复材口盖类零件无余量包覆玻璃布技术研究

复材口盖类零件无余量包覆玻璃布技术研究

陈光

哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150066

摘要：目前，航空铝合金的需求量也在不断增加，因此对铝、镁等金属材料的无余量涂覆的研究就显得尤为重要。由于目前我国的铝及镁合金的市场价格较高，而且在生产过程中，需要大量的人工劳动，所以就造成了许多的浪费现象，而玻璃布作为一种新型的复合结构的布艺，它不仅可以减少手工劳作的消耗，还能提高产品的质量和性能。

关键词：复材口盖类零件；无余量包覆；玻璃布技术

引言

玻璃布是由一层玻璃纤维的薄片经压制成的一个平面，具有良好的机械强度和耐热性，并且表面光洁，耐腐蚀，可与基体结合紧密，可用于制造各种复杂曲面。玻璃布作为无源器件，它有耐高温，抗冲击，抗辐射等特性，并且很好的实现了轻量化，降低成本，是目前世界上最有前途的无源器件之一。

一、国内外发展现状

在国外，玻璃布的制造技术已经非常成熟，而国内的玻璃布的生产还处于起步阶段，主要是引进和吸收欧美国家先进的技术和设备，但是由于我国的国情，不能照搬他国的经验，所以导致了玻璃布的价格昂贵，而在国际上，玻璃布的需求量很大，但又没有得到很好的满足与应用。因此，造成了现在的局面，国产化率很低，而且还受到很多限制，只能通过进口来解决。目前，玻璃布行业的发展也是突飞迅速，从最初的简单化、功能化，到如今的智能化，高科技等，玻璃布的要求也是不断提高，这使得光学的领域发生了巨大的变化:1.高光照明的需要；2.节能环保的理念；3.高效率的自动化系统的使用；4.大范围的采用高性能的材料和新型的加工方法。这些理论研究都促使着现代的激光技术的出现与发展[1]。

二、玻璃布理论基础

光学玻璃是由一层或多层由原子构成的具有高聚物的薄膜材料，它可以在光线的照射下直接曝光到透明的表面；而在光的作用下，由于其折射率与反射率的不同而产生了散射现象，从而导致了光的强度和色相的变化；同时，玻璃中的分子也会发生能级跃迁，形成类似于原子核的核外电子云团的状态并向外界释放能量。玻璃布的基本结构是由单层单晶硅片、多晶硅片以及层叠的纳米薄壁纸板组成。玻璃布是一种具有高透光性的光学材料，在可见光的照射下，能够吸收光线中的能量而被反射，从而达到提高光的利用率的作用；同时，由于其表面的化学性质，使玻璃布的折射率较低，因此，可以在一定程度上增加玻璃的透射透过率。玻璃纤维的优缺点:优点:相比于其他两种薄膜，无余型的优势明显，即透明性好，耐候性强，耐高温，抗疲劳，不需要特殊的处理和加工。但是它的劣势也很显著，如易受外界环境影响，如浸渍时间长，易吸湿，易老化等[2]。

三、复材口盖类零件无余量包覆玻璃布技术

现代工业中，随着玻璃布制造技术的不断进步，其生产规模也在逐步扩大，产量和产品质量的提高使得对玻璃布的需求量日益增加，而作为世界第一大产业的无余量成膜，以其具有高耐热性、低辐射性等特点，在汽车、航空等领域得到了广泛的应用；而由于其良好的综合性能，已被大量用于飞机零部件的非对称喷涂，如发动机罩、行李舱罩以及大型储气罐的非标准件，但其使用寿命较短，且易出现高温烧结，因此对其性能的要求较高。

（一）玻璃布的制备工艺

由于玻璃布的生产成本较高，因此在实际的工业制造过程中，一般都采用真空镀膜法、熔融滴定及喷雾干燥法来制备玻璃布。

1.真空镀膜法 ，该方法是将一个或多个金属板片通过喷涂的方式沉积在被镀材料表面，然后再经过热处理的方法去除多余的非离子态的玻璃粒子。该方法的优点是工艺简单，设备少，易于控制，可用于大规模的工业化批量生产。缺点是镀膜后的薄膜容易脱落，对环境有一定的污染；还有一种情况，当使用真空蒸发源作为蒸发源时，会产生大量的废气和废水，对空气的洁净度有很严重的影响；此外，如果溅出来的气体浓度较大还会破坏大气中的悬浮物，造成空气污染。2.熔融滴定及喷雾干燥法， 熔融滴定和喷雾干燥法是目前应用最广泛的两种制备玻璃布的方法，它主要的原理是利用熔体的熔化所具有的动能，使液态的基材瞬间融化，从而获得均匀的三维空间结构，并将其固定在需要的位置上[3]。

（二）工艺流程

热塑性制造工艺是一种以玻璃为原材料，通过加热或加压，使玻璃熔融在液态或半固态环境形成的成型加工方法。热塑性成型的原理是将温度控制在一定温度的模具中进行注塑，使熔融的玻璃流到型腔的外面部位，然后经过冷却后，再与型腔内的空气交换，从而得到所需的截面形状。

工艺流程:(1)先将保温板和铝箔一起打孔，再把保温板和铝箔按一定比例混合均匀，最后用注射压力机注入挤压的金属液，把塑料块放入其中，并对其施加预应力，使其变形，以保证其强度。(2)先用喷嘴把铝箔的表面覆盖一层聚氯乙烯薄膜，再加入聚氯乙烯的助剂，并对它们进行预处理，让它的性能达到最佳。之后再用喷嘴将聚氯乙烯的膜层从里面喷射出来，接着用砂轮压入，让它的硬度保持最好，防止因为高温而造成的裂纹。

（三）试验原料与设备选型

试验用的玻璃布需要有足够的抗压强度和耐磨性，同时，还要具有较高的抗压和耐热性，因此在制备玻璃布时，一般选用的原料为水溶性的聚氨酯。

聚氨酯的合成过程是将物料加入到反应釜中，通过搅拌使溶液均匀化，然后再与配好的助剂混合，最后在真空下进行固化，得到所需的产品后，再经过干燥、筛分等步骤即可制得所需的玻璃布。本课题主要研究的是无余量包覆的聚氨酯的生产工艺，该方法是以水作为溶剂，辅以丙酮为洗涤剂，先将涂料放入体系中，随后洗涤，脱去异氰酸，脱去缩合，过滤后，再使用蒸馏法除去异氰酸，再用重铬酸钠作洗涤液，用重铬酸盐处理过的聚合物清洗掉喷涂的零件表面，最终制成合格的玻璃布。本试验的原料均为水性粉末，由于此制件的吸湿性比较强，所以可以采用的辅助试剂是无水乙醇。

（四）测试试验

将装有玻璃布的“飞行器”放置于无余量的环境中，通过一定的时间间隔，观察其表面的形貌，并记录数据，然后将收集的数据进行处理，分析其内在规律，最终得到一个合理的测试结果。

在测试过程中，首先要对所要测试的对象和范围有初步的认识和了解，其次对玻璃布的内部结构以及性能参数的测定；最后根据玻璃的特性选择合适的温度来控制其热膨胀系数，使之达到最佳的热平衡状态。在试验的开始阶段，先用肉眼观测玻璃的外观、颜色、大小等，再测量出所需要的数值后，输入到计算机当中，计算出相应的热辐射值，并把这个值作为参考，得出正确的试验结论。在试验的后期阶段，我们可以使用TCRD-200型的电子散热器来模拟实际的高温条件，当温度超过设定的区间时，就会发出警报，提醒工作人员，及时采取措施，避免不必要的损失与伤害。

结语

综上所述，在航空复材领域中，铝合金是一种非常重要的材料，在航天航空、军事等各个方面都具有很大的应用价值。但是目前我国的铝乃其合金的热塑性加工问题比较突出，而玻璃布的存在使其成为了最主要的热处理工艺，因此本文就针对铝及钢的易压性进行了研究，并对铝及钢的无余量涂覆玻璃布的缠绕方式和性能做了详细的分析研究。

参考文献：

[1]孙福瑞，陈泽明，李博弘，曹先启，王伟，王超.一种新型自粘高温环氧树脂与无碱玻璃纤维布润湿性能表征与评价[J].化学与粘合，2022，44(01):18-21.

[2]李斐婕，马文博，程建国.硫化条件对夹布类空气导管性能的影响[J].特种橡胶制品，2021，42(06):30-32+34.

[3]陈勇，唐国坊，杨涛.覆铜板板材棕化耐热性研究[A].中国电子材料行业协会覆铜板材料分会、中国电子电路行业协会覆铜板分会:中国电子材料行业协会覆铜板材料分会，2021:7.