復(fù)合材料零部件的制造符合性檢查

經(jīng)驗(yàn)人：鄭秀楠

復(fù)合材料零部件的制造符合性檢查

經(jīng)驗(yàn)人：鄭秀楠

民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)已經(jīng)大量使用復(fù)合材料，為保證民用飛機(jī)上復(fù)合材料使用的安全性，結(jié)合復(fù)合材料零部件制造符合性檢查工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)某型民機(jī)適航審定中涉及的有關(guān)內(nèi)容包括檢查實(shí)施流程、檢查的主要關(guān)注點(diǎn)、常見的問題及缺陷形式進(jìn)行了介紹，希望可以為復(fù)合材料零部件的制造符合性檢查起到一定的參考作用。

復(fù)合材料因其具有耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)小、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、便于大面積整體成型等優(yōu)點(diǎn)，已成為非常重要的航空結(jié)構(gòu)材料。在大型民用飛機(jī)中，復(fù)合材料使用量逐步增加。從空客A380飛機(jī)到波音787飛機(jī)，復(fù)合材料使用量已經(jīng)從結(jié)構(gòu)總重量的24％增長(zhǎng)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重量的50％。由此可見，復(fù)合材料的應(yīng)用已經(jīng)成為民用飛機(jī)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、舒適性和先進(jìn)性的重要技術(shù)方法之一。

概述

制造符合性檢查目的在于確認(rèn)零部件能夠按照型號(hào)設(shè)計(jì)資料始終如一的生產(chǎn)，并且確認(rèn)每一產(chǎn)品及其零部件符合型號(hào)設(shè)計(jì)并處于安全可用狀態(tài)。對(duì)照零件圖紙、數(shù)模、技術(shù)條件、工藝規(guī)范等文件檢查零件的材料、外形尺寸、外觀質(zhì)量、形面精度等，檢查方式可以為零件生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)目擊、要求操作人員重新操作或檢測(cè)并同時(shí)目擊，等同于復(fù)驗(yàn)、親自檢測(cè)（不推薦）。在某些情況下，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品實(shí)物的最終檢測(cè)就可以判斷它的制造符合性，但也存在很多種零件通過(guò)對(duì)最終產(chǎn)品實(shí)物的檢測(cè)無(wú)法判斷其符合性的情況。復(fù)合材料零件的質(zhì)量取決于是否能夠嚴(yán)格控制零件的材料和工藝過(guò)程 ，并且復(fù)合材料零件某些制造工序具有不可再現(xiàn)性，因此，判斷其符合性，就需要采用過(guò)程檢查的方法。

檢查實(shí)施流程

國(guó)內(nèi)某型民用飛機(jī)副翼、方向舵、升降舵等部件均以復(fù)合材料為結(jié)構(gòu)主體，下面以生產(chǎn)檢驗(yàn)委任代表（DMIR）的角度介紹一下制造符合性檢查實(shí)施流程。

首先，供應(yīng)商根據(jù)零件實(shí)際情況推薦某些具有代表性的零件，然后申請(qǐng)人審核后提交審查組，最后由審查代表確定制造符合性檢查項(xiàng)目并提出檢查項(xiàng)目的屬性。供應(yīng)商在接收審查組批準(zhǔn)的制造符合性檢查項(xiàng)目清單正式文件后便可開展工序選項(xiàng)推薦工作。供應(yīng)商推薦工序選項(xiàng)，申請(qǐng)人在確認(rèn)后提交制造檢查代表審查，最后由制造檢查代表確定工序選項(xiàng)及檢查屬性。生產(chǎn)檢驗(yàn)委任代表就按照工序選項(xiàng)清單中確定的工序及檢查屬性進(jìn)行檢查。

制造檢查人員開始檢查前應(yīng)有局方工程代表簽發(fā)的制造符合性檢查請(qǐng)求單，請(qǐng)求單是制造檢查代表進(jìn)行制造符合性檢查的工作依據(jù)，并且起到聯(lián)絡(luò)通知作用，沒有請(qǐng)求單不應(yīng)開始檢查。請(qǐng)求單中需要明確制造符合性檢查所依據(jù)的工程圖紙的圖號(hào)、版次、工藝規(guī)范、制造驗(yàn)收技術(shù)條件等信息，以及完成檢查后反饋工程代表的文件類型。請(qǐng)求單中通常會(huì)標(biāo)明零件的版次及檢查所依據(jù)的文件的版次，如果請(qǐng)求單中的零件或文件版次高于實(shí)際生產(chǎn)使用的版次，制造方應(yīng)取得正確版次后再開始生產(chǎn)。如果請(qǐng)求單中的零件或文件版次低于實(shí)際生產(chǎn)使用的版次，制造方應(yīng)聯(lián)系相關(guān)人員請(qǐng)工程代表升版請(qǐng)求單。

復(fù)材零件制造符合性檢查的關(guān)注點(diǎn)

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)受溫度、濕度、閃電等環(huán)境影響比較嚴(yán)重， 在惡劣的天氣條件下、鳥撞擊等條件下，出現(xiàn)分層、脫膠、撞擊等缺陷和損傷的概率就會(huì)增加，尤其是用來(lái)承受一定載荷的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，其質(zhì)量和性能將對(duì)飛機(jī)的安全運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。纖維方向、預(yù)浸料質(zhì)量、夾雜物等，通常在產(chǎn)品的最終驗(yàn)收階段是無(wú)法完全檢測(cè)出來(lái)的，而這些正是影響復(fù)合材料零件質(zhì)量的重要因素，因此，需要在制造過(guò)程中對(duì)具有影響這些因素的操作過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制。

人員控制。參與生產(chǎn)的操作人員應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)有效的技能培訓(xùn)，熟悉材料的特性，了解操作規(guī)程，遵守操作規(guī)范，做到持證上崗。超聲檢測(cè)作為一種特種工藝，操作人員應(yīng)具有相應(yīng)的資質(zhì)，才能參與超聲檢測(cè)。

設(shè)備控制。在原材料存儲(chǔ)過(guò)程中所使用的設(shè)備如冷庫(kù)，在復(fù)合材料零件的制造過(guò)程中所使用的設(shè)備，如自動(dòng)下料機(jī)、激光投影儀、熱壓罐等，其精度均應(yīng)滿足工藝規(guī)范的相關(guān)要求，并進(jìn)行周期性校驗(yàn)。模具是零件鋪疊、固化的重要保障，應(yīng)該根據(jù)工藝規(guī)范要求進(jìn)行熱分布測(cè)試和泄漏檢查等。

材料控制。預(yù)浸料的物理特性和化學(xué)特性會(huì)影響零件性能，因此必須應(yīng)滿足材料規(guī)范的相關(guān)要求。材料從低溫環(huán)境中取出后，應(yīng)放在潔凈間內(nèi)解凍，并保持密封狀態(tài)。從冷庫(kù)取出的預(yù)浸料通常需要放置一定時(shí)間，當(dāng)外包裝膜擦干后無(wú)冷凝水產(chǎn)生時(shí)方能打開包裝使用。預(yù)浸料使用時(shí)應(yīng)檢查其纖維是否有損傷、扭曲、夾雜、膠膜不均勻等現(xiàn)象。其他輔助材料的牌號(hào)、生產(chǎn)廠家等也應(yīng)滿足材料選用目錄的要求，重要的輔助材料應(yīng)進(jìn)行入廠復(fù)驗(yàn)。

操作過(guò)程控制。通常工藝人員會(huì)根據(jù)相關(guān)數(shù)模、工藝規(guī)范、制造驗(yàn)收技術(shù)條件來(lái)編制工藝規(guī)程、檢驗(yàn)規(guī)程，用來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行零件制造。鋪疊工序作為零件生產(chǎn)中的一個(gè)不可再現(xiàn)的工序，需要進(jìn)行過(guò)程目擊檢查。主要檢查料片是否有缺陷或雜質(zhì)，檢查鋪層的尺寸、方向、角度是否符合數(shù)模要求，檢查子鋪層位置是否正確，鋪層間是否夾雜了多余物等。固化工序同樣為不可再現(xiàn)的工序，對(duì)零件的性能影響也非常大，整個(gè)固化過(guò)程需要嚴(yán)格控制加熱溫度、升降溫速率、施加壓力等參數(shù)。

環(huán)境控制。下料、鋪疊等工序的操作對(duì)環(huán)境條件的要求非常嚴(yán)格，在凈化間應(yīng)放置塵埃粒子儀，用來(lái)檢測(cè)空氣中塵埃粒子潔凈度。在下料、鋪疊等工位應(yīng)放置溫濕度儀，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫濕度。塵埃粒子潔凈度、溫度、濕度都應(yīng)保證連續(xù)完整可追溯的檢測(cè)記錄。為防止零件受到污染，進(jìn)入凈化間的人員應(yīng)穿戴干凈的工作服、工作鞋和工作帽，工作服要扣上扣子，袖子要卷下來(lái)蓋住私人衣服。

檢測(cè)控制。超聲檢測(cè)是檢查零件內(nèi)部質(zhì)量的常用手段，作為一種特種工藝，操作人員及出具檢測(cè)報(bào)告的人員都應(yīng)具有相應(yīng)的資質(zhì)。檢測(cè)時(shí)設(shè)備的狀態(tài)、是否具有定檢標(biāo)簽、檢測(cè)探頭的狀態(tài)、掃描靈敏度、掃描速度等，都是關(guān)注點(diǎn)。零件的形面通常使用激光跟蹤儀進(jìn)行檢查，通過(guò)采集若干個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，擬合后與數(shù)模進(jìn)行比對(duì)，得出零件形面偏差值。

文件檢查。產(chǎn)品數(shù)模的版次是否為最新版、臨時(shí)更改單是否貫徹執(zhí)行到工藝流程中、工藝流程卡中操作記錄是否準(zhǔn)確完整、檢驗(yàn)記錄是否齊全等都是檢查重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)工藝流程卡的檢查，能夠了解零件是否按照相關(guān)的工藝規(guī)范進(jìn)行生產(chǎn)，是否滿足制造驗(yàn)收技術(shù)條件的要求。

制造符合性檢查中的常見問題

在制造符合性檢查的總結(jié)階段，生產(chǎn)檢驗(yàn)委任代表需要完成制造符合性檢查記錄并閉環(huán)發(fā)現(xiàn)的問題和完成文件歸檔工作，以支持設(shè)計(jì)符合性的判斷。檢查中發(fā)現(xiàn)的問題通常分為工程類問題和管理類問題。例如原材料不合格、工藝過(guò)程偏離等屬于可能不符合適航要求的工程類問題，這類問題應(yīng)及時(shí)記錄，并向?qū)?yīng)的制造檢查代表匯報(bào)。

復(fù)材零件檢查中常見的缺陷

復(fù)材零件在鋪疊或機(jī)械加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生某些缺陷，例如：纖維方向偏差、纖維褶皺、分層、脫?；驒C(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的劈絲等。這種缺陷直接危害復(fù)合材料結(jié)構(gòu)承載能力，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中和強(qiáng)度的降低。貼膜度不合格、厚度偏離、幾何尺寸超出公差等通常為零件的幾何特征超出公差要求導(dǎo)致的缺陷。復(fù)材零件表面有時(shí)會(huì)出現(xiàn)小凹坑，在可接受的范圍內(nèi)，這種缺陷不會(huì)影響零件的力學(xué)性能，但會(huì)影響零件的外觀質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

復(fù)合材料零件的制造符合性檢查雖然是一項(xiàng)基本的適航檢查工作，但隨著新工藝、新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)它的研究也將隨之深入。文本對(duì)國(guó)內(nèi)某型民機(jī)制造符合性檢查中涉及的檢查流程、主要關(guān)注點(diǎn)以及常見的缺陷進(jìn)行了簡(jiǎn)要的描述，希望可以給其他生產(chǎn)檢驗(yàn)委任代表在復(fù)合材料適航檢查中起到一定的參考作用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.15.046