(学习资料)复合材料粘接方法
复合材料胶结技术
复合材料胶接技术的发展与应用我国低空领域的开放,为民用飞机提供了很大的发展空间,而研制新型高性能民用飞机也离不开复合材料和结构胶粘剂的使用,因此研制高性能耐久结构胶粘剂也是一种新的挑战。
本着“为减轻每一克质量而奋斗”的理念,越来越多的高性能轻质材料(复合材料)应用在飞机结构中,而胶粘剂也因为其结构轻、连接效率高等优点现在逐渐成为飞机设计制造中不可或缺的部分。
与各向同性的金属材料相比,各向异性的复合材料经过切割或机械加工时会受到严重损伤和弱化,其层间剪切变得更敏感。
因此,胶接比机械连接更广泛地应用于先进复合材料的连接设计中,特别对于单向的复合材料,不允许出现应力集中的现象,胶接为高载荷提供了有效方法。
在高性能的航空复合材料制件的制造过程中,复合材料预固化后对制件进行胶接装配通常是必要的,通常采用热固性胶膜对这些基材进行二次胶接。
复合材料修补通常也可属于胶接范围。
还有未固化的预浸料蒙皮采用胶膜与各种各样的蜂窝进行胶接,即共固化胶接。
结构胶粘剂1 结构胶粘剂的概念结构胶粘剂(简称结构胶),按ASTM的定义是能在预定时间内,在使用环境中能承受相当的力,并具有与被粘物相匹配的强度和耐久的使用寿命。
结构胶粘剂一般以热固性树脂为基料,以热塑性树脂或弹性体为增韧剂,配以固化剂等组成,有的还加有填料、溶剂、稀释剂、偶连剂、固化促进剂、抑制腐蚀剂和抗热氧化剂等。
结构胶粘剂的特点在于不论用于什么粘接部位,均能承受一定的应力,并具有较好的不均匀扯离强度和疲劳强度。
胶粘剂的粘接强度主要取决于胶粘剂本身的内聚力及胶粘剂与被粘接材料之间的粘附力。
2 结构胶粘剂的种类结构胶粘剂的品种繁多,从不同角度对胶粘剂有不同的分类。
胶粘剂可按形态分为膜状、带状、液状、糊状等;可按固化温度分为中温固化结构胶、高温固化结构胶和室温固化结构胶;也可按化学成分分为改性环氧、改性酚醛、聚酰氩胺等;还可按使用特性分为板- 板胶、面板胶、芯条胶、发泡胶等。
复合材料胶接、缝合连接设计研究(全文)
复合材料胶接、缝合连接设计研究XX:1671-7597(20XX)17-0117-011 概述根据复合材料的自身特点及其破坏的机理,存复合材料连接中,胶接、缝合连接、混合连接已被广泛的运用。
合理的胶接、缝合连接、混合连接设计,不但能够满足使用要求,减轻结构重量,提高可靠性,还可以延长结构的使用寿命。
本文针对复合材料的胶接、缝合连接、混合连接方法进行探讨。
2 胶接连接胶接连接是借助胶粘剂将复合材料、金属材料零件连接成不可拆卸整体的连接方法。
2.1 胶接连接优点1)胶接连接受力均衡,接触为面接触,承载能力强,不同于机械连接的点接触。
2)没有钻孔引起的应力集中和分层,连接可靠性好,结构重量轻。
3)胶接连接能获得光滑的气动外形,外形美观。
4)抗疲劳性、密封性、减振性能好。
5)不同材料连接时,有隔离的作用,无电偶腐蚀问题,相容性好。
6)有阻止裂纹扩展的作用。
2.2 胶接连接缺点1)胶接的质量操纵比较困难。
2)胶接强度分散性大,剥离强度低。
3)胶接的工艺要求严格。
4)胶接性能受湿热效应、介质等环境的因素影响大,胶粘剂存在老化的问题。
5)如果需要加温加压就需要专门的设备,成本高。
2.3 胶接连接参数胶接连接主要参数包括胶接件的厚度t、胶层厚度h、胶接件的搭接长度L等(见图1数值为本文推举)。
1)胶接件的厚度t。
胶接件的厚度由其所传递载荷P的大小确定。
图1 胶接连接的参数图2 缝合连接的参数2)胶层厚度h。
胶层厚度h对连接强度有很大影响,增加胶层厚度,可减少应力集中,提高连接强度。
胶层厚度过厚,会产生胶层厚度偏差、气孔等缺陷;胶层厚度过薄,不能满足连接强度的要求。
因此,胶层厚度一般取0.1~0.4 mm。
胶接件的搭接长度L。
胶接件的搭接长度与胶接件的厚度(载荷p的大小)有关,因此,胶接件的搭接长度应尽可能的大,来满足连接的可靠性要求。
胶接件的搭接长度L≥8 mm。
3 缝合连接缝合连接是借助缝合线将复合材料连接在一起,经过固化使缝合线与复合材料成为不可拆卸的整体的连接方法。
复合材料胶接修补铝合金裂纹的工艺流程
复合材料胶接修补铝合金裂纹的工艺流程复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有良好的强度、刚性和耐磨性等特点,被广泛应用在航空航天、汽车制造、建筑等领域。
而铝合金是一种常用的工程材料,具有优良的导热性和加工性能,但在使用过程中往往会出现裂纹等损伤,需要进行修补。
本文将介绍复合材料胶接修补铝合金裂纹的工艺流程,以及具体步骤和注意事项。
第一步:材料准备在进行修补工作之前,首先需要准备好所需的材料和工具。
对于复合材料胶接修补工艺来说,我们需要准备好以下材料和工具:复合材料补片、环氧树脂胶水、硬化剂、玻璃纤维布、修补刀、打磨机、清洁剂和化学溶剂等。
第二步:表面处理在进行修补之前,需要对铝合金表面进行处理,以确保复合材料能够牢固地粘接在其上。
首先,利用打磨机对裂纹部位进行打磨,去除铝合金表面的氧化层和污垢,使其表面变得光滑。
然后,利用清洁剂和化学溶剂对铝合金表面进行清洁,去除表面的油污和杂质,确保表面无尘无油。
第三步:制备复合材料补片在进行修补之前,需要根据裂纹的形状和大小,制备相应的复合材料补片。
一般情况下,可以使用玻璃纤维布和环氧树脂混合而成的复合材料,将其切割成合适的形状和大小,以便进行修补。
第四步:胶水涂布将环氧树脂胶水和硬化剂按照一定的比例混合均匀,然后涂布在铝合金表面和复合材料补片上。
在涂布的过程中,需要确保胶水均匀地覆盖在整个表面,并且避免出现气泡和空隙。
第五步:粘接复合材料补片将涂有胶水的复合材料补片贴合到铝合金表面上,根据裂纹的形状和大小进行适当的压实,以确保复合材料和铝合金能够牢固地粘接在一起。
在粘接的过程中,需要注意避免出现胶水挤出和边角空隙,以确保粘接质量。
第六步:固化在完成粘接后,需要将修补部位进行固化处理,使胶水能够充分固化并达到设计强度。
一般情况下,可以将修补部位放置在室温下进行固化,或者利用加热设备进行加热固化,以加快固化速度。
第七步:表面处理在胶水固化完成后,需要对修补部位进行表面处理,以达到平整光滑的效果。
复合材料的连接讲解学习
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分层的存在 将造成复合 材料层合板 结构强度和 刚度的降低, 使其性能得 不到充分的 发挥。
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因此,如何抑制 复合材料层合 板的分层损伤, 提高其层间强 度和抗分层、 抗冲击的能力 是使用复合材 料层合板时所 必须解决的问 题
B 技术原理
其原理是通过缝合手段,使复合材料在 垂直于铺层平面的方向得到增强,从而 提高材料层间损伤容限
为了提高胶-铆接头的强度,最好在 胶粘剂固化后再进行复合材料构件的铆 接;而在胶层未固化时铆接,应当分阶 段对胶层施加所需压力,以减少胶铆接 头连接强度的下降。
连接方法 优选原则
一、当承载较大,可靠性 要求较高时,宜采用机械连接
二、当承载较小、构件较薄、 环境条件 不十分恶劣时,
宜采用胶接连接
三、在某些特殊情况下, 为提高结构的破损 -安全 特性时,可采用混合连接
胶接 表面处理方法
物理机械方法:砂纸打磨和喷砂 化学方法:溶剂清洗与脱脂,铬硫酸浸
蚀,阳极氧化处理和溶胶凝方法等,其 中阳极氧化处理是一种较好的方法
固化方法
方法有:室温固化、加热固化、辐射固 化、微波固化、高频固化等
以下对部分固化方法进行阐述: 加热固化:分为中温固化(120度左右)和
高温固化(150度以上) 优点:固化速度快,强度高,耐老化 需要的设备:如热压罐,电烘箱,硫化
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缝合对原有纤维分布没有大的影响,而通过调整 缝合参数如缝合密度、缝合花样和跨距可获得一定 程度的整体结构,达到合理的均匀应力状态。
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缝合可用于局部增强,尤其对自由边的缝合可 大大降低层间垂直应力,减少自由边脱层。
D 缝合参数
1
缝线类型
2
复合材料粘接结构弱粘接试件的制备方法
【 b ) 固化温度 1 1 0 ℃
化 温度来 控制粘 接强 度 的工 艺方法 是有 效 的。
2 复合协 } 占 崮 鞠锦
脯
撇
采用 相 同的胶 粘剂 在 同样 固化 温 度 条件 下 , 制 备 了三组 复合 材 料 粘 接试 样 。复 合 材 料 粘 接 试 样 的结构 为 : 上 层 材料 为 正 交 玻 璃纤 维 复 合 材 料 , 下 层 材料 为丁腈 橡 胶 , 中 间胶 粘剂 同上 。其 中 留 出一 块 宽度为 6 0 mm的区域不涂胶 , 目的是为 了便 于后续
测定 ( 刚 性材 料对 刚 性材 料 ) 》( G B / T 7 1 2 4 — 2 0 0 8 ) 。其结 构示 意 图如 图 1所示 。
胶层
/ 士 口
现气孔 、 分层、 脱粘以及强度弱化等缺陷 , 会导致结构 强度和刚度显著 降低¨ 。这些 缺陷对粘接结构的
可靠性造 成严 重影 响 , 甚 至会 引 起重 大安 全 事 件 j 。 为 了提高 粘接结构 的性能 , 大量 复合材 料被使 用到其
结构中。由于复合材料的复杂结构, 使得对其的检测
明显 困难 。为 了确保 其粘接结构 的可 靠性 , 对 界面粘
接质量的检测就显得非常必要 J 。 要研究某型缺 陷的检测方法 , 就需要制备相对
应 的试件 作为 检测 对 象 , 从 而验 证 检 测 方 法 的正 确
性 。对模拟孔洞、 分层 、 脱粘 等缺陷 的试 件制作相
最高 。总体 上 看 , 随 着 固化 温 度 的升 高 , 平 均 剪 切 强 度有升 高 的趋 势 。若 以 1 3 5℃时 的剪切 强度 为标
m m
准, 则9 0℃和 1 1 0℃ 时对应 的剪切强 度分 别为标 准
5_复合材料连接
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5.1.2 接头效率
在金属构件受拉剪的机械连接中,用下式表示连 接的接头效率:
(5-1)
式中:
上式表明,接头效率是有连接孔构件能承受的最 大载荷与无孔构件能承受的最大载荷之比。
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5.1.2 接头效率
(5-12)
最大剪应力发生在
处:
(5-14)
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5.2.1 胶接连接接头的分析
则无量纲的剪应力为:
而无量纲化的最大剪应力为:
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(5-15) (5-16)
(5-17)
20
5.2.1 胶接连接接头的分析
由以上分析可知,接头端部的内力和剪应力最大, 故破坏最容易在这里发生。
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5.3.2 机械连接设计
A 机械连接设计原则
1) 在适当选择边距和端距的条件下,主要应满足挤压 强度和拉脱强度的要求;
2) 尽量不采用过盈配合,即使在过盈配合时也应该使 过盈量很小;
3) 连接接头的质量要轻。
B 连接形式的选择
机械连接的主要形式由上图给出,单搭接(a)和单盖板(d)都 会产生附加弯矩,双盖板对接(e)能够避免附加弯矩,变厚 度或变宽度连接形式在多拍紧固件连接时可以减缓边缘紧 固件上的过大载荷。选择机械连接形式需根据载荷的大小 与方向、结构的安排与要求等因素来考虑。
(5-4)
根据假设2和3,胶层的剪切应力-应变关系为:
(5-5)
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5.2.1 胶接连接接头的分析
(5-6)
利用式(5-4)(5-5)(5-6)可得接头内力的控制方程:
11.第十一次课——复合材料连接+复合材料结构设计基础(原耿)
1I f v f m vm
1 f v f m (1 v f )
考虑到实际复合材料中存在孔隙、裂纹、损伤、缺陷、残余应 力、界面结合不完善以及纤维微观屈曲等因素,加入修正系数K1
1 K1[ f v f m (1 v f )]
对于玻璃纤维/环氧树脂复合材料,K1取0.95-1
被胶接件拉伸 (或拉弯)破坏
被胶接件剥离破坏
胶层的剪切破坏
胶层剥离破坏
5.2 胶接连接设计
5.2.1胶接连接的破坏形式 除以上三种破坏形式之外,还会发生组合破坏,胶接 连接的破坏形式与以下因素有关: 连接形式 近邻胶层的纤维方向
载荷性质
连接几何参数
被胶接件 的厚度
5.2 胶接连接设计
5.2.1胶接连接的破坏形式
胶螺连接
胶铆连接
5.1 复合材料连接特点 混合连接的优缺点
优点:可提高抗剥离、抗冲击、抗疲劳和抗蠕变等性能; 缺点:存在孔应力集中带来的不利影响,增加重量和成本 混合连接仅在某些特定情况下才使用,并且需要选用 韧性胶黏剂,提高紧固件与孔的配合精度,以使胶接变形 与机械连接变形相协调,避免剪切破坏。
4.3 单向连续纤维复合材料弹性常数的预测
4.3.4 组合模型的弹性常数
整个模型由中间增强层I和表面基体层II组成,由基体薄片和纤维薄 片组成的增强层在横向呈串联形式. 整个复合材料单层由 表面层和增强层以并 联形式组合而成,在 增强层内部横向的基 体薄片和纤维薄片为 串联形式。
表面层
增强层
表面层
4.3 单向连续纤维复合材料弹性常数的预测
4.3.4 组合模型的弹性常数
1 纵向弹性模量E1
E1 E f 1v f Em (1 v f )
复合材料连接技术
复合材料连接技术对于传统金属材料结构而言,零件之间通常采用焊接的连接方式,其工艺成熟,传递载荷性能优异。
相对金属结构而言,碳纤维复合材料由于其材料、工艺等方面的限制,无法采用传统的连接方式,为保证各部件制件载荷的有效传递,必须采用合理的连接方式来解决。
因此,连接设计是保证在复合材料结构性能的关键环节之一。
复合材料连接技术分类1机械连接优点:便于检查,可靠性高;可重复装配,维修性好;无残余应力;受环境影响小。
缺点:制孔后孔周部位局部应力集中,降低了连接效率;打孔后层压板局部强度下降,需局部加厚;制孔要求较高;电化学腐蚀。
2胶接优点:无钻孔引起的应力集中,层压板强度不受影响;抗疲劳、密封减震、绝缘性好;组织裂纹扩展,安全性好;不同材料无电化学腐蚀。
缺点:强度分散性大,剥离强度低,难以传递大载荷;受环境影响大,易老化;胶接面需特殊处理,工艺要求严格;永久性连接,胶接后不可拆卸,修补困难。
3混合连接对于复合材料,单纯的机械连接及胶接都无法满足装配需求,更适合用混合连接,混合连接具备机械连接与胶接的优点。
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;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;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: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;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。
复合材料连接方法的选取应充分利用各自的优点,遵循原则如下:机械连接:主要用于传递集中载荷或强调可靠性的部位;其中螺栓连接比铆钉连接可承受更大的载荷,一般用于主承力结构的连接。
胶接:一般适用于传递均布载荷或承受剪切载荷的部位;可用于非主要承力结构上,在轻型飞机、汽车行业等应用较多;有密封、减震、绝缘等要求的部位。
混合连接:适用于要求安全余度较大的连接部位,一般适用于中等厚度板的连接。
焊接:主要适用于热塑性复合材料碳纤维复材胶接工艺自动胶接工艺1设计原则:优秀的胶接连接设计应使其胶接强度不低于被胶件本身的强度,否则胶接将成为薄弱环节,使胶接结构过早破坏;胶接连接设计应根据最大载荷的作用方向,使所设计的胶接连接以剪切的方式传递最大载荷,而其它方向载荷很小,尽量避免胶层受拉力和剥离力;应特别注意被胶接件热膨胀系数要匹配。
复合材料粘接结构弱粘接件的制备方法
第13卷第3期2013年1月1671—1815(2013)03-0677-05科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol.13No.3Jan.2013 2013Sci.Tech.Engrg.一般科学技术复合材料粘接结构弱粘接试件的制备方法艾春安刘瑜李剑(第二炮兵工程大学,西安710025)摘要针对复合材料粘接结构强度弱化检测方法研究中的弱粘接试件制备问题,通过改变胶层的固化温度来制备试件。
首先制备了铝—铝粘接试件,剪切强度拉伸实验表明:其剪切强度随固化温度的降低而减小。
在相同胶粘剂、固化温度条件下,制作了复合材料—橡胶粘接试件,剥离强度拉伸实验表明:其剥离强度随固化温度的降低而降低。
研究表明,铝—铝粘接试件的剪切强度随温度变化规律可作为复合材料粘接试件制备工艺的参考指导,通过改变固化温度可以实现对复合材料粘接结构弱粘接试件的制备。
关键词复合材料弱粘接固化温度中图法分类号TB33;文献标志码A2012年9月18日收到第一作者简介:艾春安,男。
博士。
E-mail :sca01@sina.com 。
粘接结构因其结构简单、性能优越在工业生产中广泛使用。
但粘接结构在生产和使用的过程中易出现气孔、分层、脱粘以及强度弱化等缺陷,会导致结构强度和刚度显著降低[1,2]。
这些缺陷对粘接结构的可靠性造成严重影响,甚至会引起重大安全事件[3]。
为了提高粘接结构的性能,大量复合材料被使用到其结构中。
由于复合材料的复杂结构,使得对其的检测明显困难。
为了确保其粘接结构的可靠性,对界面粘接质量的检测就显得非常必要[4]。
要研究某型缺陷的检测方法,就需要制备相对应的试件作为检测对象,从而验证检测方法的正确性。
对模拟孔洞、分层、脱粘等缺陷的试件制作相对比较容易[5],但对于复合材料粘接结构弱粘接试件的制备难度较大,因此有必要研究其制作方法,为弱粘接缺陷检测方法提供实验试件。
现提出改变胶层固化温度的方法来实现对弱粘接试件的制备,并通过拉伸实验结果来验证此方法的有效性。
如何牢固的粘接碳纤维复合材料板材
碳纤维复合材料是一类具有良好综合理化性能的复合材料,如轻质高强、耐化学腐蚀、耐摩擦、韧性好、耐高温等,在对密度、刚度、重量、抗疲劳、抗高低温、化学稳定性等特性有严格要求的领域,碳纤维复合材料都颇具优势。
目前,纤维复合材料广泛应用于航空航天、体育休闲、医疗器械、轨道交通等领域,并且随着科学的发展和技术的进步,碳纤维复合材料应用的方面将会越来越广。
市场中的碳纤维复合材料目前基本以板材为主,因此,应用过程中拼接是一个绕不开的工艺环节,拼接过程中绕不开的一个工艺就是粘接——碳纤维复合材料的自粘、与金属或塑料的互粘等,那么如何能实现更加牢固的粘接呢?
一、所需材料:
碳纤维板2块、夹子2个、酒精、纽维GP102环氧结构胶、砂纸、擦拭布等。
二、粘接过程:
1、将接头用砂纸进行打磨处理,可以有效的增加粘接强度,如某些工艺要求无法进行打磨处理,不进行打磨处理也可;
2、将胶筒中的胶水通过混合器挤出,可将其挤到PET塑料片上,挤出的混合物具有30分钟的可操作时间;
3、在两接头表面薄薄地均匀地涂上一层胶水,不建议过厚,一是造成不必要的浪费,二是会降低粘接强度,三是多余的胶水会从接头位置溢出,影响美观;
4、将两块碳纤维板轻轻按压在一起,不能用力过猛,以防有胶溢出影响美观;
5、用夹子或夹具将接头夹住固定好,3小时后即可拆掉夹具,24小时后即完全固化。
6、24小时后粘接完成。
复合材料胶接修补铝合金的工艺流程
复合材料胶接修补铝合金的工艺流程英文回答:The process of bonding and repairing aluminum alloys using composite materials involves several steps. First,the surface preparation is crucial to ensure a strong bond. The aluminum surface needs to be cleaned thoroughly to remove any contaminants, such as dirt, grease, or oxidation. This can be done using solvents or mechanical methods like sanding or blasting.Next, an adhesive is applied to the prepared aluminum surface. The choice of adhesive depends on various factors, including the type of aluminum alloy, the desired strengthof the bond, and the operating conditions. Commonly used adhesives for bonding aluminum alloys include epoxy, acrylic, and polyurethane adhesives.After applying the adhesive, the composite material is placed on top of the adhesive layer. The composite materialcan be in the form of sheets, patches, or pre-impregnated fibers. It is important to ensure that the composite material is properly aligned and positioned to achieve the desired repair or reinforcement.Once the composite material is in place, pressure is applied to ensure intimate contact between the adhesive, aluminum surface, and the composite material. This can be achieved using clamps, vacuum bags, or mechanical presses. The pressure helps to remove any air voids and ensures a strong bond between the aluminum alloy and the composite material.After the bonding process, the assembly is allowed to cure. The curing time and temperature depend on the adhesive used and can range from a few hours to several days. During the curing process, the adhesive undergoes a chemical reaction, transforming from a liquid or semi-liquid state to a solid state. This solidification process provides the strength and durability to the bonded joint.Once the adhesive has fully cured, any excess adhesiveor protruding composite material can be trimmed or sanded down to achieve a smooth and aesthetically pleasing finish. The repaired or reinforced aluminum alloy can then be further processed, such as painting or coating, to provide additional protection against corrosion or environmental factors.中文回答:复合材料胶接修补铝合金的工艺流程包括几个步骤。
复合胶粘修复技术介绍
复合胶粘修复技术介绍复合胶粘修复技术也可简称胶粘技术,是胶接技术与表面粘涂技术相结合的复合技术,该技术是用胶粘剂将各种材料、形状、大小、薄厚相同或不同的物件连接成一个连续牢固整体的方法。
(1)工作原理复合胶粘修复技术是一种新型化学连接技术,了解胶粘的本质与胶粘的基本特性,即可将胶粘剂的正确选用和胶粘工艺的合理实施。
胶粘作用的形成包括以下四方面:1)浸润。
当一滴液体与固体表面接触后,接触面自动增大的过程,即浸润,是液体与固体表面相互作用的结果。
2)化学键理论。
当胶粘剂与被粘物在界面上产生化学反应,形成化学键结合把两者牢固地连接起来。
由于化学键力要比分子间力大1~2个数量级,所以能获得高强度的牢固粘接。
3)扩散理论。
当胶粘剂与被粘物分子间互相扩散,使两者之间的界面逐渐消失并相互交织而牢固地黏合。
(2)胶粘特点(与其他连接方式,如铆接、焊接、螺纹连接、键接等比较)1)胶粘可连接不同类的材料。
金属与金属、金属与非金属都可以相互胶接;各种材料的表面缺陷均可进行表面粘涂。
胶粘时零件不产生热应力与热变形。
胶接与表面粘涂时,通常都在较低的温度下进行,因此,对薄壁零件、受热敏感的零件以及不允许高温焊接的零件,采用胶粘技术是非常有利的。
2)胶粘可提高抗疲劳寿命。
对于结构粘接承受载荷时,由于应力分布在整个胶合面上,这就避免了高度的应力集中,特别是薄板的连接,如采用铆接或点焊,由于应力集中在铆钉或焊点上,容易产生疲劳破坏。
因此在飞机制造中的某些结构,如蜂窝结构等均把铆接改为胶粘,其疲劳寿命可提高1~3倍。
所以,现代的飞机制造业宇航器等胶粘已逐步地代替了铆接。
2)胶粘比铆、焊及螺纹连接可减轻结构的质量。
在飞机及宇航器的制造中,胶粘代替铆接后,质量可减轻20%~30%;大型天文望远镜采用胶粘结构其重量也可减轻20%左右。
4)工艺简单,不需要专门和复杂的设备,可现场施工,生产效率高,加工成本低、经济效益显著。
胶粘与表面粘涂有耐高温特性,有机胶粘剂一般在150℃左右少数可达250℃以上,无机胶粘剂可达600~900℃。
复合材料胶接修补铝合金裂纹的工艺流程
使用复合连接修复裂解铝合金的过程
如下文所述,使用复合连接修复破裂铝合金包括几个关键步骤。
步骤1:表面准备
使用复合连接来修复裂缝铝合金的第一步是准备裂缝区域的表面。
这
涉及使用适当的溶剂从铝合金表面清除任何污染物,如土、油或油脂。
然后应使用沙纸或类似的磨损材料对表面进行粗糙,以提供粘合物粘
合的钥匙。
步骤2:粘附应用
一旦表面准备好,下一步是将粘合剂应用到裂缝区域。
应当为此使用
一种合适的复合粘合剂,如环氧或环丙烯酸酯粘合剂。
胶体应仔细应
用于裂缝,确保它穿透到裂缝中,并填补铝合金表面的任何空白或空白。
步骤3:综合加强
胶体应用后,应将碳纤维或Kevlar等复合强化材料应用于裂缝区域。
强化材料应切成尺寸,并小心地铺设在粘合物上,确保完全覆盖裂缝
区域,并延伸到裂缝边缘以外,以提供额外的强度和支持。
步骤4:纠正
粘合剂和加固材料一经施用,应当允许修复后有足够时间进行治疗。
治愈时间将取决于所使用的粘合物和加固物的类型,以及环境温度和
湿度。
在整顿过程中,修理应保持适当的压力,以确保粘合物与铝合金的有效结合。
步骤5:完成
修复完全治愈后,任何多余的粘合物或加固材料应小心修饰和砂质,以保证平滑统一完成。
如果需要,修复的区域可以被涂抹或以其他方式完成,以配合铝合金的周围表面。
利用复合连接修复裂解铝合金的过程涉及几个关键步骤,包括表面制备、胶合应用、复合加固、治愈和完成。
通过认真跟踪这些步骤并利用适当的材料和技术,可以有效地修复裂解铝合金,使其恢复到原来的强度和完整性。
复合材料粘接方法
复合材料粘接方法一.复合材料所谓复合材料是用各种方法把物理上、化学上性质不同的材料合为一体;弥补各种材材的缺点,取得优越性能的材料总称。
复合材料由于素材的种类和组合不同,有无数的种类,一般讲,有用物理化学方面进行复合的物质,例如:玻璃钢、无机质填料的塑料、无机质和有机质组合的填充塑料、塑料和金属的组合等。
二、复合材料的粘接方法以下就代表性组合塑料复合材料的粘接作简单地介绍。
(一).泡沫塑料和金属夹心板及其粘接近年来,以泡沫塑料为芯材、金属板为表面板的多层结构板,在建筑、运输机上以及冷冻装置等方面使用量迅速扩大,芯材多采用聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯或酚醛树脂等的发泡体。
其中以聚苯乙烯泡沫塑料采用得最广泛。
聚苯乙烯泡沫塑料具有良好的绝热性、耐水性、耐水蒸汽透过性,在低密度时具有高的强度而且价格低廉。
铝合金板是多层结构板较理想的板面材料。
铝-聚苯乙烯泡沫-铝组成的多层结构板具有强度高、质轻以及良好的绝热性等特点,又因为可用粘接剂简单地组合所以按广泛地采用在冷藏库、工作台面、屏壁、活动式冷冻机的门、移动房屋等方面。
用于这类多层结构板的胶粘剂有:热固性环氧系胶粘剂、再生橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶系胶粘剂以及热塑性聚氨酯系胶粘剂。
环氧系胶粘剂适用于刚性芯材,但因固化速度较慢,不适于高速生产。
再生橡胶系胶粘剂在高温下的耐老化性和耐水性比其它胶粘剂差。
丁苯橡胶系比再生橡胶的耐水性好,但比丁腈橡胶和氯丁橡胶系胶粘剂差。
丁腈系胶粘剂的耐老化性和耐水性能非常优越。
氯丁系胶粘剂在高温环境中反复暴露时,其性能几乎无恶化,对水的耐性也甚好,即使在低压下粘接也只有相当大的耐高温性。
又因该系胶粘剂具有优越的耐紫外线、臭氧、酸、油、碱、脂肪族碳化氢等的性能,所以把氯丁系胶粘剂作为以泡沫塑料为芯材的多层复合板的胶粘剂最合适。
聚氨酯系胶粘剂、丁腈橡胶系胶粘剂,在该类多层复合板中常常采用。
下表列出该类多层结构复合板常用的胶粘剂。
复合材料胶结技术
复合材料胶接技术的发展与应用我国低空领域的开放,为民用飞机提供了很大的发展空间,而研制新型高性能民用飞机也离不开复合材料和结构胶粘剂的使用,因此研制高性能耐久结构胶粘剂也是一种新的挑战。
本着“为减轻每一克质量而奋斗”的理念,越来越多的高性能轻质材料(复合材料)应用在飞机结构中,而胶粘剂也因为其结构轻、连接效率高等优点现在逐渐成为飞机设计制造中不可或缺的部分。
与各向同性的金属材料相比,各向异性的复合材料经过切割或机械加工时会受到严重损伤和弱化,其层间剪切变得更敏感。
因此,胶接比机械连接更广泛地应用于先进复合材料的连接设计中,特别对于单向的复合材料,不允许出现应力集中的现象,胶接为高载荷提供了有效方法。
在高性能的航空复合材料制件的制造过程中,复合材料预固化后对制件进行胶接装配通常是必要的,通常采用热固性胶膜对这些基材进行二次胶接。
复合材料修补通常也可属于胶接范围。
还有未固化的预浸料蒙皮采用胶膜与各种各样的蜂窝进行胶接,即共固化胶接。
结构胶粘剂1 结构胶粘剂的概念结构胶粘剂(简称结构胶),按ASTM的定义是能在预定时间内,在使用环境中能承受相当的力,并具有与被粘物相匹配的强度和耐久的使用寿命。
结构胶粘剂一般以热固性树脂为基料,以热塑性树脂或弹性体为增韧剂,配以固化剂等组成,有的还加有填料、溶剂、稀释剂、偶连剂、固化促进剂、抑制腐蚀剂和抗热氧化剂等。
结构胶粘剂的特点在于不论用于什么粘接部位,均能承受一定的应力,并具有较好的不均匀扯离强度和疲劳强度。
胶粘剂的粘接强度主要取决于胶粘剂本身的内聚力及胶粘剂与被粘接材料之间的粘附力。
2 结构胶粘剂的种类结构胶粘剂的品种繁多,从不同角度对胶粘剂有不同的分类。
胶粘剂可按形态分为膜状、带状、液状、糊状等;可按固化温度分为中温固化结构胶、高温固化结构胶和室温固化结构胶;也可按化学成分分为改性环氧、改性酚醛、聚酰氩胺等;还可按使用特性分为板- 板胶、面板胶、芯条胶、发泡胶等。
复合材料工艺详解
复合材料工艺详解——热固与热塑树脂热固性树脂成型工艺手糊成型:用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型,室温(或加热)、无压(或低压)条件下固化,脱模制成品的工艺方法。
1.原料:①树脂:不饱和聚酯树脂,环氧树脂;②纤维增强材料:玻纤制品(无捻粗纱、短切纤维毡、无捻粗纱布、玻纤细布、单向织物),碳纤维,Kevlar纤维;③辅助材料:稀释剂,填料,色料。
2.工艺过程:2.1 原材料准备2.1.1胶液准备胶液的工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间。
①手糊成型的胶液粘度控制在0.2Pa·s~0.8Pa·s之间为宜。
环氧树脂可加入5%~15%(质量比)的邻苯二甲酸二丁酯或环氧丙烷丁基醚等稀释剂进行调控。
②凝胶时间:在一定温度条件下,树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂,从粘流态到失去流动性,变成软胶状态的凝胶所需的时间。
手糊作业前必须做凝胶试验。
但是胶液的凝胶时间不等于制品的凝胶时间,制品的凝胶时间不仅与引发剂、促进剂或固化剂有关,还与胶液体积、环境温度与湿度、制品厚度与表面积大小、交联剂蒸发损失、胶液中杂质的混入、填料加入量等有关。
2.1.2增强材料的准备手糊成型所适用增强材料主要是布和毡。
需要注意布的排向,同一铺层的拼接,布的剪裁。
2.1.3胶衣糊准备胶衣树脂的性能指标:外观:颜色均匀,无杂质,粘稠状流体;酸值:10mgKOH/g~15mgKOH/g(树脂);凝胶时间:10min~15min;触变指数:5.5~6.5;贮存时间:25℃ 6个月2.1.4手糊制品厚度与层数计算①手糊制品厚度t:制品(铺层)的厚度;m:材料质量,Kg/m2;k:厚度常数,mm/(Kg·m-2)材料厚度常数k表材料性能玻璃纤维E型S型C型聚酯树脂环氧树脂填料-碳酸钙密度(Kg/m3)2.56;2.49;2.45 1.1;1.2;1.3;1.4 1.1;1.3 2.3;2.5;2.9k[mm/(Kg·m-2)]0.391;0.402;0.408 0.909;0.837;0.769;0.714 0.909;0.769 0.435;0.400;0.345②铺层层数计算A:手糊制品总厚度,mm;m f:增强纤维单位面积质量,Kg/m2;kf:增强纤维的厚度常数,mm/(Kg·m-2);kr:树脂基体的厚度常数,mm/(Kg·m-2);c:树脂与增强材料的质量比;n:增强材料铺层层数。