金屬膠接組件蜂窩芯加工方法研究

袁通?閆建明

摘 要 某蜂窩壁板組件由兩層鋁合金薄面板中間夾以蜂窩芯材料用膠粘劑連接構(gòu)成。固化時(shí)，蜂窩芯邊緣部分需銑切為斜坡狀以配合外蒙皮的化銑臺階區(qū)。本文著重對蜂窩芯的加工方法及裝配時(shí)的狀態(tài)對組件制造的影響進(jìn)行描述;并對蜂窩芯加工方法改進(jìn)后固化的組件通過制作試驗(yàn)件及校驗(yàn)?zāi)さ确绞竭M(jìn)行檢測驗(yàn)證。改進(jìn)后的工藝方法可在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，將產(chǎn)品生產(chǎn)效率提高約20%。

關(guān)鍵詞 蜂窩夾層結(jié)構(gòu);蜂窩芯加工;改進(jìn);膠接質(zhì)量

前言

某蜂窩壁板組件在零件裝配前，需將蜂窩芯周邊數(shù)控銑切為斜坡狀，占用大量資源。在對該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對國內(nèi)外結(jié)構(gòu)相近的零件進(jìn)行研究之后，現(xiàn)將蜂窩芯的加工工藝方法進(jìn)行改進(jìn)，并通過實(shí)驗(yàn)對該工藝方法進(jìn)行驗(yàn)證，達(dá)到了提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的目的。

1結(jié)構(gòu)概述

1.1 蜂窩壁板組件結(jié)構(gòu)概述

膠接蜂窩夾層結(jié)構(gòu)主要是由兩層鋁合金薄面板（蒙皮）中間夾以蜂窩芯材料用膠粘劑連接構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)可達(dá)到減輕結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)彎曲強(qiáng)度、充分利用材料的效果。直角蜂窩壁板由內(nèi)蒙皮、蜂窩芯、化銑外蒙皮及泡沫膠和膠膜組成，其結(jié)構(gòu)形式見圖1。某蜂窩壁板組件材料組成見表1。

1.2 外蒙皮結(jié)構(gòu)概述

蜂窩夾芯壁板組件的外蒙皮周邊區(qū)域存在化銑臺階，邊緣最大厚度為2.03±0.08mm，厚度最薄為0.64±0.08mm，即階差最大可達(dá)1.55mm，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2，該外蒙皮化銑區(qū)域見圖2。

1.3? 蜂窩芯結(jié)構(gòu)概述

該零件為雙曲面，裝配時(shí)對蜂窩芯進(jìn)行銑切以滿足配合要求。蜂窩芯銑切區(qū)域見圖3[1]。

2存在問題

2.1? 蜂窩芯加工流程

FL1：使用樣板將蜂窩芯待拼接面切割至凈尺寸，非拼接面留50 ±10 mm余量;

FL2：拼接前使用丁酮ASTM D740清洗待拼接面，用泡沫膠FM490A（BMS5-90 I類III型50級）進(jìn)行拼接;

FL3：固化參數(shù)為：固化溫度107.2℃～126.7℃，固化時(shí)間：至少90分鐘，降溫至48.9℃以下出罐;

FL4：數(shù)控銑床TM-51;

FL5：使用樣板將拼接后的蜂窩芯切割至凈尺寸。

2.2 蜂窩芯加工存在問題

（1）影響產(chǎn)品質(zhì)量。該組件使用的蜂窩芯為BMS4-4 3-15型，其物理性能詳見表3。

由上表可知，該蜂窩芯壁厚太薄，密度較小，零件強(qiáng)度較小。此外，在搬運(yùn)、銑切前使用及去除雙面膠時(shí)易造成蜂窩芯損傷。

（2）降低生產(chǎn)效率。數(shù)控銑切拼接好的蜂窩芯組件需將組件固定在銑床上，按照程序進(jìn)行銑切，之后再將組件取下運(yùn)回。在不考慮生產(chǎn)安排的前提下，每塊蜂窩芯組件至少需要4小時(shí)[2]。

3改進(jìn)方案

3.1 工藝方法改進(jìn)思路

解決以上問題最佳方案就是取消蜂窩芯斜坡銑切，拼接完成后切割至凈尺寸，直接用于壁板組件的裝配。提出此種改進(jìn)方案的設(shè)想是基于以下兩點(diǎn)考慮的：

①根據(jù)表3所列出的物理性能可知，該蜂窩芯的強(qiáng)度較低，易變形，因此，全高度蜂窩芯固化時(shí)在外蒙皮化銑臺階區(qū)域可以很好地隨形。②鋪貼膠膜時(shí)，在外蒙皮周邊化銑臺階區(qū)域多鋪貼一層加強(qiáng)層（厚度為0.254mm），可確保蜂窩芯隨形區(qū)域的膠液流淌，使膠接質(zhì)量得到保證。

3.2 驗(yàn)證

為進(jìn)一步論證，通過制作試板、試驗(yàn)件及校驗(yàn)?zāi)さ姆绞竭M(jìn)行驗(yàn)證，以無損檢測進(jìn)行驗(yàn)證，并對后續(xù)組件進(jìn)行持續(xù)跟蹤。

（1）試板驗(yàn)證

使用表1中列出的材料及相應(yīng)工藝參數(shù)制作試板，制作完成后進(jìn)行目視檢查，試板外觀質(zhì)量及膠梗等完好;接著進(jìn)行無損檢測，具體包括通過X-Ray照射證實(shí)蜂窩芯狀態(tài)完好無損，通過超聲波檢測證實(shí)試板膠接質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn);最后進(jìn)行試板破壞，檢查驗(yàn)證該區(qū)域蜂窩芯及膠接質(zhì)量[3]。

（2）試驗(yàn)件驗(yàn)證

加工工藝參數(shù)如下：

FL1：干燥時(shí)間：至少45分鐘;干燥溫度：87.8℃～98.8℃;

FL2：空氣干燥至少30min，然后在82.2±5.6℃下，烘烤30±5min;

FL3：底膠厚度應(yīng)為0.004mm～0.0004 0.010mm;

FL4： 底膠固化溫度為121±5.6℃，時(shí)間30～120分鐘;

FL5：制袋完成后抽真空不超過0.0338MPa，關(guān)閉真空閥門，5分鐘內(nèi)真空壓力下降不超過0.005Mpa;

FL6：固化工藝參數(shù)如圖4：

固化完成后按照相同的方法進(jìn)行檢測，得知試驗(yàn)件滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（3）校驗(yàn)?zāi)を?yàn)證。對壁板組件制作校驗(yàn)?zāi)?，使用材料為FM73 OST 060膠膜，固化程序和參數(shù)與試驗(yàn)件制作相同。結(jié)果顯示校驗(yàn)?zāi)ど戏涓C格印均勻，芯格印痕明顯，即校驗(yàn)?zāi)ず细?，可知其膠接質(zhì)量合格。

（4）產(chǎn)品驗(yàn)證。對后續(xù)按照改進(jìn)后的工藝方法生產(chǎn)交付的壁板組件進(jìn)行持續(xù)的跟蹤檢測驗(yàn)證，膠接質(zhì)量符合相關(guān)文件要求，可以確定更改工藝方法后的蜂窩芯用于膠接不存在問題[4]。

4結(jié)束語

①改進(jìn)后的蜂窩芯加工方法，即采用不銑切等高度蜂窩芯裝配固化，不影響產(chǎn)品膠接質(zhì)量。②改進(jìn)工藝方法可以提高蜂窩芯的質(zhì)量，保證在裝配時(shí)的強(qiáng)度及平面度要求。③改進(jìn)工藝方法可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，每個零組件可節(jié)省約20%的時(shí)間;并可以節(jié)省4～6名人員及1臺數(shù)控銑床資源。

參考文獻(xiàn)

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