碳纖維復(fù)合材料的連接方式有哪幾種?
碳纖維復(fù)合材料部件之間、碳纖維復(fù)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(jī)械連接、膠結(jié)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(yīng)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(jìn)行選擇。對于厚度、長度或者整體體積在整個設(shè)備中占比較大的部件來說,建議使用機(jī)械連接的方式,因為較重或較大的機(jī)械設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中往往會產(chǎn)生較大的振動和摩擦,機(jī)械連接相對于膠結(jié)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(jié)的方式來連接,因為相比于機(jī)械連接,膠結(jié)的方式不僅容易得到符合空氣動力學(xué)要求的平滑過渡形狀,更重要的是不會明顯增加機(jī)體的自重,而自重對于小型特別是精密型的設(shè)備來說影響很大,不過因為膠結(jié)強(qiáng)度會隨溫度、濕度等環(huán)境變化而變化,所以與機(jī)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(jìn)行選擇。使用金屬與碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行機(jī)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(jī)械連接也便于更換維修;膠結(jié)主要是利用粘結(jié)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(yù)見和檢查到交接處的品質(zhì),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(yīng)力和密封要求進(jìn)行選擇。機(jī)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(yīng)力集中的缺點,在調(diào)整接縫時還會再次產(chǎn)生應(yīng)力,而且需要針對孔隙進(jìn)行二次密封,對連接的螺栓也要進(jìn)行相應(yīng)的防腐蝕技術(shù)處理。膠結(jié)的連接方式因為無開孔,所以無應(yīng)力集中和防腐蝕的問題,也可以進(jìn)行直接密封,殘余變形小。
根據(jù)我公司多達(dá)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(jié)和機(jī)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(yīng)力分配更加合理,有助于碳纖維復(fù)合材料部件體現(xiàn)出重量輕、強(qiáng)度大、抗疲勞、抗蠕變等優(yōu)勢。在實際應(yīng)用中,要根據(jù)具體應(yīng)用的位置、功能和運行環(huán)境決定最合適的連接方式。