碳纤维复合材料的常用连接方式有哪些?

  碳纤维复合材料具有轻质量、高强度、耐酸碱腐蚀等优势,并且力学性能好,甚至有些碳纤维复合材料制品可以代替金属制品存在。在碳纤维复合材料大量使用的过程中,一定会与其他材料进行连接,比如与金属件或者其他复合材料件等。
 
  碳纤维复合材料部件常用的连接方式通常有三种:胶接、机械连接、混合连接。今天小编力邀南京碳纤维JG产品定制厂家—江苏博实碳纤维科技有限公司的技术工程师李工来给大家讲解一下这三种连接方式之间的优缺点是什么?
 
  一、胶接
 
  胶接是碳纤维复合材料及零部件之间应用较多的连接方式,主要是通过胶粘剂将两个或者多个结构件进行连接,经济适用性高。
 
  1、优点
 
  (1)连接成本低,连接效率比较高,并且连接的碳纤维成品质量相对较轻;
 
  (2)抗疲性能、减震性能、密封性能好;
 
  (3)绝缘性能好,也不会与其他材料之间产生电化学腐蚀的问题;
 
  (4)产品表面光滑,不会有连接件凸出的问题。
碳纤维复合材料连接方式-胶接
(图示:胶接)
  2、缺点
 
  (1)对产品表面处理要求严格,并且胶接的质量把控较难,必须依靠经验丰富的师傅来把控,可靠性低;
 
  (2)强度分散大,剥离强度低,固化后会产生较大的残余应力,不适用于载荷较大的产品;
 
  (3)该连接方式为不可拆卸的永久连接,材料后期回收难度大。
 
  二、机械连接(主要采用螺栓连接,可重复拆卸)
 
  1、优点
 
  (1)方便检查,能够保证碳纤维部件与其他材质部件之间连接的可靠性;
 
  (2)部件之间可以重复拆卸安装,对连接部件的厚度没有严格的限制;
 
  (3)对连接部件表面的制备和精度要求不高;
 
  (4)与胶接相比,不会有固化引起的残余应力,剥离应力敏感度低。(阅读延伸:《碳纤维复合材料螺栓连接强度与承载力优化简述》)
碳纤维复合材料连接方式-螺接
(图示:螺接)
  2、缺点
 
  (1)在螺栓孔的制备过程中,会导致孔周的应力集中,连接性能降低;
 
  (2)由于有紧固件的使用,会导致整个产品的质量增加;
 
  (3)为减少钻孔对碳纤维制品强度产生不良影响,通常会采取增加局部厚度;
 
  (4)钻孔过程中,会对碳纤维复合材料部件产生不同程度的损伤;
 
  (5)连接件会产生电化学腐蚀,长期使用过程中,连接的金属部件抗疲性低。
 
  三、混合连接(两种或以上连接方式混合)
 
  1、优点
 
  (1)连接可靠,多重保障,不易脱落;
 
  (2)多种连接方式混合,可以阻止或者延缓胶层损伤扩散;
 
  (3)能够提高制品的抗冲击、抗疲劳、抗剥离、抗蠕变等性能。
碳纤维复合材料连接方式-混合连接
(图示:混合连接)
  2、缺点
 
  (1)孔周应力集中,连接性能受影响;
 
  (2)结构重量增加,连接成本增加。
 
  综上所述,在碳纤维复合材料的连接中,我们要按照产品的性能需求选择合适的连接方式。一般来说,对于要传递较大集中载荷和连接可靠性要求高的部位,建议要采用机械连接的方式;对于需要传递均匀载荷或者承重剪切载荷的部位,建议采用胶接方式;中等厚度板或者其他要求多余度连接的部位,则适合采用混合连接的方式。
 
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