克隆轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)膠帶的制作與粘接技術(shù)

文根保，文莉，史文

(1.中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441002；2.澳大利亞悉尼大學(xué)，澳大利亞 悉尼 2194)

轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)大件，如圖1(a)所示。小件，如圖1(b)所示。組件，如圖1(c)所示。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)大、小件粘接面上三個(gè)Φ1.8 mm相交的孔，是很難才用注塑模抽芯的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。唯一的辦法是在三個(gè)Φ1.8 mm相交孔的對(duì)稱中心處制成兩個(gè)半圓形孔，然后，用膠粘接或用塑料高頻對(duì)接機(jī)焊接的方法將這兩部分連接在一起。在戳開(kāi)了一個(gè)德國(guó)樣件后，確定德國(guó)樣件是采用膠粘接方法進(jìn)行連接的。

1 聚碳酸脂膠的粘接用膠.

轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組件大、小件的粘接，首先是要解決用什么膠粘接的問(wèn)題？再就是要解決采用什么樣的粘接方法來(lái)粘接的問(wèn)題？

1.1 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的粘接技術(shù)要求

必須是在3個(gè)大氣壓條件下兩黏膠面的抗剪力為：PC-PC≥50 kg/cm ，并具有耐用度；其黏度：100 50 cps；兩粘接面不允許有漏氣的現(xiàn)象；兩粘接面間的三個(gè) 1.8 mm通氣槽不允許有堵氣和相互串氣的現(xiàn)象。

1.2 粘接聚碳酸脂膠的種類

粘接聚碳酸脂塑材黏膠的種類很多，它們的配方也各不相同，自然它們的粘接的性能也各不相同。在試驗(yàn)了各種粘膠之后，它們粘接的性能都達(dá)不到要求的情況下，我們配制的粘膠不僅達(dá)到了粘接的要求，還超過(guò)了德國(guó)的粘接的要求。但是，該黏膠與外國(guó)樣件粘接方法還是有區(qū)別。根據(jù)分析進(jìn)口件的粘接是一氣呵成，而我們則要分成兩個(gè)工序來(lái)做，在粘接技術(shù)上還是存在著改正的空間。我們還需要作進(jìn)一步的試驗(yàn)，試制出與德國(guó)的黏膠具有同樣性能和粘接技術(shù)的膠來(lái)。

1.2.1 聚碳酸脂粘膠的分類

粘接聚碳酸脂的膠按性能區(qū)分：有粘接性膠，還有溶融性膠。粘接性膠是運(yùn)用其粘接性能將兩件聚碳酸脂制品粘接在一起的膠，而溶融性膠是將兩粘接面溶解后再粘接在一起的膠。按其性能分可分為四大類，聚碳酸脂粘膠的種類、配方和粘接的性能：如表1所示。

1.2.2 聚碳酸脂粘膠的成份和性能

目前雖然采用了樹(shù)脂膠，即解決了粘接強(qiáng)度的問(wèn)題，又解決了產(chǎn)品的漏氣和串氣的問(wèn)題。但不能解決產(chǎn)品的粘接面附近3～4 mm的膠帶的問(wèn)題，而膠帶的問(wèn)題只能運(yùn)用浸涂的方法來(lái)解決。日后還是要在氯烷類型膠上進(jìn)行攻關(guān)，最終解決這個(gè)問(wèn)題。

圖1 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組件

（1）氯烷膠，如表1所示。這類型膠主要的成份是：二氯甲烷和三氯乙烷。眾所周知，二氯甲烷和三氯乙烷都是能將聚碳酸脂材料溶解的，只不過(guò)是二氯甲烷較三氯乙烷溶解和固化的時(shí)間更快一些。將溶融后的聚碳酸脂的粘接面疊合在一起適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，并施加適量的壓力，待溶融的聚碳酸脂固化后就能夠粘接在一起。它們粘接后的兩件聚碳酸脂材料的粘接強(qiáng)度是能夠滿足產(chǎn)品的使用要求的，遺憾的是該類型膠不能解決產(chǎn)品的漏氣和串氣問(wèn)題。但是，將德國(guó)樣件剖開(kāi)后確是采用浸涂的粘接方法。二氯甲烷和三氯乙烷是無(wú)色的液體，其揮發(fā)快，要求粘接的動(dòng)作也要快，也只有氯烷類型膠才能運(yùn)用浸涂的粘接方法。為了解決產(chǎn)品的漏氣和串氣的問(wèn)題，我們也采用了浸泡的聚碳酸脂顆粒，只不過(guò)是聚碳酸脂顆粒不能完全地溶解，只是表面層存在著溶解而無(wú)法運(yùn)用。

（2）樹(shù)脂膠，如表1所示。樹(shù)脂膠的成份是：樹(shù)脂膠A組份為粘接劑，增加塑性；樹(shù)脂膠B組份為固化劑，增加脆性；二丁脂為稀釋劑；顏色糊，用以改變顏色。調(diào)制后為黑色粘稠膠，粘接方法只適用于刷膠和刮膠。樹(shù)脂膠的粘接強(qiáng)度因樹(shù)脂材料的因素遠(yuǎn)大于其它類型膠，粘接后的產(chǎn)品不漏氣和不串氣，且具有很長(zhǎng)的使用壽命。由于是樹(shù)脂膠采用了刷膠和刮膠的粘接方法不可能制出粘接面處的膠帶，故在粘接前需要用氯烷膠浸涂出膠帶來(lái)，增加了工序和成本。目前這只是過(guò)渡的粘接方法，最終還是要使用氯烷膠的浸涂粘接方法，即膠帶和粘接一氣呵成。

（3）AB膠是外購(gòu)膠，如表1所示。分為：A組份和B組份，按1：1的份量攪拌均勻后使用。其粘接強(qiáng)度還可以，粘接后的產(chǎn)品也不漏氣和不串氣，只是產(chǎn)品裝機(jī)使用不到一個(gè)月便開(kāi)始漏氣和串氣，再不久粘接面便被剝離開(kāi)。其因存在著使用壽命短的問(wèn)題而不能使用。

（4）其他膠：包括各種類型聚碳酸脂專用膠和混合膠，如表1所示。其主要的成份是：二氯甲烷或乙酸乙脂和聚碳酸脂。止目前為至，能夠解決粘接強(qiáng)度的問(wèn)題，因不能解決產(chǎn)品的漏氣和串氣問(wèn)題而沒(méi)能運(yùn)用。同樣，這類型膠為無(wú)色或黑色黏稠膠，也只能運(yùn)用于刷膠和刮膠的粘接方法，也不能制出粘接面處的膠帶。

2 聚碳酸脂粘接的方法

各種類型聚碳酸脂的粘接膠，由于只存在著液態(tài)和黏稠糊態(tài)的兩種形態(tài)。故它們的粘接方法有三種：既刷涂法、刮涂法和浸涂法。刷涂法和刮涂法適用于黏稠糊態(tài)膠，而浸涂法只適用于液態(tài)膠。

2.1 刷涂法

表1 聚碳酸脂粘膠的種類、配方和粘接的性能

刷涂法是用毛刷或畫(huà)筆煎上黏稠膠，在需要粘接的表面上進(jìn)行刷涂。然后, 將粘接的兩表面貼合在一起，并施加一定的壓力至粘接有足夠的強(qiáng)度的方法。

2.1.1 二氯乙烷和三氯甲烷刷涂法

二氯乙烷和三氯甲烷都是透明的液體，它們能使聚碳酸脂塑材的表面產(chǎn)生溶解。這樣，我們可將兩個(gè)相互溶解了表面迅速地貼合在一起，并施加一定的壓力。20～30 s便能固化，24 h后便能達(dá)到最大強(qiáng)度。只是二氯甲烷比三氯乙烷的揮發(fā)得更快些。三氯乙烷和二氯甲烷不能采用刷涂法來(lái)進(jìn)行聚碳酸脂塑材的粘接，其原因是它們揮發(fā)得太快了,它們揮發(fā)的時(shí)間只有2～3 s的時(shí)間。一個(gè)面總是得要刷涂好幾下,可是剛刷涂好這一筆膠而上一筆的膠就干了，如此就無(wú)法保證在刷涂好整個(gè)面而不出現(xiàn)揮發(fā)的現(xiàn)象。

2.1.2 PC專用膠刷涂法

該膠基本成份是三氯乙烷和二氯甲烷，只是相對(duì)稠一些，能5 min基本上固化，2～3 h有一定的強(qiáng)度，24 h后便能達(dá)到最大強(qiáng)度。能夠粘接，但達(dá)不到樣件的粘接效果，而且粘接面會(huì)漏氣。PC專用膠可用刷涂法，可用后面介紹的刮涂法。

2.1.3 混合膠刷涂法

是將PC專用膠與三氯乙烷或二氯甲烷混合所得到的膠。仍然是達(dá)不到樣件的粘接效果，而且粘接面會(huì)漏氣。只不過(guò)是較PC專用膠較稀一些，而較三氯乙烷和二氯甲烷較稠一些。可以用刷涂法，也可以用后面介紹的刮涂法。

2.2 浸涂法

浸涂法是將需要粘接的兩平面同時(shí)浸泡在三氯乙烷或二氯甲烷的膠液里3～4 mm，取出后，將兩個(gè)相互溶解了表面迅速地貼合在一起，并施加一定的壓力。20～30 s便能固化，24 h后便能達(dá)到最大強(qiáng)度。用浸涂法所粘接的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在戳開(kāi)粘接面后，膠粘接的狀況與樣品粘接的狀況一致， 粘接的強(qiáng)度也不錯(cuò)。但存在著粘接面漏氣和串氣現(xiàn)象，還存在著膠帶寬窄不均的問(wèn)題。

在粘接的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)時(shí)可用汽油清洗粘接面，也可用苯酮清洗。采用汽油去清洗，粘接轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)100%漏氣。而用苯酮清洗，粘接的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)合格率只不過(guò)是在40%～50%之間，因合格率低而不易采用。

2.3 刮涂法

刮涂法是采用AAA速干全透明超能AB膠，該膠是象牙膏狀黏稠狀的膠，分成A與B組。使用時(shí)先將等量的A與B組膠擠出來(lái)，然后攪拌均勻方能使用。使用時(shí)將攪拌過(guò)的AB膠用專用刮刀刮涂在粘接面上，再是在件1的Φ14H7 mm孔內(nèi)插入Φ14f6 mm的銷并外露5～6 mm，同時(shí)將件2的Φ14H7 mm孔內(nèi)插入該銷之后，再將粘接面疊合在一起。然后，將三根Φ6f6 mm的銷插進(jìn)3×Φ6G6 mm孔內(nèi)，其目的是防止兩注塑件錯(cuò)位。用手壓緊20～30 s后，在放進(jìn)粘接夾具之前要用布擦去擠出的膠液。放入粘接夾具中達(dá)2～3 h后固化達(dá)到一定的強(qiáng)度方可取出，并拔出四根插銷。24 h后便才能達(dá)到最大強(qiáng)度，最后是用一根1.5 mm的鋼絲捅通三個(gè) 1.8 mm的孔。用刮涂法粘接的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)只要細(xì)心點(diǎn)便能達(dá)到100%不漏氣，采用AAA速干全透明超能AB膠的刮涂法粘接的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在裝機(jī)使用時(shí)，據(jù)采購(gòu)方反映，使用一個(gè)月后轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)開(kāi)始漏氣。不久，粘接面開(kāi)始分離。采用AAA速干全透明超能AB膠成在著壽命短的問(wèn)題而不能使用。最終還是要使用自己配制的樹(shù)脂膠用刮涂法最終解決了此難題。

2.4 綜合法

由于到目前為止，在國(guó)內(nèi)還未找到象德國(guó)樣件那種膠液，我們只能尋求代替的粘接的膠液。其方法是:為了達(dá)到德國(guó)樣件的水平，我們還需做出3～4 mm的膠帶。該工序是先用三氯乙烷的浸涂法制出等寬的膠帶，其主要的是三氯乙烷可將光滑的粘接面溶解為平整而粗糙的表面，只有平整而粗糙面才有最大的粘接強(qiáng)度和確保不漏氣。然后，用刮涂法將樹(shù)脂膠刮涂到件1和件2的粘接面上，從而將件1和件2粘接在一起的方法稱為綜合法。就目前的來(lái)說(shuō)，該綜合法雖麻煩點(diǎn)，但能確保粘接后的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的不漏氣，并有很大的粘接強(qiáng)度。

3 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組件的粘接

轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組件的粘接，首先是要制出大、小件的膠帶。一是因?yàn)檫M(jìn)口件存在著膠帶；二是通過(guò)大、小件的粘接面在三氯乙烷或二氯甲烷的膠液中的浸泡，使粘接面的材料產(chǎn)生溶解后的表面粗糙度更均勻，以有利于粘接。

3.1 粘接面的處理

去油污和在Φ14H7 mm孔內(nèi)堵橡皮墊：可用汽油清洗粘接面，按說(shuō)清洗后可以進(jìn)行粘接的。只是在這之前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用浸涂法的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)外表面存在著膠帶，同時(shí)Φ14H7 mm和3×Φ6G6 mm孔的內(nèi)表面也存在著膠帶，膠帶的厚度為：0.05 mm。這樣，有膠帶的處孔徑就變小了。因此，必須用Φ14.2 mm×3 mm的橡皮墊將Φ14H7 mm孔口堵住，用Φ6.1 mm×3 mm的橡皮墊將Φ6G6 mm孔口堵住，以防漏膠。浸涂膠液后又要迅速地將橡皮墊從孔中捅掉才能進(jìn)行粘接。對(duì)進(jìn)了膠帶的孔，可用鉸刀將膠帶切削掉。

3.2 膠帶的制作

為了控制膠帶的寬窄一致，大、小件浸涂膠帶裝置，如圖2所示。該浸涂膠帶裝置是通過(guò)兩個(gè)2 mm×1.5 mm凸臺(tái)的定位板來(lái)擱置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的小件5和大件6的粘接面。擱置的面大了膠液不能浸涂在粘接面上。只有擱置的面小了，在絕大部分的粘接面浸涂到膠液后。再提取出小件5和大件6時(shí)，一方面是在提取過(guò)程中，盒中的膠液會(huì)自動(dòng)的浸涂在粘接面上；另一方面是粘接面上的膠液也會(huì)從兩側(cè)漫延到擱置凸臺(tái)上無(wú)膠液的面上。若擱置的面大了，膠液是無(wú)法從兩個(gè)方面都浸涂和漫延在粘接面上?？叹€是控制小件5和大件6浸泡膠液中的深度，從而可以控制膠帶的寬度。若無(wú)此浸涂膠帶裝置，僅靠人手的控制浸涂膠液的等距離是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。小件5和大件6的Φ14H7和3×Φ6G6 mm孔內(nèi)堵上橡皮墊3是防止孔壁在浸涂膠液時(shí)也被浸涂上膠液，這樣Φ14H7和3×Φ6G6 mm孔徑將會(huì)變小。

圖2 大、小件浸涂膠帶裝置

3.3 配膠和粘接面刮膠

由于采用了熔解型的氯烷膠對(duì)小件5和大件6的粘接面進(jìn)行了處理，在采用了粘接類型的樹(shù)脂膠進(jìn)行粘接。使得粘接面的不平面度和粗糙度的要求降低了，如采用熔解型的氯烷膠浸涂后粘接，粘接面的不平面度只能在0.02 mm 之內(nèi)，而采用的綜合法粘接時(shí)，粘接面的不平面度在0.05～0.1 mm 之間，仍可確保粘接面不會(huì)漏氣。

（1）配膠:根據(jù)表1中種類1的配方將樹(shù)脂膠配好，同時(shí)還須準(zhǔn)備好刮刀、綢布、橡皮墊和Φ1.5 mm的鋼絲等。

（2）刮涂膠:分別將小件5和大件6的粘接面，以適量而均勻的樹(shù)脂膠刮涂好。由于樹(shù)脂膠固化時(shí)間是10 h，所以可以刮涂50～100套件后再統(tǒng)一的進(jìn)行粘接，以提高粘接效率。

（3）粘接及其粘接夾具:本來(lái)大件6上有2×Φ3f6 mm的圓柱體而小件5上有2×Φ3H7 mm的孔，可以用于兩件粘接的定位。但因兩件在熔解型的氯烷膠浸泡后，圓柱體會(huì)增大而孔會(huì)減小，便不可用于粘接定位。此時(shí)，非要采用粘接夾具，如圖3所示。捅掉橡皮墊后，應(yīng)先將Φ14f6 mm的大插銷3插進(jìn)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)小件2的Φ14H7 mm孔內(nèi)。再將3個(gè)小插銷4插入6G6 mm孔中后，最后將粘接面疊合在一起，其目的是防止兩個(gè)注塑件的錯(cuò)位。用手壓緊20～30 s后，并用不易掉絨毛的綢布將向外擠出的樹(shù)脂膠液擦拭干凈，再放入粘接夾具中2～3 h，固化達(dá)到一定的強(qiáng)度后取出，并拔出四根插銷。

（4）后滯處理：捅通三個(gè)Φ1.8 mm的孔， 三個(gè)1.8 mm的孔是通氣的，必須是貫通的。粘接面浸泡在三氯乙烷或二氯甲烷的膠液時(shí)，三個(gè)Φ1.8 mm的孔因是半個(gè)孔，它們的孔壁都會(huì)沾上膠液，膠液干涸時(shí)會(huì)將孔給堵住。需用一根Φ1.5 mm的鋼絲去捅通三個(gè)Φ1.8 mm的孔。在這之前，是用三根粗Φ2 mm的繩鋪設(shè)在轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)粘接面上三個(gè)Φ1.8 mm的孔內(nèi)。待轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的粘接面固化后再抽出繩子。鋪繩和抽繩方法，因效率低而被鋼絲捅孔方法取代。

應(yīng)該說(shuō)到此為至轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的粘接完成了，但合格率只有30%左右，究其原因是注塑件微變形在作怪。用圓柱度儀測(cè)試，德國(guó)進(jìn)口件孔的圓柱度為0.01 mm ，而克隆件孔的圓柱度為0.06 mm。只有整治了微變形才能確保轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)克隆成功。

圖3 粘接夾具

4 結(jié)束語(yǔ)

轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的克隆成功與否，與大、小兩件的粘接質(zhì)量密切相關(guān)。粘接后大、小兩件不僅要確保所有孔位不錯(cuò)位之外；還要確保粘接面和通氣孔不漏氣、堵氣和串氣；還須確保三處通氣道氣路切換的準(zhǔn)確性；更要確保穩(wěn)定的3個(gè)工作氣壓。通過(guò)選用多種的粘接劑和采用各種粘接的方法，確保了粘接的質(zhì)量，即使是產(chǎn)生了漏氣、堵氣和串氣的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，在戳開(kāi)大、小兩件對(duì)粘接面稍作處理后仍可以重新進(jìn)行粘接。但所采用AB組份的樹(shù)脂刮膠法是粘接和膠帶制作是分開(kāi)進(jìn)行的，這種工藝方法仍有改進(jìn)的空間。