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先進復合材料講義（十二）：復合材料緊固件詳解
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本內容較多，將分多次進行分享，更多內容，復合材料前沿公眾號！ 與復合層壓板一起使用的緊固件 許多公司為復合結構生產專用緊固件，常用的緊固件有幾種:螺紋緊固件、鎖緊螺栓、盲螺栓、盲鉚釘和用于軟結構的專用緊固件，如蜂窩板。金屬和復合結構的緊固件之間的主要區(qū)別是材料、螺母和螺帽的所占直徑。 防腐蝕措施 當與大多數緊固件材料一起使用時，玻璃纖維和凱夫拉纖維增強復合材料都不會引起腐蝕問題。然而，碳纖維增強的復合材料在與鋁或鎘等材料一起使用時是相當負極的，后者是用于緊固件防腐的常見鍍層。 緊固件材料 鈦合金Ti-6Al-4V是用于碳纖維增強復合材料結構的緊固件最常見的合金。奧氏體不銹鋼、高溫合金(如A286)、多相合金(如MP35N或MP159)和鎳合金(如合金718)似乎也與碳纖維復合材料非常兼容。 夾層蜂窩結構緊固件系統(tǒng) 可調支撐預緊力(ASP)緊固系統(tǒng)提供了一種簡單的緊固復合材料、軟芯、金屬或其他材料的方法，這些材料對緊固件夾緊或安裝力條件敏感。鎖緊力可以在最大推薦扭矩限制內無限調節(jié)，在安裝鎖箍期間沒有進一步的負載。該緊固件有兩種類型。Asp®具有全柄，2Asp®具有先導型柄。如圖76及圖77所示： （圖76）ASP緊固件系統(tǒng) （圖77）ASP緊固件系統(tǒng)安裝順序 Hi-Lok®和Huck-Spin®鎖緊螺栓緊固件 大多數用于飛機工業(yè)的復合材料一級結構采用Hi-Loks®(Hi-Shear Corp.)或Huck- Spin®鎖定螺栓固定，用于永久安裝。Hi-Lok®是一種螺紋緊固件，在螺紋端結合了一個內六角鍵，以應對安裝過程中施加在接箍上的扭矩。該接箍包括易碎部分，在預定的扭矩值分離。如圖78所示 （圖78）Hi-Lok® 安裝 該鎖緊螺栓包括一個鎖箍，鎖箍被壓入環(huán)形凹槽中。它有兩種類型:拉式和樁式。拉式是最常見的，其中一個易碎的針尾是用來反應軸向負荷的鎖箍鍛壓。當鍛壓負荷達到預定的極限時，針尖在危險的凹槽處脫落。Hi-Lok®和拉式Huck-Spin®鎖栓的安裝可以由一名技術人員在結構的一側完成。另一方面，樁型鎖緊螺栓需要在緊固件頭部的一側提供支撐，以應對壓模操作。這種方法通常用于細節(jié)結構的自動裝配，在這些裝配中聯(lián)接不是問題。 與金屬結構相比，復合結構緊固件的具體差異很小。對于Hi-Lok®，材料兼容性是唯一的問題;不建議使用鋁套。標準項圈通常采用A286, 303不銹鋼和鈦合金。Huck-Spin®鎖栓需要一個帽子狀的接箍，其中包含一個法蘭，以在安裝過程中分散高軸承負載。設計用于復合結構的鎖栓銷有六個環(huán)形凹槽，而金屬結構有五個。如圖79及圖80所示。 （圖79）Huck-Spin®鎖緊螺栓 （圖80）Huck-spin®安裝順序 Eddie-Bolt®緊固件 Eddie-Bolt®緊固件(美鋁公司)在設計上類似于Hi- Loks®，是碳纖維復合材料結構的天然選擇。Eddie-Bolt®銷在螺紋部分設計有凹槽，允許在安裝過程中使用特殊設計的配合螺母或接箍進行積極鎖定。接合螺母有三個垂片，作為驅動肋。 在安裝過程中，在預定的預緊力下，垂片將螺母材料壓縮到螺旋的凹槽中，并形成鎖緊特性。復合結構的優(yōu)點是可以使用鈦合金螺母，既兼容又節(jié)省重量，不用擔心磨損。螺母自由旋轉，并在安裝周期結束時建立鎖定功能。圖81所示 （圖81） Eddie Bolts® 埃迪螺栓 Cherry's E-Z Buck®(CSR90433)空心鉚釘 桃型空心端E-Z Buck®鉚釘由鈦鈮合金制成，具有40 KSI的剪切強度。E-Z Buck®鉚釘設計用于油箱的雙沖洗應用。這種類型的鉚釘的主要優(yōu)點是，它所需要的力不到相同材料的固體鉚釘的一半。鉚釘安裝有自動鉚接設備或鉚釘擠壓機。特殊的可選模具，確保擠壓機在安裝過程中始終居中，避免造成結構的損壞。圖82所示 （圖82）桃型E-Z buck空心鉚釘 盲緊固件 復合材料結構不像金屬飛機那樣需要那么多的緊固件，因為加強筋和倍壓筋是與外殼共固化的，省去了許多緊固件。在復合材料結構中，飛機面板的尺寸增加了，這導致了后部無法接近。因此，在這些區(qū)域必須使用盲緊固件的螺釘和螺母板。許多制造商為復合結構生產盲緊固件;下面將討論其中一些案例。 盲螺栓 Cherry Maxibolt®（桃型馬克西螺栓）采用鈦材料，與復合結構兼容。maxibolt®的抗剪強度為95 KSI。它可以使用G-83或等效的氣動-液壓安裝工具從一側安裝，有100°平頭、130°埋頭和突出頭三種風格。圖83所示 圖83：桃型馬克西螺栓的鈦金屬 Alcoa UAB™盲螺栓系統(tǒng)是為復合結構設計的，有鈦和不銹鋼兩種材料。UAB™盲螺栓系統(tǒng)有100°平頭、130°埋頭和突出頭三種類型。 Accu-Lok™盲緊固系統(tǒng)是專為復合結構設計的，在這種結構中只能進入結構的一側。它結合了高關節(jié)預緊力和大直徑痕跡在暗面。大的占地面積使分布的聯(lián)合預緊力在更大的區(qū)域，幾乎消除了分層復合結構的可能性。Accu-Lok™的抗剪強度為95 KSI，有100°平頭、130°埋頭和突出頭三種類型。Monogram設計的一個類似的緊固件被稱為Radial-Lok®。圖84所示 （圖84）Accu-Lok™ 安裝 低熱纖維 低熱緊固系統(tǒng)使用復合材料廣泛用于航空航天硬件。低熱纖維力緊固件的強度相當于鋁的三分之二重量。該復合緊固件與碳纖維和玻璃纖維具有良好的材料相容性。 復合結構中的螺釘和螺母板 如果面板必須定期拆卸進行維護，建議使用螺釘和螺母板代替Hi-Loks®或盲緊固件。復合結構中使用的螺母板通常需要三個孔:兩個用于附著螺母板，一個用于可拆卸螺釘，盡管無鉚接螺母板和粘合劑連接螺母板不需要鉆和錐兩個額外的孔。 |
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chenhuanlong
禁蟲 (文學泰斗)
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442629613(金幣+1): 謝謝參與
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4樓2023-03-12 15:34:47
簡單回復
tzynew2樓
2023-03-11 17:37
回復
442629613(金幣+1): 謝謝參與
i 發(fā)自小木蟲Android客戶端
nono20093樓
2023-03-11 19:45
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442629613(金幣+1): 謝謝參與
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