Адгезионное соединение композитов
Создание единых конструкционных структур на основе адгезионно связанных композиционных материалов или композиционных материалов, соединенных с металлами, является важной проблемой в связи с применением композитов в военном и гражданском самолетостроении. Адгезионно соединенные материалы и процессы их получения регламентируются правительственными и отраслевыми спецификациями, в которых изложена технология создания соединений. Те же документы определяют методы получения сандвичевых материалов. Адгезионно соединенные элементы стали применяться в самолетостроении еще в 1945 г. За прошедшее время значение этого вида соединений существенно возросло. Расширяются не только объемы использования, но и температурные интервалы, в которых эти соединения эксплуатируются. В современных условиях они находятся в пределах от —253 до +260 °С.
Ниже приведены сравнения преимуществ и недостатков механических и адгезионных (клеевых) соединений композиционных материалов:
После однократной нагрузки адгезионные соединения имеют меньшие остаточные деформации, чем аналогичные механические соединения.
Адгезионные соединения являются меньшими концентраторами напряжений, чем механические. В соответствии с этим возрастает предел прочности при статическом нагружении.
По сравнению с механическими соединениями экономится до 25 % массы вторичных структур (несущих элементов) и от 5 до 10 % массы первичных структур (несущих элементов конструкций) (данные по самолету F-27).
Адгезионные соединения могут быть спроектированы так, что будут иметь гладкую внешнюю поверхность и обладать минимальной возможностью для распространения трещин.
Могут быть легко соединены большие площади, причем стоимость такого соединения будет существенно ниже, чем механического.
С помощью адгезионных соединений могут быть объединены различные материалы, в том числе и с неодинаковыми коррозионными свойствами. Однако при проектировании таких соединений должны учитываться термодеформациои- ные свойства исходных композитов.
К недостаткам адгезионных соединений нужно отнести:
Сопротивление ползучести при повышении температуры невелико для большинства типов адгезивов.
Конструкции с адгезионными соединениями должны обеспечивать минимальные раздирающие напряжения (не должны «работать на раздир»).
Для адгезионных соединений затруднен неразрушающий контроль ия качества.
После отверждения связующего соединение становится постоянным. Этот вид соединения не может быть использован для разъемных конструкций.
Эффективность полученных связей зависит от точности взаимного расположения деталей (аналогично сварке).
Надежность и долговечность адгезионного соединения определяются ускоренными лабораторными методами, стоимость которых весьма высока.