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成。固化時，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。本文著重對蜂窩芯的加工方法及裝配時的狀態對組件制造的影響進行描述;并對蜂窩芯加工方法改進后固化的組件通過制作試驗件及校驗膜等方式進行檢測驗證。改進后的工藝方法可在提高產品質量的同時，將產品生產效率提高約20%。

關鍵詞 蜂窩夾層結構;蜂窩芯加工;改進;膠接質量

前言

某蜂窩壁板組件在零件裝配前，需將蜂窩芯周邊數控銑切為斜坡狀，占用大量資源。在對該產品結構進行分析，對國內外結構相近的零件進行研究之后，現將蜂窩芯的加工工藝方法進行改進，并通過實驗對該工藝方法進行驗證，達到了提高產品質量，降低生產成本的目的。

1結構概述

1.1 蜂窩壁板組件結構概述

膠接蜂窩夾層結構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成。這種結構可達到減輕結構重量、提高結構彎曲強度、充分利用材料的效果。直角蜂窩壁板由內蒙皮、蜂窩芯、化銑外蒙皮及泡沫膠和膠膜組成，其結構形式見圖1。某蜂窩壁板組件材料組成見表1。

1.2 外蒙皮結構概述

蜂窩夾芯壁板組件的外蒙皮周邊區域存在化銑臺階，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1.55mm，詳細數據見表2，該外蒙皮化銑區域見圖2。

1.3? 蜂窩芯結構概述

該零件為雙曲面，裝配時對蜂窩芯進行銑切以滿足配合要求。蜂窩芯銑切區域見圖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）進行拼接;

FL3：固化參數為：固化溫度107.2℃～126.7℃，固化時間：至少90分鐘，降溫至48.9℃以下出罐;

FL4：數控銑床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）影響產品質量。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，零件強度較小。此外，在搬運、銑切前使用及去除雙面膠時易造成蜂窩芯損傷。

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

3改進方案

3.1 工藝方法改進思路

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。提出此種改進方案的設想是基于以下兩點考慮的：

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

3.2 驗證

為進一步論證，通過制作試板、試驗件及校驗膜的方式進行驗證，以無損檢測進行驗證，并對后續組件進行持續跟蹤。

（1）試板驗證

使用表1中列出的材料及相應工藝參數制作試板，制作完成后進行目視檢查，試板外觀質量及膠梗等完好;接著進行無損檢測，具體包括通過X-Ray照射證實蜂窩芯狀態完好無損，通過超聲波檢測證實試板膠接質量符合標準;最后進行試板破壞，檢查驗證該區域蜂窩芯及膠接質量[3]。

（2）試驗件驗證

加工工藝參數如下：

FL1：干燥時間：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：底膠厚度應為0.004mm～0.0004 0.010mm;

FL4： 底膠固化溫度為121±5.6℃，時間30～120分鐘;

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

FL6：固化工藝參數如圖4：

固化完成后按照相同的方法進行檢測，得知試驗件滿足相關規范要求。

（3）校驗膜驗證。對壁板組件制作校驗膜，使用材料為FM73 OST 060膠膜，固化程序和參數與試驗件制作相同。結果顯示校驗膜上蜂窩格印均勻，芯格印痕明顯，即校驗膜合格，可知其膠接質量合格。

（4）產品驗證。對后續按照改進后的工藝方法生產交付的壁板組件進行持續的跟蹤檢測驗證，膠接質量符合相關文件要求，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結束語

①改進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，不影響產品膠接質量。②改進工藝方法可以提高蜂窩芯的質量，保證在裝配時的強度及平面度要求。③改進工藝方法可以提高產品的生產效率，每個零組件可節省約20%的時間;并可以節省4～6名人員及1臺數控銑床資源。

參考文獻

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Jin Shijiu，Jin Shengjuan. Character of Synthetic Adhesive and Property Test： Science Press， 1992. （in Chinese）

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