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復合材料的膠接技術的應用,初期始于航空航天領域,隨著先進復合材料應用領域的不斷拓展,這些新材料新技術如今也越來越廣泛的應用到民品生產(chǎn)領域。復合材料膠接技術在結(jié)構設計上的技術焦點有二個,一個是膠接部分的強度要大于材料基體部分的破壞強度;另一個就是膠接部分長期應用的可靠性。在壓力容器應用領域,代表國際最高應用水準的美國鍋爐及受壓容器規(guī)范(ASME),可應用到核電設備上。其提出的標準是材料的爆破壓力應大于額定工作壓力的6倍;性能可靠性方面提出的標準是額定壓力—零壓力—額定工作壓力……,這樣一個交變壓力反復作用在壓力容器上,以此來檢驗壓力容器的可靠性。今天的復合材料膠接技術已經(jīng)發(fā)展到一個很高的層次,從航空航天再到神五神六,都能看到它們應用的身影。關于復合材料膠接結(jié)構的應用,在先進的國際標準上也有應用的實例比如,美國塑料工業(yè)協(xié)會(SPI)下屬的玻璃鋼管道協(xié)會(FPI)發(fā)布的《玻璃鋼管道手冊》中,在連接系統(tǒng)一章,已經(jīng)對膠接結(jié)構的應用做出了規(guī)范。關于膠接結(jié)構,在纏繞工藝上早已得到了應用。在纏繞工藝上,制造高壓厚壁管道時,厚壁管道不是一次纏繞成型完成的,而是經(jīng)過二次纏繞成型完成的。在進行二次纏繞成型時,需要在一次纏繞的外管壁上先涂覆一層樹脂,然后再進行二次纏繞成型,一次纏繞層和二次纏繞層實質(zhì)上是膠接到一起的. 我公司生產(chǎn)的壓力膜殼,在直管與端頭的組合上就采用了膠接結(jié)構,膠接層的性能檢驗采用ASME規(guī)范進行驗證。在膠接強度的設計上,我們的設計原則是膠接結(jié)構的膠接強度大于6倍額定工作壓力下產(chǎn)生的軸向力,即:
σb.S>6πR2.P
σb——膠接面的剪切強度;
S——膠接面積
R——膜殼半徑;
P——膜殼額定工作壓力
在膠接結(jié)構力學性能測試上,我們采用了二種檢測項目進行驗證,一是短時膜殼在6倍額定工作壓力作用下,力學性能的檢測;二是長時間用1.5倍的工作壓力——零壓力——1.5倍工作壓力——……這樣一個交變壓力反復作用于膜殼之上,來檢測力學性能的可靠性。
我公司生產(chǎn)的玻璃鋼壓力膜殼具有較高的性價比,產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)范按照ASME標準來制定,對膠接技術進行了大量的實驗和探索,取得了一定的成果,今后還預期將膠接技術應用到其它開發(fā)的產(chǎn)品上。