碳纤维板质量轻、强度高、抗冲击、便于连接,但是由于接头质量难以检测和保证,所以此前胶接技术的应用大多都局限于次要结构,目前碳纤维材料的连接的趋势是将传统机械连接尽可能的减少,逐步向着无紧固件的方向发展,以便提高复合材料胶接的效率。对胶接接头的破坏模式可以帮助我们更好了解胶接工艺以及胶接加工工艺的提高,为碳纤维板的胶接提供更加科学可靠的依据。
胶接接头的破坏模式按照破坏机理可分为内聚破坏和粘附破坏。粘附破坏,即胶粘剂和被粘物界面处发生的目视可见的破坏现象。胶接连接在面内拉伸载荷作用下,碳纤维板胶接破坏模式按照破坏发生的位置可分为如下三种破坏模式:
1、胶层破坏
这类破坏的特征是破坏主要发生在胶层内部,也称作内聚破坏,当载荷超过胶粘剂强度时发生。这种破坏表明被胶接板材的强度大于胶层的强度,虽然充分发挥了胶层的承载能力,但是如果被胶接板材过强会造成不必要的材料损失。
2、界面破坏
这类破坏的特征是破坏发生在胶层和被胶接板材的界面。这种破坏一般的形成原因是化学或机械表面制备没达到要求、污染、水以及湿气浸润等。另外也可能是选择不当,胶粘剂与被粘板材不匹配所导致的。还有剥离应力过大时也可能出现界面剥离破坏,这种破坏模式非常不希望发生,应力求避免这种现象的出。
3、被胶接件破坏
这类破坏特征是指破坏发生在被胶接板材而非胶层,这种破坏是在结构受力超过被胶接板材破坏强度时发生。这种破坏模式表明胶层的抗拉伸强度大于被胶接板材的抗拉伸强度,被胶接板材充分发挥了承载作用,属于设计所期望的破坏模式。
除发生基本破坏模式外,还会发生组合破坏。胶接接头发生何种模式的破坏,与连接形式、连接几何参数、临近胶层的纤维方向及载荷性质有关。对于碳纤维复合材料层合板,由于层间拉伸强度低,剥离破坏通常发生在层间(双搭接亦如此)。剥离破坏会导致胶接结构的承载性能显著降低,应尽力杜绝。