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飞机铝蜂窝结构粘接修理要点分析

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飞机铝蜂窝结构粘接修理要点分析

文章来源:永利集团网址--发布日期:2018-10-19 作者: 点击:

       铝蜂窝结构由铝蜂窝芯和两侧金属铝板粘接组成的。可以承受大面积的气动载荷,它有重量轻、刚度大、弯曲强度高的优点,整个夹层结构具有很高的受压,受剪稳定性。因此,在现代民用飞机次级结构中有着广泛的应用。如前缘缝翼、后缘襟翼、扰流板、发动机进气道、固定涵道以及反推平移罩等。


       由于铝蜂窝结构件的修理航材成本高、工期长、环境要求严格、辅助设施昂贵;航空公司机务人员在维护此类部件时一定要格外小心,防止异物撞击,即使是一些小的损伤也要及时维修,防微杜渐。飞机在地面时,大气处在常温状态,如果蜂窝结构与其他部件的接缝处密封不好或者是密封胶老化,空气中的水蒸气就会随时进入,深入蜂窝结构的芯格小室内;当飞机升入高空巡航飞行时,大气温度降到零下五六十摄氏度,芯格小室内的这些少量水蒸气就会发生气态、液态和固态的相互转化。


       水结冰时体积会增大,挤压蜂窝结构的芯格小室;经过若干个起落循环后,在一些粘接强度较弱的蜂窝—蒙皮界面就会发生脱胶,并且有逐渐扩大的趋势。随着时间的推移,这些小的脱胶、分层就会加速扩展,直至整个结构件报废,甚至会产生灾难性的后果。所以对于维护铝蜂窝结构件来说,怀疑有损伤和缺陷时,学会用硬币敲击法反复检查,要做到早发现,早报告,早修理。


       波音、空客飞机维修手册中对铝蜂窝结构粘接修理的方法基本上是一致的,都是采用真空泵抽真空产生负压,电热毯加温进行粘接固化修理的。铝蜂窝结构粘接修理过程中的重点和难点分别是:制作修理模具、蜂窝芯的去除和新蜂窝的安装、蒙皮补片的表面处理和粘接等工艺步骤,任何一道修理工序完成的好坏都直接影响到蜂窝结构的整体粘接质量。


       1、制作修理模具


       制作修理模具是蜂窝结构粘接修理过程中较重要的一步。在蜂窝芯和铝蒙皮粘接过程中,铝蒙皮是基准面,铝蒙皮非常薄弱,需要模具辅助加强;特别是大面积蜂窝结构件脱胶的修理,更是依赖模具来保证基准面的外形轮廓不变形。模具的制作是在破坏蜂窝结构件之前完成的。


       首先要选定一个相对重要的气动表面(或者是曲面复杂的表面)作为基准面,蜂窝结构件的上表面或下表面,二者选其一。利用该基准面制作修理模具,用树脂将碳纤维浸透在修理区域的弧形曲面上,可以用波音飞机货舱纤维板的边角料做加强,大概铺设三十层的碳纤维布,待加温固化后就得到了与实际外形轮廓一样的曲面。然后将其取下打磨,刮胶,并修整到我们需要的大小,模具才算完成。


       整个粘接过程中需要多次将蜂窝芯及铝蒙皮加温到250℉,金属材料受热易变形,整个蜂窝结构件也会随之变形,所以制作修理模具是必须的。平面蜂窝结构件可以使用变形小的平板作为模具;而弯曲的蜂窝结构件,在我们周围很难找到有相同弧度的模具,所以尽量是人工现场制作。前缘缝翼、后缘襟翼等大多数铝蜂窝结构件都是弯曲的,铝蜂窝结构变形就意味着改变机翼局部外形,进一步改变机翼升力方向,影响飞行安全。


       2、损伤蜂窝芯的去除


       去除损伤蜂窝芯也是很有讲究的,通过抽湿,烘干,尽可能的挽救未腐蚀的铝蜂窝芯。表层蒙皮非常薄弱,模具贴合在基准面(铝蒙皮)外部起加强作用。损伤的蜂窝芯也要分类取舍,将损坏的蜂窝芯分两部分逐个更换。局部较好的蜂窝芯通过灌注树脂腻子修复,固化在基准面(铝蒙皮)内部起加强作用;先去除严重损伤区域的蜂窝芯,粘接完新的蜂窝芯后,再对另一部分蜂窝芯(灌注了树脂腻子的蜂窝芯)进行更换。这样就可以将铝蜂窝结构件的变形降到很小。依次类推,将损坏的蜂窝芯分三部分或四部分逐个更换,还可以使铝蜂窝组件的变形降的更小。


       3、蜂窝芯的安装


       蜂窝芯的安装,就是用胶膜将蜂窝芯粘接到铝蒙皮内表面。胶膜是一种特殊的粘接剂,放在蜂窝芯与铝蒙皮之间,施加一定的压力和温度,蜂窝芯与铝蒙皮就牢固的粘接在一起了。为了保证有足够的外部压力,将模具和整个蜂窝结构组件一起装入一个特殊薄膜制成的袋子里面,用四个真空泵进行抽真空,袋子内的模具和整个蜂窝结构组件被压紧,解决了特殊曲面工件装夹的难题。粘接固化需要两小时250℉的恒温过程,可以用两个特殊设备——双区升温控制热补仪进行交叉控制实现。


       4、蜂窝芯的打磨


       更换的蜂窝芯一般来说比原始的蜂窝芯上表面蒙皮高。通常使用专用工具打磨去除多余的蜂窝芯到合适的高度,在结构修理手册中有两种蜂窝芯高度是可以接受的:一种是将蜂窝芯打磨至上蒙皮表面的高度,此时不需要填片,只安装补片即可;第二种是将蜂窝芯打磨至原始高度,然后在上表面蒙皮上安装填片和补片。通常优先采用第1种方法,因为可以充分利用蜂窝结构件周围的铝蒙皮表面作为标准,检测方便;只有更换蜂窝结构件边缘区域的蜂窝芯时才用到第二种方法。蜂窝芯的打磨一直都是结构修理中技术含量很高的手艺,特别是大面积蜂窝芯的打磨,蜂窝芯壁薄易损坏,需要操作者具有相当高超的技能和手感,并且还要结合标准尺不断的检验,打磨出来的蜂窝表面高度才会满足要求。只有蜂窝芯表面高度与蜂窝结构件轮廓高度一致,才能确保蒙皮补片的气动外形符合蜂窝结构件的气动外形,产生一致的升力。


       5、对粘接区域以及填片、补片磷酸阳极化处理


       粘接区域以及填片、补片的磷酸阳极化处理是非常重要的,它处理的好坏直接影响粘接质量。阳极化处理是用酸性介质使铝板表面发生电解腐蚀,增加表面的粗糙度,提高了粘接效果。目前,常用的是非槽式磷酸阳极化法(PANTA)。


       在待处理的 工件(铝板)表面用铝膜胶带围成堤坝,注入磷酸溶液形成磷酸池,两层纱布和一层不锈钢网浸入磷酸溶液中,纱布将待处理的工件和不锈钢网隔开,然后将待处理的工件和不锈钢网分别接通直流电源的正负极,便组成了一套简易的磷酸阳极化设备。它简单实用,易于全程观察,阳极化处理效果较好。容易出问题的是初始阶段,即待处理工件(铝板)的表面清洁。工件表面不仅有漆层、油脂、脏物,而且可能会有包铝层,它们对阳极化处理效果有很大的影响,这些都要用百洁布打磨清洁干净。


       清洁的标准是非常严格的——水膜测试,用去离子水不断冲刷清洁表面,冲刷后保证清洁工件表面的水膜30秒内不破裂,如果测试不通过,重新清洁工件表面,直至满意通过为止。瑕疵、清洁不好、指纹印或不锈钢网与工件相碰都会使阳极化处理的表面颜色突变,粗糙不匀,不仅难以提高粘接效果,反而使粘接界面发生电位腐蚀,加速了粘接面的脱胶、分层。


       其次是外部电源的电流控制,缓慢均匀增加电压从0到9.5~10伏,大约每分钟增加5伏。这时,阳极化的工件表面会有均匀的气泡产生;电压上升过快会烧蚀工件表面。待电流稳定后,保持9.5~10伏的电压12分钟。然后断电,撤下不锈钢网、纱布和磷酸并冲洗工件阳极化表面5分钟以上,断电和冲洗之间的时间间隔不能超过2.5分钟;否则,残留的磷酸溶液会腐蚀工件表面,削弱阳极化作用。冲洗干净后再晾干,用偏光镜检查阳极化效果,当观察到淡淡的紫色或黄绿色的表面时,工件就达到了满意的阳极化处理效果。


       6、粘接蒙皮补片


       磷酸阳极化处理过的铝板喷上粘接底漆后,就可以与蜂窝芯进行粘接了。在铝蒙皮补片的粘接过程中,还有一件材料——透气纱(BMS 5-121 TYPE1)起着致关重要的作用。透气纱安放在蜂窝芯和粘接胶膜之间,它是提供排气通道的。在安装铝蒙皮填片、补片时,蜂窝结构芯格小室内的空气被加热膨胀,如果不能及时的排出,必然会影响粘接效果,局部区域的蜂窝芯与蒙皮产生脱胶现象,甚至会导致粘接工作功亏一篑。在结构修理手册中没有提到此类现象,也没有给出解决方案,经过多方查证,才找到了这个薄薄的透气纱材料。粘接时,安放在蜂窝芯、胶膜和金属补片之间,交错排列的纤维组织提供了排气通道,固化时胶膜缓慢熔化,填充排气缝隙,与透气纱纤维混为一体,固化冷却后又起到了密封作用,彻底解决了铝蒙皮与蜂窝芯粘接效果不佳的难题。


       这些就是铝蜂窝结构粘接修理的一些主要步骤和注意事项。还有其他的基本工艺如蜂窝芯的切割、电热毯的均匀导热、热电偶的安放、真空压力的保持、工件表面的密封等方面,也有很多的技巧和经验,它需要我们在工作中不断的摸索和实践。在此,仅通过我们的经历,给大家一些工作上的参考,共同学习,共同进步,不断提高我们的工作技能和维修水平。

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关键词:瓦楞芯,铝蜂窝芯,永利集团网址

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