玻璃钢制品的连接及胶接.docx

玻璃钢制品的连接及胶接 （一）概述 1.复合材料的连接特点 复合材料结构连接在复合材料结构中占有重要地位，它既包复合材料元件（或组件）之间的连接，也包括复合材料元件（或组件）与金属元件（或组件）之间的连接，结构连接会增加结构重量，在连接处也容易发生破坏，还增加了制造困难，因此在结构设计中应尽量减少连接数量。但是由于材料尺寸的限制，或者为了便于加工、便于运输以及开成等需要，在结构中没有连接又几乎是不可能的。 通常用于金属结构部件之间的两种主要连接方法，即机械紧固件连接和胶接连接也适用与复合材料的连接。纤维增强复合材料与一般金属材料的区别是：强度和刚度是各项异性的，层间强度低。在连接部位的应力集中或应变集中严重，在此区域载荷重新分配的能力较弱，因而对连接区的内力和变形进行分析就变得非常重要。对复合材料的连接进行分析和正确设计，是保证结构连接成功的首要条件。 2.不同连接方法的比较 (1)机械紧固件连接的优点： ①抗高温和抗蠕变的能力大； ②连接强度分散性小； ③抗剥离能力大； ④易于拆卸、组合、检查。 机械紧固件连接的缺点： ①复合材料层合板开孔产生应力集中，承载能力降低，一般只能达到连接基板开孔时极限强度的20%-50%； ②接头重量较大； ③总的结构连接效率低。 (2)胶接连接 胶接连接的主要优点有 ①不会因钻孔引起应力集中和纤维切断，不减少承载横剖面面积； ②与连接形式相同的机械连接件比较，在受力较小的次要结构上，胶接连接件能够减重约25%，在受力大的主要结构上，胶接连接件能够减重5％～10％； ③能够获得平滑的结构表面，连接元件上的裂纹不易扩展，密封性较好； ④大面积胶接成本低； ⑤可用于不同材料之间的连接，无电偶腐蚀问题； ⑥加载后的永久变形较小； ⑦便于实现连接强度的优化设计。 胶接连接的缺点有 ①连接元件表面需要仔细处理： ②强度分散性大，由于湿度、温度等环境因素的影响，胶接强度会逐渐降低； ③对胶接质量的无损探伤比较困难； ④在大多数性情况下是不可拆卸的。 (二)复合材料机械连接技术 1. 复合材料结构特种紧固件 适于复合材料结构应用的各种特种紧固件有双金属铆钉、高锁螺栓、螺栓、铆钉、复合材料螺栓等。 2.复合材料制孔工艺 在复合材料构件的连接中，机械连接占据着主要地位，因此，当复合材料构件装配时，需加工出成千上万个紧固件孔，紧固件孔不仅数量多，质量要求高，而且要求高，而且难度大，是复合材料加工中最难的加工工序之一。由于复合材料层合板的主要特点是层间剪切强度低，这就使得钻孔中的轴向力容易产生分层和出口端的分层，如不加以防范，会导致昂贵的复合材料构件的报废。 (1)制孔质量标准 在装配生产中发现，即使工艺过程十分小心，但制孔缺陷仍无法避免。由于制孔质量对复合材料结构强度有较大影响，所以确保装配过程中的制孔质量对复合材料结构性能至关重要。我国根据国外己有的制孔质量标准，制定出了适于我国现有材料、工艺条件的制孔质量标准。 (2)先进制孔技术 复合材料制孔技术的最新进展是，一方面采用聚晶金刚石（PCD）钻头进行高速（1500r/min）钻削，以取消钻孔过程中的支撑垫板，提高制孔质量和刀具寿命；另一方面对结构中出现的复合材料与金属（如钛合金）叠层材料的钻孔开发了啄式制孔和自适应制孔技术。 3.复合材料机械连接的一般设计原则 复合材料机械连接的一般设计原则是: (1)满足连接强度要求; (2)连接系统重量轻; (3)便于加工、装配和维修； (4)满足抗电化腐蚀的要求； (5)满足接头的可靠性和疲劳寿命的要求； (6)满足破损-安全要求； (7)考虑适用环境的影响和要求； (8)连接系统的成本要低。 4.机械连接工艺 适用于复合材料结构的专用结构件在安装时必须满足一些特殊要求。只有这样，机械连接在复合材料结构中应用才有可能。 (1)螺接工艺要求 ①紧固件与孔的配合，要求达到H8/f8,孔与板的垂直度偏差在2°以内。 ②复合材料构件表面斜度超过5°时，必须使用特制倾斜度的垫圈。 ③除非传力件（如电缆导管夹子、垫板等），螺栓的螺纹部分不允许在孔的挤压部位。 ④在连接部位，特别是潮湿部位安装高载紧固件，一律采用湿装配。湿装配时，孔内或紧固件应涂密封胶，允许螺纹上密封胶，螺母必须在胶的施工期内上紧完毕。紧固件内（如螺母与螺栓）或紧固件与板之间存在较大电位差时，也应采用同样措施。 ⑤多钉连接安装时，不宜逐一的将单个螺栓一次拧紧，而应均衡，对称的将所有螺栓分若干次拧紧，直至达到规定的拧紧力矩值。对缝内密封的螺栓，需分两次拧紧，初次拧紧必须在密封剂活性期内完成，重拧必须在初次拧紧后20分钟内进行，两次拧紧需在密封材料施工期内完成。 (2)铆接工艺 由于复合材料（特别是碳纤维复合材料）延伸率小，层间强度低和抗冲击能力差的弱点，一般认为不宜进行