《复合材料工艺与设备》课程教学课件（讲稿）第十二章 复合材料二次加工

第十二章复合材料二次加工武汉理工大学精品课程1

第十二章 复合材料二次加工

第一节概述树脂基复合材料的一个重要特点是设计的自由度大对于诸如凸台，筋，孔等不同成型细节都可以直接成型而获得。但是在实际的应用中往往考虑到成型的难易程度，磨具加工的复杂程度以及整个制造成本，因此要磨具一次成型所有所需细节是不可行的，也是没有必要的，这就需要用到二次修整与加工。复合材料的机械加工，是借用切削金属和木材加工等方法对复合材料制品进行加工的总称。注意两点机械加工不能影响产品质量，尽量为机械加工提供方便，必要时应在制品上留出加工余量。武汉理工大乐精品课程5

第一节 概述 • 树脂基复合材料的一个重要特点是设计的自由度大。 对于诸如凸台，筋，孔等不同成型细节都可以直接成 型而获得。但是在实际的应用中往往考虑到成型的难 易程度，磨具加工的复杂程度以及整个制造成本，因 此要磨具一次成型所有所需细节是不可行的，也是没 有必要的，这就需要用到二次修整与加工。 复合材料的机械加工，是借用切削金属和木材加 工等方法对复合材料制品进行加工的总称。注意两点： 机械加工不能影响产品质量，尽量为机械加工提供方 便，必要时应在制品上留出加工余量

第一节概述复合材料连接在复合材料结构设计中占有重要地位合理的连接设计，不但能够满足使用要求，减轻结构质量，而且可以延长结构的使用寿命。否则可能首先在结构连接处产生破坏，其至造成重大事故。复合材料连接的方法主要分成两大类：即胶接连接和机械连接。在连接设计中，采用胶接或者机械连接，要根据具体使用技术条件决定。一般来说，对于受力不大的薄壁结构，尤其对纤维增强树脂类复合材料元件，应尽量采用胶接连接。对于连接元件较厚：受力大的结构件，多采用螺接或接：在某些情况下，为了提高结构件的安全特性而采用混合连接，即胶一螺连接。武汉理工大乐精品课程

第一节 概述 • 复合材料连接在复合材料结构设计中占有重要地位。 合理的连接设计，不但能够满足使用要求，减轻结构 质量，而且可以延长结构的使用寿命。否则可能首先 在结构连接处产生破坏，甚至造成重大事故。 • 复合材料连接的方法主要分成两大类：即胶接连接 和机械连接。在连接设计中，采用胶接或者机械连 接，要根据具体使用技术条件决定。一般来说，对于 受力不大的薄壁结构，尤其对纤维增强树脂类复合材 料元件，应尽量采用胶接连接。对于连接元件较厚； 受力大的结构件，多采用螺接或铆接；在某些情况 下，为了提高结构件的安全特性而采用混合连接，即 胶—螺连接

第一节概述机械连接是指铆接、螺栓连接、销钉连接等。优点：易于检查、易于装拆。缺点：孔切断了纤维，削弱了受力截面，会引起应力集中，从而降低接头的疲劳强度，质量增加，密封性差，外观不好等。胶接连接优点：胶接结构质量轻、强度高，应力分布均匀外形光滑整齐，工艺简单，周期短，可省功省时。武汉理工大学精品课程

• 机械连接是指铆接、螺栓连接、销钉连接等。优点： 易于检查、易于装拆。缺点：孔切断了纤维，削弱了 受力截面，会引起应力集中，从而降低接头的疲劳强 度，质量增加，密封性差，外观不好等。 • 胶接连接优点：胶接结构质量轻、强度高，应力分布 均匀；外形光滑整齐，工艺简单，周期短，可省功省 时。 第一节 概述

第二节复合材料胶接连接12. 2. 1胶粘剂的分类(1）按成分分类按成分分类主要有无机胶粘剂和有机胶粘剂。具体分类如下：L硅酸盐类磷酸盐类+无机胶粘剂、硫酸盐类+金属氧化物凝胶+玻璃陶瓷粘合剂武汉理工大学精品课程G

第二节 复合材料胶接连接 • 12.2.1 胶粘剂的分类 • (1)按成分分类 • 按成分分类主要有无机胶粘剂和有机胶粘剂。具 体分类如下：

·第二节复合材料胶接连接广动物胶+酚醛树脂+t天然胶?L植物胶。脲醛树脂+t不饱和聚酯树脂+t环氧树脂+热固性树脂4有机硅t聚酰亚胺+聚苯丙咪唑树脂型有机胶粘剂聚醋酸乙烯酯+氯乙烯醋酸乙烯酯?热塑性树脂丙烯酸酯++过氧了烯树脂t聚氨酯+再生橡胶t丁苯橡胶?t合成胶丁基橡胶+t氯丁橡胶。橡胶型t聚硫橡胶?t聚氨酯橡胶硅橡胶?t酚醛一缩醛环氧一聚酰胺+酚醛氯丁环氧一聚硫?混合型酚醛丁晴酚醛环氧、环氧丁晴环氧缩醛?2.50L武汉理工大学精品课程

• 第二节 复合材料胶接连接

第二节复合材料胶接连接(2)按胶接强度分类按胶接强度分类，可分为结构型、次结构型和非结构胶粘剂。结构胶粘剂有较高的胶接强度，其胶接接头能够承受较大的载荷，可用来胶接各种承力构件复合材料的胶接中主要用结构胶粘剂。（3)按固化形式分类按固化形式分类，可分为溶剂挥发型、化学反应型及热熔型等三种。(4)按外观分类按胶粘剂的外观形式，可分为溶液型、乳液型、膏糊型、粉末型、固体型等五种。武汉理工大乐精品课程

第二节 复合材料胶接连接 • (2)按胶接强度分类 • 按胶接强度分类，可分为结构型、次结构型和非结 构胶粘剂。结构胶粘剂有较高的胶接强度，其胶接接 头能够承受较大的载荷，可用来胶接各种承力构件。 复合材料的胶接中主要用结构胶粘剂。 • (3)按固化形式分类 • 按固化形式分类，可分为溶剂挥发型、化学反应型 及热熔型等三种。 • (4)按外观分类 • 按胶粘剂的外观形式，可分为溶液型、乳液型、膏 糊型、粉末型、固体型等五种

第二节复合材料胶接连接12.2.2胶接工艺零件外形容差检验+预装配胶接件的表面制备配置底胶+涂底胶贴胶膜胶粘剂选择及复验剪裁胶膜胶接装配直观检验+胶接质量检验固化无损检验图16-1胶接工艺示意图+武汉理工大学精品课程5

第二节 复合材料胶接连接 • 12.2.2 胶接工艺

第二节复合材料胶接连接1各种材料的表面处理（1）金属的表面处理金属的表面处理方法有溶剂清洗、机械处理和化学处理。处理后的表面尽可能快地进行胶接。操作时应戴干净手套和使用干燥工具。（2）复合材料的表面处理未经加工的复合材料胶接表面，先用砂纸和铜丝刷打磨，以去除脱模剂及其它有机物，并使表面粗糙度在0.8um~3um范伟内，经加工的复合材料胶接表面，用毛刷除去粉末，再用丙酮或四氯化碳做去尘脱脂处理，最后用风机吹干待用。（3）塑料的表面处理塑料首先用相应的溶剂去除污染物，然后才能进行机械处理或化学处理。武汉理工大案精品课程

第二节 复合材料胶接连接 • 1各种材料的表面处理 • (1)金属的表面处理 • 金属的表面处理方法有溶剂清洗、机械处理和化 学处理。处理后的表面尽可能快地进行胶接。操作时 应戴干净手套和使用干燥工具。 • (2)复合材料的表面处理 • 未经加工的复合材料胶接表面，先用砂纸和铜丝 刷打磨，以去除脱模剂及其它有机物，并使表面粗糙 度在0.8μm～3μm范围内，经加工的复合材料胶接表 面，用毛刷除去粉末，再用丙酮或四氯化碳做去尘脱 脂处理，最后用风机吹干待用。 • (3)塑料的表面处理 • 塑料首先用相应的溶剂去除污染物，然后才能进行机 械处理或化学处理

第二节复合材料胶接连接2胶粘剂的涂敷涂胶的关键是保证胶层厚度合适，且均匀无气泡无缺胶。涂敷方法主要有：刷涂法、自流法、喷涂法滚涂法。3胶粘剂的固化加热和加压的方法很多，主要加热方式有：直接加热固化（电热、液体加热或蒸汽加热），辐射（红外或远红外线）加热固化，电热器加热、感应加热：高频电介质加热、超声波加热等方法。胶粘剂固化采用的加压设备有：液压床或风动压床气（液）压垫：重量加压：机械加压：真空加压，热压罐加压，热压机或热压板加压等。武汉理工大案精品课程

第二节 复合材料胶接连接 • 2胶粘剂的涂敷 • 涂胶的关键是保证胶层厚度合适，且均匀无气泡， 无缺胶。涂敷方法主要有：刷涂法、自流法、喷涂法、 滚涂法。 • 3胶粘剂的固化 • 加热和加压的方法很多，主要加热方式有：直接加热 固化(电热、液体加热或蒸汽加热)，辐射(红外或远红 外线)加热固化，电热器加热、感应加热；高频电介质 加热、超声波加热等方法。 • 胶粘剂固化采用的加压设备有：液压床或风动压床； 气(液)压垫；重量加压；机械加压；真空加压，热压 罐加压，热压机或热压板加压等