Механические соединения

Резьбовые соединения. Значительная разница механических характеристик композиционных материалов и металлов, в основном предела прочности при срезе, определила необходимость использования “несимметричных” профилей резьб. В резьбовых соединениях КМ+металл главным образом применяются прямоугольные, круглые и упорные резьбы.

Клепаные соединения. В отличие от клепаных соединений металлических конструкций основным направлением повышения качества клепаных соединений КМ является создание и разработка технологии малодеформационной клепки. В основе малодеформационной процессов клепки КМ лежит использование специальных заклепок переменной жесткости, ограничивающих элементов, а также способов клепки, обеспечивающих локализацию пластических деформаций в области замыкающей головки заклепки. Такими способами является клепка раскаткой, клепка с наложением ультразвуковых колебаний, клепка с нагревом.

Реализация технологии малодеформационной клепки позволяет повысить ресурс клепаных соединений КИ. При использовании прессовой или ручной ударной клепки целесообразно использовать заклепки переменной жесткости с шайбами под замыкающими головками. При одностороннем подходе в зону клепки применяют заклепки для односторонней клепки: с сердечником, гайко-пистоны, заклепки с высоким сопротивлением срезу. Для сравнительно тонких пакетов, имеющих двусторонний потайной шов, следует применять специальные переходные втулки и сплошные заклепки из высокопрочных сплавов.

Шпилечно-болтовые соединения.

Для соединения высоконагруженных конструкций из композиционных материалов чаще всего применяют различные болты и шпильки. Особенностью шпилечно-болтовых соединений является наличие концевых утолщений в элементах конструкции. Введение в зону утолщения высокопрочных изотропных материалов (металлической фольги, борных пленок и т.п.) позволяет значительно повысить значения упругих и прочностных характеристик композиционного материала.

Сшивные и игольчатые соединения.

В целях увеличения прочности композиционных материалов применяются игольчатые и сшивные соединения, т.к. с уменьшением диаметра крепежных элементов прочность соединений увеличивается. Для выполнения сшивных соединений применяются волокна специального типа. Игольчатые соединения выполняются металлическими иглами диаметром 0,8…1,0 мм.

Комбинированные соединения

Комбинированные соединения композиционных материалов могут быть: клееклепанные, клеесшивные и клееигольчатые.

Особенности применения композиционных материалов

При выборе композиционного материала для выполнения конструкции необходимо учитывать следующее:

- для элементов, работающих на растяжение, наиболее целесообразны стеклянные или

органические волокна (первые еще и дешевле, а вторые имеют меньшую плотность);

- на сжатие более высокой прочностью обладают боропластики, они же, а также углепластики, обладают большей жесткостью;

- наибольшая прочность и жесткость при сдвиге достигается направлением армирования волокон ±45^О;

- наибольшая ударная прочность, вязкость и трещиностойкость у органопластиков (наиболее хрупки – углепластики);

- наиболее термостойкими являются угольные и бороволокна (t=500…900^О С);

- более легкие конструкции из КМ могут оказаться более выгодными даже при большой стоимости самих композиционных материалов, так как, снижая массу планера, они позволяют снизить расход топлива, увеличить целевую нагрузку или дальность полета.

10