夹芯复合材料也被形象称为“三明治材料”或“三明治结构”,这种材料和结构由上下两层抗拉抗压性能优异的表层材料(层合木板、金属、玻璃钢、碳纤维或芳纶纤维增强树脂基体复合材料)、轻质高强并抗剪切的夹芯材料和胶黏剂构成。
复合材料与金属均一材料相比具有自身的特殊性,复合材料作为“材料”的同时本身又是一种“结构”。近来年,我国风力发电、航空航天工业的发展,为夹芯复合材料的材料研发、结构设计、工艺开发提供了很好的契机。夹芯复合材料理念为“高强度刚度、低重量”要求严格的产业提供了全新的材料、结构、工艺的解决方案;使复合材料从传统单层实心玻璃钢向夹芯玻璃钢的转换,实现了产品升级,提高了市场竞争力。可以认为,夹芯复合材料作为朝阳产业,在我国拥有巨大的市场容量和发展空间。
当选择夹芯材料时首先要做的是:根据你的具体应用、部件几何形状和制造过程三个方面建立关键参数列表。并考虑以下两个问题:
1.何种芯材用于构造?
2.这种材料该如何层压?
实际应用需考虑两个方面:结构设计和应用环境。
对结构设计至关重要的芯材性能包括剪切强度和模量、压缩强度和模量、表面与芯部的粘结强度(拉伸/剥离状态下)等等。此外,实际运用中还可能有一些特定要求,例如疲劳极限和损伤容限(冲击载荷下)。损伤容限通常通过测量材料的剪切延伸率进行分级。然而,延伸率不是影响冲击载荷下能量吸收的唯一因素,剪切和剥离强度同样起到至关重要的作用。
夹芯复合材料也被形象称为“三明治材料”或“三明治结构”,这种材料和结构由上下两层抗拉抗压性能优异的表层材料(层合木板、金属、玻璃钢、碳纤维或芳纶纤维增强树脂基体塑料)、轻质高强并抗剪切的夹芯材料和胶黏剂构成。
常见的夹芯材料有蜂窝板、巴尔沙轻木和各种高分子的泡沫等。“三明治”夹芯为结构设计提供了高刚度、高强度、低重量的优异组合,从而实现了产品卓越的强重化。以船艇和高速列车车体为例,在不折损结构刚度强度的同时,重量的减轻带来了动力产品加速提速性能、操纵性能、运能运力的提升,而运能的提升又达到了节能环保的效果。
芯材的选择有时会很简单。例如,压缩强度大于700psi的芯材选择范围是很小的。但对于大多数其他强度部件的芯材的选择,我们应首先剔除机械性能不佳的材料,然后选择最低密度或价格下所能提供最佳性能的芯材。
采用“三明治”夹芯复合材料生产产品,夹芯材料的选择上应当首先注意材料在力学、极限温度等方面的性能特点,选择合适的材质,进而配合表层材料和黏结剂树脂基体的选择,包括纤维种类、克重、层数、夹芯材料密度、厚度。对整个铺层结构作出铺层设计。
除了机械性能要求以外,零件的服役环境同样应该考虑:零件是否会暴露于水、化学品、高温或低温?它需要耐火吗?密度是怎样的?
通常,较高密度的聚合物泡沫材料与较低密度的相同聚合物泡沫材料相比具有更好的耐腐蚀性和耐温性。就像层压过程一样,片层结构也可以影响其性能。
总的说来,正确选择夹芯材料需要从多个方面综合考虑评估而定。广东博皓希望大家在选择时候用心甄别!
(来源:材料牛,玻璃钢经验,百度文库——夹芯材料版的制备)
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