碳纖維復(fù)合材料膠接的深度分析
上文“碳纖維復(fù)合材料連接方式的優(yōu)缺點總結(jié)”介紹了碳纖維復(fù)合材料的幾種連接方式，其中混合連接的使用最為廣泛。不過混合連接時機械連接和膠接的組合之法，膠接是連接過程中比較困難的步驟，今天就來深入分析一下碳纖維復(fù)合材料膠接到底如何進(jìn)行吧。
碳纖維復(fù)合材料膠接的設(shè)計原則
1、碳纖維復(fù)合材料膠接強度不能低于被膠接部件本身的強度，否者膠接部位較為薄弱，無法長時間使用；
2、碳纖維復(fù)合材料的膠接應(yīng)根據(jù)最大載荷的作用方向，使所設(shè)計的膠接連接以剪切的方式傳遞最大載荷，同時其它方向載荷很小，盡量避免膠層受拉力和剝離力；
3、還要特別注意被膠接件熱膨脹系數(shù)要匹配。
碳纖維復(fù)合材料膠接的膠粘劑選擇
在選擇膠黏劑之前，我們需要先知道一個概念，膠粘劑按照應(yīng)力-應(yīng)變特性分為韌性和脆性兩種。脆性膠黏劑的剪切強度高于韌性膠黏劑，而在連接靜強度上，韌性膠黏劑更高。而選擇膠黏劑的一個重要因素就是溫度，當(dāng)環(huán)境溫度高于100℃時，建議選擇脆性膠黏劑；當(dāng)環(huán)境溫度低于100℃時，選擇韌性膠黏劑。目前市面上用于碳纖維復(fù)合材料膠接的膠黏劑有環(huán)氧樹脂類、聚氨酯類和丙烯酸類。
碳纖維復(fù)合材料膠接表面處理
在進(jìn)行碳纖維復(fù)合材料膠接前，需要對膠接物體的表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)那謇?。因為物體表面的清潔度、粗糙度和化學(xué)結(jié)構(gòu)直接影響粘結(jié)強度，決定膠接效果。目前碳纖維復(fù)合材料膠接物表面的處理方式有3種，分別是溶劑脫脂法、物理打磨和化學(xué)處理，根據(jù)物體表面的實際情況進(jìn)行選擇。
碳纖維復(fù)合材料膠接的搭接方式
碳纖維復(fù)合材料膠接的最終目的還是為了保證整體強度，膠接件可能有薄有厚，針對不同的厚度選擇不同的搭接方式。當(dāng)膠接構(gòu)件較薄時，單面搭接或雙面搭接比較合適；膠接件較厚時，采用階梯型搭接或斜面搭接較好。
1、當(dāng)被膠件厚度t＜1.8mm時，可采用單搭接，搭接長度L/t=50 ～ 100；
2、對中等厚度板1.8mm≤ t ≤ 4mm時，采用雙搭接比較適宜，搭接長度L/t≈30；
3、當(dāng)被膠件很厚t＞4mm時，宜選用斜面搭接，搭接角度6° ～ 8°，若斜面加工在工藝上不易實現(xiàn)，采用階梯形搭接
碳纖維復(fù)合材料膠接的注意事項
1、復(fù)合材料層壓板膠接表面纖維方向最好與載荷方向一致，不得與載荷方向垂直，以免被膠接件過早產(chǎn)生層間剝離破壞。
2、設(shè)計復(fù)合材料膠接結(jié)構(gòu)應(yīng)使膠層在剪切狀態(tài)下工作，盡量避免膠層受拉力和剝離力；
3、膠接連接形式選擇 膠接連接設(shè)計的目標(biāo)應(yīng)使制造工藝盡可能簡單、成本盡可能低；
4、膠接連接處應(yīng)采取降低膠接接頭應(yīng)力集中和剝離應(yīng)力的措施。
碳纖維復(fù)合材料的膠接前后有很多需要注意的細(xì)節(jié)，對技術(shù)人員的操作經(jīng)驗要求較高，很多國內(nèi)廠家已經(jīng)在這方面有了很大的提升。碳纖維復(fù)合材料是一種趨勢，我們要做的就是了解它，并在細(xì)節(jié)上掌握它，未來才有可能趕上并超過美日。
