中国电子科技集团公司第三十八研究所 王呈顺

在碳纤维复合材料中的电磁铆接技术浅析

中国电子科技集团公司第三十八研究所 王呈顺

研究了高模量碳纤维复合材料结构的电磁铆接工艺。通过试验确定了铆钉延伸和钉孔间隙等工艺参数。给出了铆接复合结构垫片的几何尺寸，提出了合理的镦头尺寸。强度试验和损伤试验表明，电磁铆接可以代替螺栓连接，成功地铆接高模量碳纤维复合材料。

复合材料；电磁铆接；高模量；强度

1. 电磁铆接工艺研究

1.1 镦头尺寸设计

当复合结构的铆接，镦头直径为1.4±0.10，与镦头高度为0.5～0.65d。高模量碳纤维复合材料的脆性增加，更容易发生挤压破坏，所以镦头不宜过大。金属结构的铆接和考虑层压材料强度低、镦头尺寸可以初步设计为高度不小于0.4d和大约1.3的直径。强度试验表明，当掘进直径1.2d，可以充分满足结构强度的要求。因此，建议对镦头的直径应该是1.2和1.3d之间。

1.2 垫圈几何构形设计

观察了镦头的形成和垫圈的变形。垫片的厚度为0.6mm，0.8mm和1.0mm。实验结果表明，无垫圈或0.6mm垫圈，全进入复合材料，造成复合材料的严重损伤；采用0.8mm厚的钛合金和不锈钢垫圈，直径3.0mm铆钉没有发现复合材料的损害，3.5mm和4.0mm铆钉的直径部分明显膨胀和挤压垫片复合材料；厚1.0mm钛合金垫片，无垫圈进入复合材料，采用1.0mm厚的不锈钢垫圈，不锈钢铆钉铆接的复合材料将出现一定程度的损伤。主要是因为不锈钢强度较低，垫圈不能充分限制铆钉的膨胀。……