胶结及其在飞机制造中的应用..docxVIP

胶结在飞机制造中的应用胶接是航空飞行器结构中诸多连接方式的一种。它具有快速、便捷、节省能耗、降低成本、确保连接接头质量等许多优点。它不仅能连接金属、非金属, 而且还能连接陶瓷、复合材料。在当今各种飞行器高速发展的时代, 随着复合材料、碳素纤维产品的大量拥人航空飞行器的制造, 胶接这种连接方式将获得越来越多的应用、研究和发展。最初使用橡胶共混对热固性树脂进行改性, 但不适宜作为耐高温高性能胶粘剂基体树脂使用。近年来发展了用耐热性、力学性能良好的热塑性工程塑料(如聚醚讽、聚碳酸醋、聚醚醚酮和聚酞亚胺)用于增韧热固性树脂, 形成聚合物多相体系。研究表明, 多相体系的力学性能及热、电性能往往是由连续相决定的。不同的相结构,其体系的性能不同。因此,有效地控制体系的相结构便成为制备高性能复合材料基体树脂的重要的手段。航空用胶和粘性材料的主要种类:①航空结构用胶, 包括高强度、高弹性的热固化膜状胶和高强度的冷固化膏状胶②在胶、玻璃纤维和碳素纤维基础上胶复合体③铝聚合合成材料④特殊用途胶, 包括用于橡胶连接的热稳定胶⑤在铝箔基础上自胶材料( 保护膜式复盖层)1 航空结构用胶航空结构用的胶具有很高的强度和变形性能。这些胶的强度和弹性指标高。它们被用来制造由金属和复合材料制成的蜂窝状和层状的飞行器承力结构。用这些胶胶接的接头具有高的持久强度、抗振和抗裂稳定性、抗气侯因素和侵蚀介质作用的稳定性。这一类胶广泛地用于军用和民用飞机和直升机上。它既保证了胶接结构的可靠使用和高寿命, 又大大降低了结构的制造成本。2 胶复合体从1985年开始, 俄罗斯大力开展了长期不老化的胶复合体( 胶复合材料) 的研制工作。这种胶复合体(K M K ), 以高强度胶作为基质, 保证所要求的强度、变形和粘滞弹性等, 再以玻璃和碳素纤维( 包括高分子纤维丝) 或带作为填充物进行合成。这种胶复合体, 可以做成平面、单曲率和复杂曲率的曲面等形状, 也可制成蜂窝或多层结构的复合材料。它具有提高结构的强度、气密性、抗裂稳定性、减少结构制造工序、降低成本和重量等一系列优点。目前已广泛地用于现代的飞机、直升机、火箭的制造之中,成为世界上最有发展前景的复合材料之一:3 铝聚合合成材料随着胶复合体在现代航空结构制造中的广泛应用, 俄罗斯又着手研制了多层的铝聚合合成材料。这种多层的合成材料具有很高的可靠性和工作寿命。其中, 层的羚量、厚度、填充分层的构造、铝板的成份和表面状态都取决于对多层合成材料用途的需求。最典型的多层合成材料结构是3 层( 1 层铝板+ 2 层玻璃纤维板) 和5 层( 3 层铝板十2 层玻璃纤维板)。合成材料的各相异性性能是由板层不同的交叉安装来控制的。在合成材料中, 玻璃纤维板在一个方面上有近7 0% 的玻璃纤维, 而在与之垂直的方向上只有近3 0% 的玻璃纤维。有些材料中, 两个方向上的玻璃纤维皆为近5 0%。4 特殊用胶在研制的特殊用胶中, 热稳定胶被广泛地应用于航空发动机制造和测试, 专用技术产品、胶接热绝缘和热稳定的非金属材料( 包括陶瓷)、胶接磁导体和晶体等。热稳定胶一般能在30 0 ~ 3 5 0 ℃ (持久)及1 6 0 0 ℃ (短时) 保证胶接接头的工作特性, 表3列举了多种牌号热稳定胶的主要性能和用途。B K 一2 0 和B K 一ZOM 胶是用含碳甲硼烷的化合物处理过后多组元组合, 具有极高的强度和热稳定性。它们被用来胶接金属( 钢、钦合金) 和非金属( 玻璃板、石墨等)。热固化的B K一2 0 胶常被用来固定发动机结构中的端面接触密封装置。冷固化的B K -2 0M 胶则用于发动机试车台绝热和隔音装置的胶接修理。胶接形式有板- 板、板- 芯、多层板胶接及胶接点焊、胶铆等，胶接结构具有密封、减振、防止裂纹扩展的功能，能避免机械连接的应力集中，提高结构强度，改善结构的抗疲劳性能，提高结构的破损安全性能，改善结构表面的气动特性。夹层结构、复合材料等其他不同材料之间的结构胶接，能大幅度提高结构完整性和结构刚性，减轻结构质量，降低制造成本。现在胶黏剂除用于结构胶接外，还用于绝缘、耐蚀、导电、隔热、耐磨涂层、零件缺陷修补、断裂胶接、零件间密封，适用于金属、非金属和复合材料。图1 波音系列飞机结构胶接面积航空工业最初使用的胶黏剂为天然胶黏剂，随着酚醛和环氧树脂胶黏剂的发明问世，开始出现了金属结构胶接。在20 世纪40 年代中期，英国就开始使用Redux775 酚醛胶黏剂胶接金属结构件，50年代荷兰等国联合生产的F- 27 客机也采用了Redux775酚醛胶黏剂胶接金属结构件，60 年代英国的“三叉戟”民用客机应用Redux775 胶接的飞机表面积占全机结合面的67％。70 年代和80 年代由于环氧系列胶黏剂的研制成功、表面处理技术的进步，西方发达国家各大航空公司