可能导致胶粘剂分解，降低强度；温度过低则固化不完全，影响粘接效果。固化温度固化压力有助于排除胶层中的气泡和杂质，促进胶粘剂与被粘物表面的紧密接触，提高粘接面积和界面结合力，从而提升胶接强度。固化压力刚度匹配PART02二、刚度匹配应尽量使两个被胶接件刚度近似相等。若两被胶接件刚度不等，则变形集中在刚度较弱的一端，容易产生剥离。热膨胀系数匹配PART03三、热膨胀系数匹配热膨胀系数差异较大的材料胶接在一起时，将出现较大的热应力。铜1.7，铝2.3~2.4，钛0.9，碳钢1.1~1.3，陶瓷0.4，玻璃0.7~1.2，聚乙烯10~25，环氧胶5~6，硅橡胶20，锈钢1.1~1.7。环氧胶粘剂粘接两个尺寸相同（30*20，厚10mmd）的硬铝和陶瓷块，固化120°保温2，自然冷却到室温后，胶接件在陶瓷部分自动开裂。案例热膨胀系数匹配PART04四、热膨胀系数匹配端部边缘处为关键区，要求严格控制脱胶、裂缝等缺陷。区域1为关键区，要求严格控制脱胶、裂缝等缺陷使用环境PART05五、使用环境湿气引起树脂软化、膨胀，霉变，降低粘接强度；寒冷环境下胶层呈脆性，胶接连接强度将发生退化；高温可能导致胶粘剂发生热分解或软化，降低粘接强度和耐久性；如果胶黏剂在其工作温度范围内使用，温度影响不重要。措施密封胶密封胶层给定环境条件温度范围使用温度范围使用选择合适胶粘剂小结01胶接固化工艺03热膨胀系数匹配02刚度匹配04缺陷位置05使用环境思考题01·为何材料相同的厚度差异较大的两个零件，薄板容易发生剥离？02·胶层固化温度高低对胶接强度有何影响？复合材料装配技术胶接连接装配工艺流程胶接是一个严谨的多步骤系统工程。任何步骤的疏忽都可能导致连接失效。标准化流程是确保质量与安全的“操作指南”。CONTENTS目录前期准备工序01核心胶接工序（7步流程）02后续处理工序03前期准备工序PART01一、前期准备工序场地与工装模具准备环境：确保作业场地清洁。检查：核对工装模具的型面、定位基准线是否准确。清洗：使用丙酮清洗工装表面。涂脱模剂：按规定涂抹3-5遍，每遍间隔10-15分钟，充分晾干。待胶接零件准备尺寸检查，超差严重的零件必须更换。蜂窝芯需完成下料、拼接与机械加工。胶粘剂准备核对胶粘剂/胶膜的型号与有效期。严格按规范进行解冻、回温或配制。核心胶接工序（7步流程）PART02二、核心胶接工序（7步流程）前期准备胶接工序后续工序脱膜与清理固化胶接件表面制备预装配组装与封装涂胶/贴胶膜质量检测二、核心胶接工序（7步流程）（一）预装配操作：在不涂胶的情况下试组装。目的：调整并确认零件间的配合间隙，确保完美匹配。（二）胶接表面制备操作：砂纸打磨+彻底清理。目的：获得清洁、活性的表面，确保胶粘剂良好浸润与附着。二、核心胶接工序（7步流程）（三）涂胶/贴胶膜操作：喷涂底胶/粘贴胶膜/刮涂糊状胶。要求：胶层均匀连续，厚度≥0.3mm。（四）组装与封装操作：按设计顺序正式装配，用工装精确定位。要点：及时擦拭干净溢胶。用压板、夹具等将接头压紧固定。二、核心胶接工序（7步流程）（五）固化操作：热压罐、烘箱。要点：严格执行胶粘剂规定的温度、压力、时间参数。（六）脱模清理操作：小心将构件从工装上分离。清理表面残留的脱模剂等辅料。二、核心胶接工序（7步流程）（七）质量检测操作：目视检查、敲击听音、超声波等无损检测。目的：检测胶层内部是否存在气泡、脱粘、缺胶等缺陷后续处理工序PART03三、后续处理工序外形尺寸补充加工与修整：边缘切割、打磨、钻孔，以达到最终图纸尺寸。机械连接：通过铆接或螺栓连接，将胶接件与其他部件装配成完整产品。小结01前期准备工序02核心胶接工序（7步流程）03后续处理工序思考题01·如果“胶接表面制备”不彻底，残留了油脂，会如何从化学层面影响胶接界面？最终可能导致哪些力学性能下降？02·固化时，如果“压力不足”或“升温过快”，可能分别在胶层内部造成何种缺陷？这些缺陷在无损检测中通常如何显现？复合材料装配技术胶接准备工作胶接准备工作的三个核心方面CONTENTS目录模具的检查与预处理01待胶接件的检查与处理02胶粘剂的检查与准备03模具的检查与预处理PART01一、模具的检查与预处理模具检查模具型面是否完好外形线是否清晰定位基准线是否准确待胶接件相互位置线是否正确定位挡块是否牢固可靠清洁步骤使用丙酮彻底清洗胶接定位工装去除油污、灰尘等污染物洁净环境中自然晾干脱模剂涂覆均匀涂刷3-5遍脱模剂每遍间隔10-15分钟确保每层充分晾干待胶接件的检查与处理PART02二、待胶接件的检查与处理（一）待胶接件检查外形尺寸检查尺寸超差严重的必须更换尺寸公差需在工艺文件规定范围内表面状态检查无划伤、碰伤等机械损伤胶接面纤维方向应与载荷方向一致（不应成90°）表面清洁无油液、灰尘污染二、待胶接件的检查与处理（二）待胶接件特殊处理复合材料制件可采用共固化或二次胶接制备方式蜂窝芯结构需完成下料、拼接及机械加工胶粘剂的检查与准备PART03三、胶粘剂的检查与准备（一）胶粘剂检查基本检查项目仔细检查胶粘剂型号确保与工艺要求完全一致核对有效期，严禁使用过期材料环境控制要求注意环境温度、湿度条件调配好的胶液需在规定时间内使用完毕三、胶粘剂的检查与准备（二）胶粘剂准备双组分胶粘剂按规定比例准确调配充分搅拌均匀胶膜材料提前从低温环境取出规范解冻根据胶接面积进行下料裁切尺寸适当大于胶接区域洁净环境中操作避免污染小结01模具的检查与预处理02待胶接件的检查与处理03胶粘剂的检查与准备思考题01·如果在模具准备阶段，脱模剂涂刷遍数不足或晾干时间不够，会对后续胶接过程产生什么具体影响？可能引起哪些质量问题？02·在待胶接件检查中，如果忽视了纤维方向与载荷方向的关系，可能会对胶接强度产生怎样的影响？03·在胶粘剂准备中，如果调配比例出现偏差，会如何影响固化过程和最终性能？复合材料装配技术预装配预装配的重要性CONTENTS目录胶接装配模具的检查与准备01被胶接件的检查与确认02模拟装配的实施操作03配合情况的检查与评估04修整与标记的后续工作05胶接装配模具的检查与准备PART01一、胶接装配模具的检查与准备（一）模具类型选择胶接装配模具：操作方便，位置精度相对较差部件装配型架：保证协调精度，操作不够方便一、胶接装配模具的检查与准备（二）模具质量要求检查合格证及质量状况型面尺寸准确、表面完好、密封达标工作面上有清晰定位线配置足够的定位件有抽真空接嘴和热电偶插孔被胶接件的检查与确认PART02二、被胶接件的检查与确认（一）尺寸检查要求按工单检查零件及合格证01关注相互配合间隙02超差严重的复合材料件应更换03复合材料不易校形04二、被胶接件的检查与确认（二）表面状态要求无含硅脱模剂污染01无划伤、碰伤等缺陷02无油污污染03表面铺层方向不应是90°04模拟装配的实施操作PART03三、模拟装配的实施操作（一）操作要点按图样及工艺卡片依次装配防止零件划伤及蜂窝芯变形放置代替胶膜厚度的垫片胶层厚度0.1~0.25mm为最佳不能强制复合材料件变形三、模拟装配的实施操作（二）特殊情况处理复杂结构或高要求时使用校验模模拟固化工艺检查配合质量按印痕图形进行修配配合情况的检查与评估PART04四、配合情况的检查与评估（一）检查项目零件与模具间贴合度零件间配合间隙胶接厚度均匀性四、配合情况的检查与评估（二）配合间隙标准金属与金属：0.15~0.25mm蒙皮与蜂窝芯：0.1mm蜂窝芯比金属件高：0.05~0.2mm四、配合情况的检查与评估（三）问题处理间隙大时增加胶层或加垫片边缘间隙>0.5mm用预浸料填充所有情况作明显标记修整与标记的后续工作PART05五、修整与标记的后续工作（一）检查项目按印记进行修配01符合图纸间隙要求02多次分解预装检查03特殊情况需设计部门批准04五、修整与标记的后续工作（二）定位标记合格后作出定位标记或打定位孔保证最后胶接正确定位（三）后续工序分解零件进入表面处理工序小结01胶接装配模具的检查与准备02被胶接件的检查与确认03模拟装配的实施操作04配合情况的检查与评估05修整与标记的后续工作思考题01·如果在预装配时发现零件配合间隙过大，有哪些规范的解决措施？各种措施的适用条件是什么？02·预装配中为什么要特别注意防止复合材料零件划伤？划伤会对后续胶接产生什么影响？为什么这一步骤如此重要？复合材料装配技术胶接表面制备复合材料与金属材料胶接表面处理的区别CONTENTS目录胶接表面制备的基本原理01复合材料表面处理方法02铝合金表面处理技术要点03不同处理工艺效果对比分析04胶接表面制备的基本原理PART01一、表面制备基本原理凸凹不平、油污、灰尘、水分都会影响胶接需严格控制工艺过程和生产环境影响因素（一）表面制备基本原理（一）表面制备基本原理一、表面制备基本原理表面洁净无污染：无油、无水、无粉尘可被胶粘剂良好润湿粘接面配合良好具有适当粗糙度表面质量要求一、表面制备基本原理（二）表面制备方法分类选择依据被连接材料类型胶粘剂特性工作环境条件三种主要方法溶剂清洗法机械处理法化学处理法复合材料表面处理方法PART02二、复合材料表面处理方法四种常用方法有机溶剂清洗喷砂清理砂纸打磨可剥层法打磨方法手工打磨：240号碳化硅砂纸湿磨或150号氧化铝砂纸干磨沿纤维方向打磨，避免折断纤维表面粗糙度控制在0.8~3μm后续处理毛刷刷去粉尘丙酮脱脂除尘并晾干不得大剂量涂抹或浸泡溶剂不得在表面流淌铝合金表面处理技术要点PART03三、铝合金表面处理技术要点（一）铝合金表面处理处理方案选择要求低时：机械打磨要求高强度时：磷酸阳极化处理磷酸阳极化原理磷酸溶液阳极氧化生成致密新氧化膜提高胶接强度三、铝合金表面处理技术要点（二）磷酸阳极化工艺流程配制12%磷酸糊状物，加入微球至不流动。在铝合金表面涂刷磷酸糊，覆盖三层浸透磷酸的脱脂棉纱布。在最外层纱布上放置不锈钢网，避免接触铝合金。电源负极接不锈钢网（网面刷磷酸），正极接铝合金零件。气相除油→碱清洗→漂洗→除锈漂洗→磷酸阳极化→漂洗→烘干三、铝合金表面处理技术要点（二）磷酸阳极化工艺流程施加电压9.5~10V，电流密度0.014~0.048A/in²。保持10~12分钟，关闭电源并移除零件。2.5分钟内用去离子水清洗5分钟，空气干燥30分钟或烘干。检查：自然光下表面应呈绿色、紫色或黄色变化。气相除油→碱清洗→漂洗→除锈漂洗→磷酸阳极化→漂洗→烘干不同处理工艺效果对比分析PART04四、不同处理工艺效果对比分析（一）实验数据对比四、不同处理工艺效果对比分析（二）打磨工具使用手动打磨：木质垫块+砂纸、砂纸板、打磨块、金刚石涂层锉刀气动打磨：气动打磨机、气动砂纸机小结01胶接表面制备的基本原理02复合材料表面处理方法03铝合金表面处理技术要点04不同处理工艺效果对比分析思考题01·在复合材料表面打磨时为什么要强调沿纤维方向进行？如果垂直纤维方向打磨会产生什么后果？02·水膜试验的原理是什么？为什么通过水膜试验可以判断表面处理效果？03·磷酸阳极化处理中，表面颜色变化说明了什么？这种变化与胶接强度有什么关系？复合材料装配技术涂胶（贴胶膜）涂胶和贴角膜的区别CONTENTS目录贴胶膜方法与注意事项01涂调制胶粘剂技术要求02涂管装AB胶操作流程03贴胶膜方法与注意事项PART01一、贴胶膜方法与注意事项贴胶膜胶膜贴在待胶接面，夹层结构贴蒙皮胶膜比胶接区大1-2毫米避免气泡，气泡需刺破拼接时对接间隙≤0.5毫米胶层厚度控制适宜厚度：0.1-0.25毫米过厚或过薄均降低强度厚度计算公式：平均厚度h=胶粘剂质量m÷(密度ρ×面积s)涂调制胶粘剂技术要求PART02二、涂调制胶粘剂技术要求按规定比例调制胶液胶液无杂质，禁止在打磨区附近调胶规定时间内刷胶涂两个贴合区厚胶层粘接时，涂2遍胶，第1遍为薄涂，第2遍为厚涂涂完胶的工件可马上叠合定位后加压进行固化，擦去多余的胶液涂管装AB胶操作流程PART03三、涂管装AB胶操作流程取下胶管顶部密封盖将混合头安装在胶筒上并拧紧胶管装入胶枪中挤胶废弃前端30厘米胶液（保证混合均匀）三、涂管装AB胶操作流程挤胶工作时间不超过20分钟长时间不用后挤胶困难需更换混合胶嘴胶管用完后与混合胶嘴整体丢弃胶粘剂超过有效期或粘度明显变化禁止使用小结01贴胶膜方法与注意事项02涂调制胶粘剂技术要求03涂管装AB胶操作流程思考题01·贴胶膜时为什么要将胶膜裁得比胶接区稍大？02·胶层过厚和过薄分别会对胶接强度产生什么影响？复合材料装配技术胶接组装、封装及固化正确的压力施加、真空袋封装和固化参数控制是保证胶接质量的关键环节CONTENTS目录胶接组装的操作方法01真空袋封装的工艺要求02固化过程的参数控制03胶接组装的操作方法PART01一、贴胶膜方法与注意事项（一）组装操作要点定位方式预装定位孔专用工艺卡板压敏胶带辅助关键要求对不能承压部位进行保护悬空部分采用充填支撑一、贴胶膜方法与注意事项（二）压力施加与控制压紧目的提高胶液流动性保证充分润湿渗透防止气孔空洞保证胶层均匀压力参数接触压：0.01~0.03MPa施压不得损伤零件完全固化后方可卸压一、贴胶膜方法与注意事项（三）加压方法常用加压方式机械加压：重物压紧、夹具夹持气囊加压抽真空加压加压时机胶接面贴合后立即施压持续至完全固化真空袋封装的工艺要求PART02二、真空袋封装的工艺要求（一）封装工艺要求封装步骤铺设隔离层、透气层、吸胶层真空薄膜及密封胶带封装薄膜下料需足够余量关键要求确保真空袋完全包裹胶接件满足打摺要求二、真空袋封装的工艺要求（二）气密检查标准检查步骤抽真空至33.9Kpa，保持1min关闭阀门观察5min合格标准真空压力下降值<10.1Kpa不合格需检查修复作用确保固化压力正常施加保障固化质量固化过程的参数控制PART03三、固化过程的参数控制（一）固化工艺概述固化作用胶粘剂充分交联反应形成高强度连接固化参数胶膜：135°C固化3小时胶管/调制胶液：60°C固化3小时固化方式室温固化加热固化（热压罐为主）三、固化过程的参数控制（二）热压罐固化要点压力控制真空度≥0.93MPa通过抽真空实现温度控制升降温速率：约1.5°C/min出罐温度≤60°C注意事项检查真空袋系统防止架桥现象自动记录过程数据）小结01胶接组装的操作方法02真空袋封装的工艺要求03固化过程的参数控制思考题01·在组装时为什么要对悬空部分进行充填保护？如果不进行保护可能产生什么后果？02·真空袋气密性检查的具体标准是什么？为什么要设置这样的标准？03·固化过程中为什么要严格控制升降温速率？如果升降温过快会产生什么影响？复合材料装配技术脱模清理及胶接件后续加工脱模时应该注意什么？后续处理技术包含什么？CONTENTS目录脱模操作的方法及注意事项01表面清理与胶缝密封处理02胶接件后续加工工艺要求03脱模操作的方法及注意事项PART01一、脱模操作的方法及注意事项（一）手动敲击法操作方法使用木锤或橡胶锤敲击模具防损伤、防变形、防损模具共同原则关键要点不得直接敲击复合材料敲击力度均匀适度防止模具和构件损坏一、脱模操作的方法及注意事项（二）灌水法操作方法注入水使构件与模具分离关键要点控制水量和接触时间防止复合材料吸水脱模后及时干燥处理防损伤、防变形、防损模具共同原则一、脱模操作的方法及注意事项（三）气压法操作方法导入压缩空气使构件分离关键要点需专门设备和精确压力控制相对安全，损伤风险小防损伤、防变形、防损模具共同原则表面清理与胶缝密封处理PART02二、表面清理与胶缝密封处理（一）表面清理要求清理内容清除胶痕和粘着物去除工艺残留物操作要求使用合适工具和溶剂操作轻柔细致避免表面损伤二、表面清理与胶缝密封处理（二）切边整修与密封处理切边整修切除外廓工艺余量保证切割面平整光滑尺寸符合图纸要求胶缝密封选择合适密封材料确保完全覆盖胶缝密封层连续均匀胶接件后续加工工艺要求PART03三、胶接件后续加工工艺要求（一）后续加工内容加工工序制品后烘清除飞边毛刺表面抛光机械加工与连接三、胶接件后续加工工艺要求（二）切割加工核心要求质量要求边缘光滑防止分层尺寸公差符合图纸工艺控制刀具保持锋利顺纤维方向切割切割面必须密封处理三、胶接件后续加工工艺要求（三）切割方法三、胶接件后续加工工艺要求（四）抛光加工流程粗抛光：去除飞边划痕，帆布轮1000-1500r/min精抛光：使表面光滑，法兰绒轮2000-2500r/min增泽抛光：赋予光泽，丝绸轮2000-2500r/min注意事项：压力均匀、少量多次、避免焦化小结01脱模操作的方法及注意事项02表面清理与胶缝密封处理03胶接件后续加工工艺要求思考题01·三种脱模方法各自的适用条件和操作要点是什么？02·不同切割方法的运用场景和优缺点？03·抛光加工的三个阶段各自要达到什么目的？复合材料装配技术树脂基复合材料胶接技术——调胶粘接实践操作实践操作目的调配型胶粘剂的特点在树脂基体调制过程中添加“空心玻璃微球”，增加粘稠度，适合涂胶操作；有效填充缝隙。本课目标掌握调配型胶粘剂的制作流程及涂胶粘接的基本操作。步骤1：调配树脂胶液比例失调会导致固化不完全或性能下降，务必严格遵守3:1铁律。关键注意事项严格按照树脂与固化剂3:1的重量比进行称量。此比例是保证树脂正常固化及性能的基础。核心配比：3:1重量比精确称量：使用电子秤准确称取树脂和固化剂。混合方式：将固化剂缓慢加入树脂中。搅拌均匀：沿同一方向充分搅拌至质地均匀、无丝状物。标准操作流程步骤2：添加空心玻璃微球轻质中空微球材料特性：由微小中空玻璃球体组成，质地轻盈，是调节树脂粘稠度的关键填料。操作流程：少量多次添加：分批次加入已调配的树脂胶液中。充分搅拌分散：每加一次即用搅拌棒搅匀，确保无团聚。判定状态：持续添加至胶液呈均匀牙膏状，粘稠度适中。步骤3：涂胶与粘接确保两个待粘接的复合材料表面清洁、干燥、无油污，这是粘接成功的前提。表面处理使用毛刷或刮板将调配好的胶黏剂均匀涂敷在粘接表面，注意厚度要适当。涂胶操作将零件准确放置并进行初步定位和按压，确保两个零件贴合紧密，无空隙。粘接定位根据树脂类型，在室温或加热条件下固化，直至胶层完全硬化，形成牢固连接固化处理小结01调配树脂胶液严格遵循3:1重量比02添加空心微球调整至粘糊状03涂胶与粘接均匀涂胶，定位贴合核心流程回顾小结关键要点强调01配比准确树脂与固化剂3:1重量比是基础，必须精确称量，确保化学反应充分。02粘稠度合适通过添加空心玻璃微球调整至粘糊状，这是保证涂胶不流淌和粘接强度的关键。03操作规范涂胶要均匀，零件定位要准确，确保粘接面完全贴合，避免产生气泡。实践任务01·请同学们根据演示视频进行实际操作练习，重点巩固调胶的配比和粘稠度控制，确保操作规范。复合材料装配技术树脂基复合材料胶接技术——AB胶粘接帽型件与底板实操目的掌握AB胶二次胶接的完整工艺流程。理解胶接过程中的关键控制点。熟悉胶接工具和材料的使用方法。通过本次实操，全面提升二次胶接的理论认知与动手能力。——核心学习目标——胶接工艺流程固化06组装05涂胶04表面处理03胶接预装配02准备工作01准备工作：工具与材料模具胶接零件（帽形件、底板）钢直尺AB胶粘剂及胶枪纸胶带个人防护：手套、口罩步骤一：预装配保护非胶接区域，防止胶水污染。纸胶带保护精确测量零件，确保装配关系协调。测量尺寸预装配后做出清晰标记，保证后续对齐。定位标记步骤二：胶接面处理（一）打磨去除表面氧化层和杂质，增加表面粗糙度，提高粘接强度。目的使用240#砂纸手工打磨两个粘接件的待胶接区。操作打磨方向应与纤维方向一致（复合材料）。注意步骤二：胶接面处理（二）清洁用干净的布或压缩空气清除打磨产生的粉尘。除尘用蘸有无水乙醇的洁净棉布擦洗胶接区。擦洗在低温下干燥，确保表面无油污、粉尘或其他污染物。干燥步骤三：涂胶在胶枪上安装AB胶粘剂和配套的混合胶嘴，确保连接牢固。将初混合的胶水挤出并废弃，直至颜色均匀，确保A、B胶充分融合。在两个胶接面均匀涂胶，确保胶层厚度适中，无空缺或堆积。安装混合胶嘴充分混合均匀涂抹步骤四：组装与夹紧精准定位严格按照预装配时标记的位置，将待胶接零件准确对齐。夹紧力适当使用C型夹或专用夹具从多方向夹紧，确保胶接面紧密贴合。及时清理用无绒棉布蘸取无水乙醇，擦去溢出的多余胶水，保持表面整洁。使用C型夹进行多点均匀夹紧步骤五：固化工业烘箱用于胶接件固化放入烘箱将完成夹紧的胶接件平稳放入工业烘箱内。设置固化参数温度设置为60℃，时间根据胶种而定。确保环境清洁固化过程中避免灰尘等杂质污染胶接面。步骤六：后处理与检验复合材料胶接成品拆除夹具待完全固化后，拆除所有夹具。清理多余胶瘤用工具小心地清理掉胶缝边缘多余的胶瘤。检验胶接质量目视检查有无气泡、裂纹、脱胶等缺陷。小结01预装配02表面处理打磨和清洁直接影响粘接强度03涂胶、组装04固化严格控制温度和时间，确保完全固化思考题01·为什么涂胶前要对胶接面进行打磨处理？02·如果胶接过程中产生了气泡，会对胶接质量产生什么影响？如何避免？03·不同类型的胶粘剂（如环氧胶、丙烯酸胶）在固化条件和性能上有什么区别？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）实验原理表面处理的重要性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。一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（二）实验原理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。一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（二）实验原理表面处理的重要性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）实验材料与工具实验材料铝合金板(100×25mm)CFRP板(100×25mm)加强片(50×25mm)胶粘剂无水乙醇稀磷酸一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（三）实验材料与工具实验工具砂纸(240#)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（五）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。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（六）步骤3：涂胶与组装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。用毛刷在金属板上涂胶用C型夹夹紧胶接试样一、不同处理方式的铝合金与CFRP胶接（七）步骤4：固化固化温度设置烘箱温度为60℃固化时间保持恒温固化3小时固化完成后，待试样自然冷却至室温后再取出，避免温度骤变影响性能胶接强度测试PART02二、胶接强度测试（一）测试目的测定胶接剪切强度通过拉伸剪切试验，测定不同表面处理方式下胶接试样的剪切强度。对比分析处理效果对比打磨、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。观察分析破坏模式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。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。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）。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：结果分析计算强度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。记录破坏模式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）。数据对比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。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------2打磨------3阳极氧化------数据记录表强度对比图(MPa)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）实验结论与讨论实验结论阳极氧化处理的铝合金表面与CFRP的胶接强度最高。打磨处理的胶接强度次之。未处理的胶接强度最低。表面处理能显著提高胶接强度，其中阳极氧化的效果最为优异。二、胶接强度测试（六）实验结论与讨论讨论为什么阳极氧化处理能获得最高的强度？不同破坏模式产生的原因是什么？实验过程中可能存在哪些误差来源？如何改进？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