復合材料蜂窩夾層結構膠接定量補償技術研究

袁超

摘要：復合材料蜂窩夾層結構在膠接過程中一般通過校驗膜上的壓痕判斷膠膜補償量，一定程度上依靠操作人員的主觀判斷，難以做到精確補償。主要研究了復合材料蜂窩夾層結構膠接定量補償技術，以得到定量補償結果。

關鍵詞：復合材料;夾層結構;二次膠接;定量補償

中圖分類號：TB332

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.11.028

復合材料因其卓越的減重效果、高比強度和優異的抗疲勞特性，得到越來越廣泛的應用，已成為航空航天領域重要的輕量化結構材料[1]。復合材料蜂窩夾層結構是目前所知的最節省材料、具有最大強度重量比的一種結構性材料。

目前，復合材料蜂窩夾層結構已廣泛用于飛機方向舵等次承力結構。一般的復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合材料零件通過膠膜、發泡膠等與蜂窩、泡沫芯材進行膠接。

在膠接過程中，復合材料零件之間、蜂窩芯材與復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，一般通過膠膜補償來填充膠接間隙，所以，膠膜的補償對于膠接工藝至關重要。

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償，一般會在膠接前采用校驗膜對膠接面進行校驗。校驗膜是一種具有一定厚度（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。在校驗過程中，復合材料零件及蜂窩會在校驗膜上留下壓痕，操作人員一般根據校驗膜壓痕判斷膠接面貼合間隙，從而確定膠膜補償量。典型校驗封裝如圖1所示。校驗工序完成后，典型校驗膜校驗結果及分析如圖2所示。

對于校驗膜上的褶皺區域，一般需要增加膠膜補償，對于校驗膜上的干涉區域，一般需要減少膠膜補償量。

2 膠接定量補償技術

從圖2的校驗膜結果可以發現，二次膠接的膠接補償往往通過校驗膜上的壓痕來判斷，而根據校驗膜壓痕進行膠膜補償時，主要依靠操作人員的經驗，難以做到定量補償。為了精確控制膠膜補償量，減少人為判斷誤差，選擇了以下兩種膠接定量補償技術。

2.1 通過未固化膠膜確定補償量的定量補償

本方法采用膠膜替代校驗膜進行校驗，首先根據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行校驗，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行填充和補償。校驗結束后，可以通過膠膜在膠接面的填充情況判斷膠接補償量是否足夠。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行校驗，所測得的校驗結果最為準確。

2.2 通過不同厚度校驗膜組合使用的定量補償

采用不同厚度校驗膜組合使用的方法可確定膠接過程中的膠膜補償量。對于典型校驗膜的結果，如果出現校驗膜褶皺，采用傳統的校驗方法只能判定褶皺處需要增加的膠膜補償量，但無法定量確定膠膜補償量。而采用該方法可以通過預先測量膠接面的配合間隙，根據配合間隙選擇校驗膜的厚度進行校驗，不同的校驗膜厚度對應不同的膠膜補償厚度。根據預先設定的膠接面測試間隙，選擇了兩種不同厚度的校驗膜同時進行校驗后的結果如圖3所示。從圖3中可以看出，薄校驗膜對應區域貼合間隙較大，需要增加補償量。

選擇不同厚度校驗膜組合使用，能更精確地測量貼合間隙，從而達到定量補償的效果。

3 結論

復合材料蜂窩夾層結構方向舵采用二次膠接工藝難以做到精確補償。而采用未固化膠膜確定補償量的定量補償，根據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行校驗的方法，可以通過膠膜的流動和填充，達到精確定量補償的結果。

采用不同厚度校驗膜組合使用的定量補償技術，可以通過預先測量膠接面的配合間隙，根據配合間隙選擇校驗膜的的厚度進行校驗，不同的校驗膜厚度對應不同的膠膜補償厚度，最終得到定量補償結果。

參考文獻：

[1]張艷芳，冷衛紅，羅輯，等.復材/復材二次膠接膠接質量及強塑料工業度影響因素研究[J].塑料工業，2014，42 （7）： 77-80.