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高端制造紧固件复合材料选择要素

    近年来,高端制造紧固件领域积极采用复合材料,使复合材料的应用范围和数量快速增长。在选择对复合材料为构件的连接时,一般考虑选用不锈钢紧固件或钛合金紧固件。尤其钛合金材料,因其与碳纤维有相近的电极电位和热胀系数,且与复合材料的相容性好,因此应考虑优先选用。系统选择同时还要考虑如下原则:

  a) 连接设计宜采用双剪连接形式,尽可能避免采用连接效率较低的不对称单剪连接;

  b) 对于单剪连接形式,宜采用多排紧固件连接,排距应尽可能大些,以使偏心载荷引起的弯曲应力降低到最小。 但还应注意到,当用增加层压板局部厚度的方法来增强不对称连接时,随板厚的增加, 由偏心导致的附加弯曲应力也随之加大,在相当程度上又抵消了构件厚度增加所起的作用;

  c) 应尽量采用不多于两排紧固件的连接形式,以避免碳纤维树脂基复合材料多排紧固件连接载荷分配的严重不均。钉孔布置应尽可能平行排列;

  d) 应尽可能采用斜削型连接,以便改善多排紧固件连接载荷分配的不均匀性,提高连接的承载能力。斜削型连接设计的关键是斜削搭接板厚度和紧固件直径的选取。

  在实际选用时,要综合参考如下的因素:

  a) 传载较大的结构连接部位应采用螺栓;应尽可能采用钛合金和不锈钢螺栓;

  b) 在碳纤维复合材料结构中,应避免碳纤维层压板与铝合金(无涂层)、镀锌或镀镉的钢件等直接接触,以防产生电腐蚀。如必须使用时,应加绝缘层和采用钛合金或不锈钢紧固件,并进行湿装配。碳纤维复合材料与不锈钢同时使用时,应采取防腐措施,而钛合金则可直接使用而不需任何防护;

  c) 应尽可能采用受拉型紧固件,因受剪型紧固件端头较小,容易转动,可能引起孔或构件与钉头接触面的损伤;

TAGS:紧固件    
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