Склеивание композиционных материалов
Исключительно большое значение
для нужд самолетостроения, строительства и машиностроения приобрел новый
тип высокопрочных и в то же время легких материалов — композиционные
материалы, представляющие собой полимерные связующие,
армированные неорганическими волокнами: углеродными, борными, на
основе карбидов кремния и бора, боридов, различных оксидов,
нитевидными кристаллами, характеризующимися очень высокими значениями
удельной прочности и удельного модуля упругости [58].
Композиционные материалы
обладают более высокой усталостной прочностью, чем металлы, и
отличаются меньшей чувствительностью к концентрации напряжений.
Применение композиционных материалов позволяет значительно (до
30—40%) снизить массу конструкций.
При проектировании клееной
конструкции из композиционных материалов следует учитывать, что напряжения
сдвига между слоями материала могут оказаться не менее опасными, чем
аналогичные напряжения в клеевом соединении. Наиболее эффективно
соединение на ус, преимуществом которого является отсутствие утолщения и
изгибающих напряжений [46.].
При выборе формы клеевых
соединений композиционных материалов необходимо иметь в виду, что
прочность материала при сдвиге, растяжении и сжатии зависит от ориентации
волокна. Соединения на ус обладают более высокой прочностью при
сжатии, чем при растяжении.
Исследование боропластиков с
различной ориентацией волокон показало, что конструктивные возможности
клеевого соединения сильно ограничиваются недостаточно высокой прочностью
материала при межслойном сдвиге.
При проектировании клеевых
соединений композиционных материалов с целью снижения концентрации
напряжений в нахлес-точных соединениях могут быть использованы комбинации
клеев: по краям нахлестки следует применять эластичный клей, а в
середине — жесткий [46, 47, 73]. Для снижения концентрации
напряжений в нахлесточном соединении иногда срезают некоторую часть»
склеиваемого материала: применение проточки на более жесткой: трубе
(например, металлической) в соединении на ус с трубой из., композиционного
материала позволяет существенно повысить, прочность клеевого соединения
при растяжении. Скашивание кромок более эластичного элемента
(композиционного материала} менее эффективно {47].
При изготовлении конструкций с
участием композиционных, материалов необходимо учитывать также способ
подготовки поверхности соединяемых материалов, зависящий как от типа
выбранного клея, так и от числа клеевых слоев, значения модуля
упругости и ударной вязкости склеиваемых материалов [59,
60].
