碳纖維復合材料的連接方式有哪幾種?
碳纖維復合材料部件之間、碳纖維復合材料與其它類部件之間的連接一般會涉及三種形式,即機械連接、膠結連接和混合連接。不同的連接方式有各自的優(yōu)勢和缺點,那么,在實際應用中又該如何選用呢?根據(jù)不同情況有以下的建議:
一是根據(jù)部件的體積與部件需要傳遞的集中載荷情況進行選擇。對于厚度、長度或者整體體積在整個設備中占比較大的部件來說,建議使用機械連接的方式,因為較重或較大的機械設備在運轉過程中往往會產生較大的振動和摩擦,機械連接相對于膠結連接來說更有利于傳遞較大的集中載荷,抗高溫和抗剝離性能更好,選用這樣的方式可靠性更高;對于重量輕、體積小的部件則可以采用膠結的方式來連接,因為相比于機械連接,膠結的方式不僅容易得到符合空氣動力學要求的平滑過渡形狀,更重要的是不會明顯增加機體的自重,而自重對于小型特別是精密型的設備來說影響很大,不過因為膠結強度會隨溫度、濕度等環(huán)境變化而變化,所以與機械連接相比可靠性有所降低。
二是根據(jù)部件是否有拆分替換的需求進行選擇。使用金屬與碳纖維復合材料進行機械連接,連接部位一旦出現(xiàn)磨損,定期檢查相對比較容易,其中可拆卸的機械連接也便于更換維修;膠結主要是利用粘結劑將零件連接成不可拆分的整體,在連接處完全破壞前很難及時預見和檢查到交接處的品質,拆卸困難,基本上是一次性的。
三是根據(jù)部件對連接處的應力和密封要求進行選擇。機械連接必須有連接孔,開孔削弱了受力斷面,因而開孔處存在應力集中的缺點,在調整接縫時還會再次產生應力,而且需要針對孔隙進行二次密封,對連接的螺栓也要進行相應的防腐蝕技術處理。膠結的連接方式因為無開孔,所以無應力集中和防腐蝕的問題,也可以進行直接密封,殘余變形小。
根據(jù)我公司多達幾百種的碳纖維制品的實際情況看,與單一的連接方式相比,膠結和機械皆有的混合連接方式的使用更為廣泛,因為混合連接的方式能規(guī)避單一連接方式的弊端,使應力分配更加合理,有助于碳纖維復合材料部件體現(xiàn)出重量輕、強度大、抗疲勞、抗蠕變等優(yōu)勢。在實際應用中,要根據(jù)具體應用的位置、功能和運行環(huán)境決定最合適的連接方式。
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