碳纤维复合材料连接方式的优缺点总结
碳纤维复合材料不同于金属,无法通过传统焊接的方式来获得更好的传递载荷的性能,那只能通过其他的连接方式了。目前已知的3种碳纤维复合材料的连接方式为机械连接、胶接和混合连接,我们来总结一下这3种连接方式的优点和缺点。
碳纤维复合材料的机械连接
优点:
1、检查方便,可靠性高,易于后期维护;
2、可重复装配,后期维修代价低;
3、无残余应力;
4、受环境影响小。
缺点:
1、制孔周围局部应力集中,降低了连接效率;
2、打孔后层压板局部强度下降,可能影响综合性能;
3、制孔要求较高,需要配套专业的钻孔设备;
4、电化学腐蚀。
碳纤维复合材料的胶接
优点:
1、无钻孔引起的应力集中,层压板强度不受影响;
2、抗疲劳、密封减震、绝缘性好;
3、组织裂纹扩展,安全性好;
4、不同材料无电化学腐蚀。
缺点:
1、强度分散性大,剥离强度低,难以传递大载荷;
2、受环境影响大,易老化;
3、胶接面需特殊处理,工艺要求严格;
4、永久性连接,胶接后不可拆卸,修补困难。
碳纤维复合材料的混合连接
混合连接是机械连接和胶接的融合之作,既满足了碳纤维复合材料的装备需求,有具备了2者大多数的优点。
1、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;
2、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;
3、隔离金属紧固件与复合材料,无电化学腐蚀。
混合连接注意事项:
1、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;
2、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。
碳纤维复合材料的3种连接方式可以看成是一个碳纤维复材连接的发展史,从机械到胶接,再到混合,目的都是为了提高连接后能够最大程度的传递载荷。未来可能还会有新的连接方式出现,我们不妨等等看。