در این مقاله انواع روش های اتصال قطعات کامپوزیتی را با هم بررسی می کنیم. به دلیل پیچیدگی، ساخت یک تکه تمامی قطعات امکان پذیر نمی باشد به همین دلیل از انواع اتصالات در ساخت قطعات مواد مرکب استفاده می شود. در زمینه مواد مرکب ترموست، جوشکاری در محل اتصال امکان پذیر نمی باشد. برای اتصال قطعات کامپوزیتی روش های زیر متداول می باشد:
1) اتصال مکانیکی از نوع پیچ و مهره یا پرچ
2) اتصال توسط چسب
3) مجموع اتصالات چسبی و مکانیکی
مقایسه اتصال چسبی و مکانیکی کامپوزیت ها
محاسن اتصالات مکانیکی:
- در محل اتصال محدودیت ضخامت وجود ندارد.
- قابلیت باز و بست قطعات و بازرسی این قطعات بدون آسیب به آن ها وجود دارد.
- تنش پسماند ایجاد نمی کند و نسبت به عوامل محیطی حساسیت کمتری دارد.
معایب اتصالات مکانیکی:
- سوراخ کاری جهت اتصالات مکانیکی، با تمرکز تنش در لبه های سوراخ باعث شروع ترک و یا شکست در قطعه می شود.
- ایجاد سوراخ در قطعات می تواند باعث خوردگی و خستگی در قطعه شود.
محاسن اتصالات انجام شده توسط چسب:
1) سبکی و مقاومت در برابر خوردگی و خستگی
2) عدم تمرکز تنش در محل اتصال
معایب اتصالات انجام شده توسط چسب:
- قابلیت باز و بسته شدن ندارد
- احتیاج به کنترل و بازرسی دقیق دارد.
- در محل اتصال محدودیت ضخامت وجود دارد.
اتصالات مکانیکی کامپوزیت ها
به طور کلی در مبحث اتصال قطعات کامپوزیتی، اتصالات مکانیکی قابلیت تحمل بار بیشتری به نسبت اتصالات چسبی دارد. انواع اتصالات مکانیکی شامل موارد زیر می باشد:
- پیچ، مهره و واشر
- میخ پرچ
- پین
- پیچ خودکار
- جهت اتصال مکانیکی ابتدا احتیاج به سوراخکاری قطعه کامپوزیتی می باشد.
- جلوگیری از لایه لایه شدن (ریش ریش شدن الیاف) محل سوراخکاری حائز اهمیت می باشد. (با کنترل نیروی فشاری روی مته، همچنین سرعت برشی مناسب و نیز استفاده از مایع خنک کاری مناسب می توان از لایه لایه شدن ماده مرکب در حین سوراخکاری جلوگیری کرد)
- قطر مته جهت سوراخکاری در حدود 0.5 الی 1 میلی متر بزرگ نر از قطر پیچ باشد.
محل ایجاد سوراخ:
فاصله میان سوراخ ها و نیز فاصله سوراخ تا لبه بیرونی قطعه کامپوزیتی مهم می باشد. عدم رعایت فاصله مناسب باعث تمرکز تنش در محل و شکست زود هنگام اتصال می شود. حداقل فاصله مجاز میان سوراخ ها 4 برابر قطر سوراخ و نیز کمترین فاصله مجاز از لبه کار، نیز 2.5 برابر قطر سوراخ می باشد.
نکات فنی جهت اتصال مکانیکی مناسب:
رعایت موارد زیر در اتصالات مکانیکی بسیار مهم می باشد:
- جهت توزیع یکنواخت تنش در حین بستن پیچ و جلوگیری از لهیدگی در محل اتصال، استفاده از دو واشر پهن تخت، قبل از مهره و بعد از گل پیچ لازم می باشد. (قطر بیرونی واشر تخت می بایست حداقل 3 برابر قطر سوراخ باشد)
- علاوه بر واشر تخت، استفاده از یک واشر فنری (واشر قفلی) قبل از مهره، باعث افزایش کیفیت محل اتصال می شود.
- در قطعات ضخیم و یا قطعات توخالی لوله و قوطی، جهت افزایش مقاومت در برابر گشتاور و توزیع یکنواخت بار، استفاده از بوش مقاوم کامپوزیتی، پلاستیکی یا فلزی متناسب با قطر سوراخ پیشنهاد می گردد.
- میزان فشار لازم جهت بستن پیچ ها در قطعات کامپوزیتی کمتر از فلزات می باشد و اعمال فشار زیاد در حین بستن باعث لهیدگی محل اتصال می شود.
- در صورت لزوم مقاومت در برابر خوردگی، در انتخاب اول آلیاژ استنلس استیل 316 پیشنهاد می گردد (آلیاژ استنلس استیل 304 نیز با توجه قیمت پایین تر و درصورت عدم موجودی 316 قابل استفاده است)
- استفاده از پیچ خودکار جهت اتصال قسمت هایی که تحت نیروی کم می باشد امکان پذیر است، جهت بستن پیچ خودکار می بایست ابتدا با دریل سوراخی با قطر 2 میلی متر کمتر از پیچ خودکار ایجاد نمود و بعد از آن در محل سوراخ شده، پیچ خودکار را استفاده کرد.
- استفاده از میخ پرچ در قطعات با ضخامت کم پیشنهاد می گردد.
- استفاده از پین های استیل (میخ) و یا پین کامپوزیتی نیز جهت اتصال امکان پذیر می باشد. (محل اتصال ابتدا می بایست با دریل سوراخکاری شود و پین و به همراه چسب در محل سوراخکاری قرار داده شود)
مثال های از انواع اتصالات مکانیکی سازه های کامپوزیتی:
اتصالات چسبی کامپوزیت ها
در این نوع اتصالات دو سطح با استفاده از نوعی چسب به یکدیگر متصل می شوند.
- با استفاده از پروسه چسبکاری مناسب می توان دو قطعه کامپیوزیتی و یا یک قطعه کامپوزیت را به فلز چسباند. (در مورد اتصال کامپوزیت به فلز، بدلیل اختلاف ضریب انبساط حرارتی، تغییرات دما باعث ضعف درنقطه اتصال می گردد).
- جهت افزایش کیفیت اتصالات مکانیکی، می توان فضاهای خالی میان اتصالات را با استفاده از چسب مخصوص پر نمود.
به طور کلی سه نوع روش چسبکاری میان قطعات کامپوزیتی مرسوم می باشد که با توجه به ضخامت قطعات و نیز محل اتصال می توان هر یک از این روش ها را استفاده نمود:
- اتصالات چسبی پله ای
- اتصالات چسبی شیب دار
- اتصالات روی هم یک طرفه، دو طرفه
جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد چسبکاری قطعات کامپوزیتی، لطفا کلیک نمایید.
اتصالات ترکیبی مکانیکی و چسبی کامپوزیت ها
بکی از روش های اتصال قطعات کامپوزیتی، اتصال توامان مکانیکی و چسبی است که مزایای فراوانی دارد و علاوه بر ایجاد یکپارچگی نسبی در محل اتصال و توزیع یکنواخت تنش، مانع گسیختگی ناگهانی در حین شکست نیز خواهد شد.
اتصال مکانیکی و چسبی جهت استفاده و نصب انواع محصولات کامپوزیتی همانند ورق فایبرگلاس (ایرانیت فایبرگلاس)، گریتینگ کامپوزیتی، انواع قوطی کامپوزیتی، نبشی فایبرگلاس، ناودانی کامپوزیتی، تیر کامپوزیتی، لوله فایبرگلاس، تسمه کامپوزیتی، میله پلیمری، مفتول کامپوزیتی، سینی و نردبان کابل و… قابل استفاده می باشد.
امیدواریم با خواندن این مقاله اطلاعات خوبی را از اتصال قطعات کامپوزیتی کسب کرده باشید.
عالی و کاربردی مثل همیشه