系留氣球熱合成形質(zhì)量控制

孫 帆

（中國航空工業(yè)第六○五研究所，湖北 荊門 448035）

系留氣球具有留空時間長、裝載能力大、無噪音、安全性好、雷達散射面積小、生存力強、開發(fā)周期短、研制與使用的費用較衛(wèi)星和大型預警機低得多等優(yōu)點，可廣泛用于反恐、緝毒、邊境管理、交通管理、環(huán)境監(jiān)測、通信、電視轉(zhuǎn)播、廣告及旅游等諸多領(lǐng)域。

系留氣球一般由氣囊、副氣囊、尾翼和整流罩等4大部分組成，其成形工藝方法一般包括熱合、膠接和縫合，其中熱合是其成形的主要工藝方法。由于熱合是一種特殊工藝過程，因此對其成形過程的質(zhì)量控制也有其特殊性。

1 系留氣球成形工藝現(xiàn)狀

系留氣球成形工藝在國外已基本成熟，但在國內(nèi)由于起步較晚，工藝技術(shù)還不夠成熟，更缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累，因此還需要進行深入的研究與探索。目前國內(nèi)從事系留氣球研制的企業(yè)還不多，批量列裝的幾乎沒有，同時由于對基礎(chǔ)工作的重視度不夠，因此對其成形工藝技術(shù)的研究還很薄弱。

國內(nèi)外系留氣球的成形工藝方法一般包括熱合、膠接、縫合等，由于膠接和縫合工藝較為成熟，主要是過程控制方面的問題，因此本文主要對其熱合成形的質(zhì)量控制進行闡述。

2 熱合成形工藝技術(shù)要求

系留氣球的熱合成形方法一般根據(jù)使用的設(shè)備的不同，分為采用熱空氣熱合法和高頻熱合法。

結(jié)合我所系留氣球型號研制經(jīng)驗，提出熱合成形的工藝技術(shù)要求。實際產(chǎn)品研制或生產(chǎn)時，應(yīng)將其納入工藝技術(shù)文件加以明確。

2.1 熱空氣熱合要求

按熱合形式，在空氣熱合機上安裝好相對應(yīng)的熱風噴嘴、不銹鋼滾輪等夾具，將熱合裁片放入機器內(nèi)用送料壓緊輪夾緊后，打開熱合開關(guān)進行熱合；

氣囊裁片在熱合之前通常不用清潔，但特別臟時則需清潔，清潔時用干凈的布（毛巾）或易揮發(fā)的清潔劑如酒精，對每片裁片的熱合部位進行清洗；

打開空氣熱合機進行預熱，按作業(yè)指導書調(diào)節(jié)熱合溫度、預熱時間、熱合速度、夾緊壓力、熱合壓力等參數(shù)；

在進行熱空氣熱合時，先進行首件樣件熱合經(jīng)驗證合格后，方可進行正式生產(chǎn)；

熱空氣熱合時，如在氣囊材料上吹出漏洞或材料上有缺陷時要隨時修補，保證氣囊氣密。修補時，按孔徑邊距計算，密封襯布最小有效搭接寬度不小于該氣囊主接縫的對接（或搭接）熱合寬度尺寸要求；

熱空氣熱合成形兩裁片對接熱合縫隙公差不得大于5 mm，兩裁片重疊公差2 mm，熱合條按兩裁片對接縫為中心軸線，偏差不大于±2 mm。

2.2 高頻熱合要求

在進行高頻熱合時，各熱合設(shè)備按熱合形式及設(shè)備工藝參數(shù)進行首件樣件驗證合格后，方可正式生產(chǎn)；

高頻熱合成形兩裁片對接熱合縫隙公差不得大于1.5 mm；熱合條按兩裁片對接縫為中心軸線，偏差不大于±1.5 mm；

高頻熱合成形兩裁片搭接熱合搭接偏差不得大于±1.5 mm；

高頻熱合成形時，上一壓刀與下一壓刀應(yīng)保持5 mm至10 mm的重合，保證熱合的連續(xù)性，確保熱合質(zhì)量；

在熱合過程中某些特殊部位允許用小面積的熱合刀熱合過度，熱合參數(shù)（熱合電流及熱合時間）按實際熱合情況進行調(diào)節(jié)。

3 熱合成形工藝參數(shù)的確定

系留氣球熱合成形工藝參數(shù)的確定一般采取經(jīng)驗加試驗確定法，即根據(jù)以往成功的生產(chǎn)經(jīng)驗，大致確定工藝參數(shù)的范圍，然后由經(jīng)驗豐富的操作者根據(jù)實際情況進行試加工，再進行手工剝離試驗，在初步確定熱合參數(shù)后，按照設(shè)計結(jié)構(gòu)形式的要求，加工試驗件，試驗件制作完成后，進行抗拉強度試驗。

確定熱合成形工藝參數(shù)的試驗，應(yīng)編制試驗大綱，經(jīng)評審后實施。

3.1 試驗件的結(jié)構(gòu)形式的確定

系留氣球熱合成形結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際情況確定。試驗件的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能覆蓋產(chǎn)品設(shè)計的所有結(jié)構(gòu)形式，如材料型號、材料成形結(jié)構(gòu)形式、材料的膠面與布面的連接方式等等。

試驗件的材料應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的具體要求確定，主要考慮材料的強度、透氦率、重量指標、抗老化性能等。

試驗件的連接形式主要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式確定，如材料的層數(shù)、材料的連接形式（包括對接、搭接）、各層材料的牌號等。為確保試驗能夠準確的驗證設(shè)計的合理性及工藝實現(xiàn)的可靠性，試驗件的結(jié)構(gòu)形式必須完全覆蓋設(shè)計確定的所有結(jié)構(gòu)形式。

3.2 試驗件的制作

根據(jù)初步選定的工藝參數(shù)，對選定的每種結(jié)構(gòu)形式的試驗件，參考GB/T 3923.1–1998《機織物斷裂能力和斷裂伸長的測定——條樣法》，按緯向方向制作試驗件，每類結(jié)構(gòu)形式的試驗件各制備5～10件。

3.3 試驗環(huán)境的確定

環(huán)境溫度應(yīng)在+5℃～+35℃之間，試驗期間溫度的變化范圍不得±2℃；

氣壓≥0.35MPa。

3.4 拉伸強度試驗

將制備好的試驗件以恒定伸長速率拉伸直至破壞，記錄破壞載荷及破壞形式。試驗過程中應(yīng)勻速加載（一般以20 mm/min的速度加載為宜），加載時避免偏心加載。試驗結(jié)束后，應(yīng)記錄試驗件破壞形式（分材料熱合處完全剝離和材料斷裂）和破壞載荷。

3.5 試驗結(jié)果分析及參數(shù)的確定

試驗結(jié)構(gòu)要求破壞形式應(yīng)均為材料熱合處完全剝離或者本體斷裂，若根據(jù)初步選定的熱合參數(shù)制作的拉伸試驗破壞形式均為材料斷裂（包括本體斷裂、對接縫斷裂、搭接根部斷裂、拉環(huán)根部斷裂），且斷裂載荷滿足設(shè)計要求，未出現(xiàn)任何形式的材料熱合處完全剝離，則可將該初選的熱合參數(shù)確定為的工藝參數(shù)。

3.6 工藝評審

經(jīng)試驗確定的熱合成型工藝參數(shù)及熱合成型工藝技術(shù)要求，均應(yīng)納入工藝文件一并提交工藝評審，評審通過后方可用于熱合成型。這些工藝文件應(yīng)至少包括工藝總方案、工藝說明書、作業(yè)指導書等。

4 熱合成形過程質(zhì)量控制要求

4.1 熱合成形過程的確認

由于熱合成形過程及產(chǎn)品質(zhì)量不能通過后續(xù)的檢驗來確認，因此屬于特殊過程。對其成形過程的質(zhì)量控制就應(yīng)按照GJB 467A–2008《生產(chǎn)提供過程質(zhì)量控制》第5.4條的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，即：應(yīng)在正式用于生產(chǎn)之前，應(yīng)對特殊過程實施確認，以證實其實現(xiàn)做策劃的結(jié)果的能力。特殊過程需滿足下列要求：

確認過程參數(shù)并對其控制方法和環(huán)境條件做出明確規(guī)定，對過程參數(shù)變更、設(shè)備變更或間斷生產(chǎn)，需要時，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定，應(yīng)重新進行特殊過程的確認；

使用的機器設(shè)備、儀器儀表、工作介質(zhì)和環(huán)境條件必須定期進行檢定，并確保狀態(tài)標識醒目；

輔助材料具有合格證明，必要時進行入廠復驗；

特殊過程的質(zhì)量記錄應(yīng)內(nèi)容完整、有效且狀態(tài)受控；

適用時，應(yīng)按照顧客要求在特殊過程使用前進行鑒定和批準。

4.2 首件鑒定

首件鑒定的內(nèi)容應(yīng)包括與產(chǎn)品有關(guān)特性及其過程的要求。

進行工藝設(shè)計時，應(yīng)編制首件鑒定目錄，并將其一并提交工藝評審。首件鑒定按照GJB 908A–2008《首件鑒定》相關(guān)要求執(zhí)行。

對于系留氣球，其主囊體裁片熱合成形的首道工序，一般應(yīng)實施首件鑒定；對于各蝴蝶結(jié)的最后組裝熱合成形的首件，也應(yīng)進行首件鑒定；對于尾翼蒙皮及隔板熱合成形的首道工序，也應(yīng)進行首件鑒定。

首件鑒定一般通過對其生產(chǎn)過程的檢驗與審查和形成的首件產(chǎn)品的檢驗與審查。

4.2.1 生產(chǎn)過程的檢驗與審查

對生產(chǎn)過程的檢驗與審查應(yīng)包括：

生產(chǎn)過程的運作與策劃結(jié)果的一致性。按規(guī)定的生產(chǎn)過程作業(yè)文件（如工藝規(guī)程、作業(yè)指導書等）進行作業(yè)，并采用過程流程卡對過程的運作進行控制；

對特殊過程確認的檢查。當生產(chǎn)過程含有特殊過程時，檢查其特殊過程用于生產(chǎn)之前已進行了確認，過程參數(shù)獲得了批準；

器材合格。生產(chǎn)過程中使用的器材經(jīng)進貨檢驗且有合格證明文件。對于組合件，具有零（組）件合格狀態(tài)及可追溯性標識的配套表；

生產(chǎn)條件處于受控狀態(tài)。為生產(chǎn)過程所提供的貨源和信息，涉及基礎(chǔ)設(shè)施、工作環(huán)境、人員資格以及文件和記錄處于受控狀態(tài)；

生產(chǎn)過程文實不符的現(xiàn)象已解決。當生產(chǎn)過程及其資源與生產(chǎn)作業(yè)文件不一致時，應(yīng)按規(guī)定辦理更改、偏離或例外轉(zhuǎn)序的批準手續(xù)，并進行記錄。

4.2.2 產(chǎn)品的檢驗與審查

對產(chǎn)品的檢驗與審查應(yīng)包括：

產(chǎn)品特性的符合性。產(chǎn)品的質(zhì)量特性是否符合設(shè)計圖樣的要求；

不合格項目重新鑒定的結(jié)果。當有的質(zhì)量特性不符合要求時，對不合格項目應(yīng)重新進行首件鑒定，確定是否符合要求。

4.3 關(guān)鍵過程的控制

對于系留氣球的熱合成形過程，根據(jù)我所系留氣球型號研制經(jīng)驗，為確保其氣密性，一般都將主囊體各裁片熱合工序定為關(guān)鍵過程；如尾翼也需充氦氣提供升力的話，一般將尾翼成形的各熱合工序定為關(guān)鍵過程。此外，各系留蝴蝶結(jié)、機械索具蝴蝶結(jié)與主囊體熱合組裝工序也被定為關(guān)鍵過程。對于確定的關(guān)鍵過程，應(yīng)納入關(guān)鍵過程目錄進行管理。

對關(guān)鍵過程的控制應(yīng)按照GJB 467A-2008《生產(chǎn)提供過程質(zhì)量控制》第5.3條的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，即應(yīng)滿足下列要求：

對關(guān)鍵過程進行標識；

對關(guān)鍵和重要特性進行百分之百檢驗；

對首件產(chǎn)品，按規(guī)定進行首件三檢；

適用時，應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)進行關(guān)鍵過程的質(zhì)量控制。

4.4 熱合參數(shù)控制

對熱合成形過程的控制，主要控制其熱合參數(shù)，主要包括熱合溫度、預熱時間、熱合速度、夾緊壓力、熱合壓力等。除應(yīng)堅持首件三檢外，還應(yīng)對其實施定期巡檢制。

每道工序開始加工之前，一般都要使用相同的材料、結(jié)構(gòu)形式及確定的工藝參數(shù)進行試加工，在確認滿足要求后方可開工。

對于首件三檢（操作者自檢、其他操作者互檢、檢驗員專檢），必須在確認合格后，方可進行后續(xù)加工。

對于加工過程中的參數(shù)，應(yīng)進行定期巡檢，根據(jù)經(jīng)驗，一般每小時巡檢一次。巡檢時，必須對熱合材料、熱合的結(jié)構(gòu)形式及熱合刀具等進行確認，對熱合溫度、預熱時間、熱合速度、夾緊壓力、熱合壓力等參數(shù)進行核實并記錄。一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)偏離了規(guī)定值，應(yīng)立即用偏離的參數(shù)制作試驗件，進行抗拉強度試驗，確定是否滿足要求，如不能滿足設(shè)計要求，應(yīng)進行返工返修。

4.5 不合格品控制

對熱合成形過程產(chǎn)品的不合格品，必須提交不合格品審理組織進行審理，并根據(jù)審理意見進行處置。未經(jīng)審理和處置的不合格品不得轉(zhuǎn)入后續(xù)生產(chǎn)或投入使用。

5 結(jié)論

現(xiàn)代系留氣球系統(tǒng)應(yīng)用前景十分廣闊，目前在歐美一些國家已得到了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)也已開展了一些研發(fā)工作，逐步積累了一些型號研制經(jīng)驗，為后續(xù)系留氣球的全面推廣應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

本文結(jié)合型號研制的實踐經(jīng)驗，通過對系留氣球熱合成形工藝技術(shù)及其質(zhì)量控制要求的闡述，為今后系留氣球研制質(zhì)量控制方法提供參考，筆者也希望借此帶動我國系留氣球研制基礎(chǔ)工作向前發(fā)展。