復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)膠接定量補(bǔ)償技術(shù)研究

袁超

摘要：復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在膠接過程中一般通過校驗(yàn)?zāi)ど系膲汉叟袛嗄z膜補(bǔ)償量，一定程度上依靠操作人員的主觀判斷，難以做到精確補(bǔ)償。主要研究了復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)膠接定量補(bǔ)償技術(shù)，以得到定量補(bǔ)償結(jié)果。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料;夾層結(jié)構(gòu);二次膠接;定量補(bǔ)償

中圖分類號：TB332

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.11.028

復(fù)合材料因其卓越的減重效果、高比強(qiáng)度和優(yōu)異的抗疲勞特性，得到越來越廣泛的應(yīng)用，已成為航空航天領(lǐng)域重要的輕量化結(jié)構(gòu)材料[1]。復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是目前所知的最節(jié)省材料、具有最大強(qiáng)度重量比的一種結(jié)構(gòu)性材料。

目前，復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)已廣泛用于飛機(jī)方向舵等次承力結(jié)構(gòu)。一般的復(fù)合材料方向舵常采用二次膠接工藝，二次膠接工藝是指將已固化的復(fù)合材料零件通過膠膜、發(fā)泡膠等與蜂窩、泡沫芯材進(jìn)行膠接。

在膠接過程中，復(fù)合材料零件之間、蜂窩芯材與復(fù)合材料蒙皮之間都通過膠膜填充膠接在一起。對于這些膠接面，一般通過膠膜補(bǔ)償來填充膠接間隙，所以，膠膜的補(bǔ)償對于膠接工藝至關(guān)重要。

1 一般膠接過程

在膠接過程中，為盡量保證膠膜在膠接面的精確補(bǔ)償，一般會在膠接前采用校驗(yàn)?zāi)δz接面進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)?zāi)な且环N具有一定厚度（一般厚度為0.25 -1 mm）的一種耐高溫高分子聚合物，具有一定柔性。在校驗(yàn)過程中，復(fù)合材料零件及蜂窩會在校驗(yàn)?zāi)ど狭粝聣汉?，操作人員一般根據(jù)校驗(yàn)?zāi)汉叟袛嗄z接面貼合間隙，從而確定膠膜補(bǔ)償量。典型校驗(yàn)封裝如圖1所示。校驗(yàn)工序完成后，典型校驗(yàn)?zāi)ばｒ?yàn)結(jié)果及分析如圖2所示。

對于校驗(yàn)?zāi)ど系鸟薨檯^(qū)域，一般需要增加膠膜補(bǔ)償，對于校驗(yàn)?zāi)ど系母缮鎱^(qū)域，一般需要減少膠膜補(bǔ)償量。

2 膠接定量補(bǔ)償技術(shù)

從圖2的校驗(yàn)?zāi)そY(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，二次膠接的膠接補(bǔ)償往往通過校驗(yàn)?zāi)ど系膲汉蹃砼袛?，而根?jù)校驗(yàn)?zāi)汉圻M(jìn)行膠膜補(bǔ)償時，主要依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)，難以做到定量補(bǔ)償。為了精確控制膠膜補(bǔ)償量，減少人為判斷誤差，選擇了以下兩種膠接定量補(bǔ)償技術(shù)。

2.1 通過未固化膠膜確定補(bǔ)償量的定量補(bǔ)償

本方法采用膠膜替代校驗(yàn)?zāi)みM(jìn)行校驗(yàn)，首先根據(jù)粘溫曲線確定膠膜初始流動溫度，然后在膠膜初始流動溫度下進(jìn)行校驗(yàn)，由于膠膜在此情況下具有一定流動性，且未完全固化，所以膠膜會在一定程度上對膠接面的間隙進(jìn)行填充和補(bǔ)償。校驗(yàn)結(jié)束后，可以通過膠膜在膠接面的填充情況判斷膠接補(bǔ)償量是否足夠。在使用此方法的過程中，需考慮膠膜流動性及膠膜厚度的一致性，一般采用膠接所用的膠膜進(jìn)行校驗(yàn)，所測得的校驗(yàn)結(jié)果最為準(zhǔn)確。

2.2 通過不同厚度校驗(yàn)?zāi)そM合使用的定量補(bǔ)償

采用不同厚度校驗(yàn)?zāi)そM合使用的方法可確定膠接過程中的膠膜補(bǔ)償量。對于典型校驗(yàn)?zāi)さ慕Y(jié)果，如果出現(xiàn)校驗(yàn)?zāi)ゑ薨?，采用傳統(tǒng)的校驗(yàn)方法只能判定褶皺處需要增加的膠膜補(bǔ)償量，但無法定量確定膠膜補(bǔ)償量。而采用該方法可以通過預(yù)先測量膠接面的配合間隙，根據(jù)配合間隙選擇校驗(yàn)?zāi)さ暮穸冗M(jìn)行校驗(yàn)，不同的校驗(yàn)?zāi)ず穸葘?yīng)不同的膠膜補(bǔ)償厚度。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的膠接面測試間隙，選擇了兩種不同厚度的校驗(yàn)?zāi)ね瑫r進(jìn)行校驗(yàn)后的結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出，薄校驗(yàn)?zāi)?yīng)區(qū)域貼合間隙較大，需要增加補(bǔ)償量。

選擇不同厚度校驗(yàn)?zāi)そM合使用，能更精確地測量貼合間隙，從而達(dá)到定量補(bǔ)償?shù)男Ч?/p>

3 結(jié)論

復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)方向舵采用二次膠接工藝難以做到精確補(bǔ)償。而采用未固化膠膜確定補(bǔ)償量的定量補(bǔ)償，根據(jù)粘溫曲線確定膠膜初始流動溫度，然后在膠膜初始流動溫度下進(jìn)行校驗(yàn)的方法，可以通過膠膜的流動和填充，達(dá)到精確定量補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果。

采用不同厚度校驗(yàn)?zāi)そM合使用的定量補(bǔ)償技術(shù)，可以通過預(yù)先測量膠接面的配合間隙，根據(jù)配合間隙選擇校驗(yàn)?zāi)さ牡暮穸冗M(jìn)行校驗(yàn)，不同的校驗(yàn)?zāi)ず穸葘?yīng)不同的膠膜補(bǔ)償厚度，最終得到定量補(bǔ)償結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張艷芳，冷衛(wèi)紅，羅輯，等.復(fù)材/復(fù)材二次膠接膠接質(zhì)量及強(qiáng)塑料工業(yè)度影響因素研究[J].塑料工業(yè)，2014，42 （7）： 77-80.