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膠粘劑在航空航天工業上的應用(三)

   2021-08-30 840
核心提示:飛機制造工業率先研究和應用了金屬結構膠粘劑,也是結構膠粘劑的主要用戶。粘接一架波音747飛機和一架C-5A銀河(Lockheed C-5A)
  飛機制造工業率先研究和應用了金屬結構膠粘劑,也是結構膠粘劑的主要用戶。粘接一架波音747飛機和一架C-5A銀河(Lockheed C-5A)幾乎要用16200m2膠膜,其中一架波音747約耗用了3700m2膠膜、431kg聚硫密封膠和23kg硅橡膠密封劑。除了超音速飛機,由于表皮的高溫而限制了膠粘劑的應用外,飛機制造用的膠粘劑隨材料和工藝的改進,其需求量不斷增加,而且還會繼續增長。
  一架B-58“盜賊”(B-58 Hustler)戰略轟炸機所用的膠粘劑約300Kg;每架F-111戰斗機用膠約450Kg;每架波音727飛機則需膠2270Kg。隨著飛機的大型化,膠粘劑需要多樣化,由于對減輕重量和防止疲勞要求越來越嚴格,致使每架飛機粘接結構的比例日益增大。
  飛機制造也廣泛應用密封劑,尤其是密封油箱的聚硫密封材料。其他的應用是整流裝置和蜂窩夾層板邊緣及受壓接頭的密封。要求耐熱的部位,如靠近排氣管的噴管的密封要用有機硅密封劑。每架B-58“盜賊”轟炸機約有420m2的粘接鑲板,使主要結構加倍承受空氣動力負荷的機翼和油箱,幾乎都是粘接而成的。其結構包括了用剝離強度高、耐高溫性好的丁腈-酚醛膠粘劑粘接的金屬件和用環氧-丁腈膠粘劑粘接的鋁蒙皮蜂窩件。鋁和玻璃鋼蜂窩夾層結構都可用,形狀從扁平板變化到高度回轉的前緣。
  兩相丁腈-酚醛/環氧膠膜的出現及尼龍-環氧和丁腈-環氧膠的使用,有助于克服丁腈-酚醛膠膜的某些缺點,使單一膠粘劑能用于邊緣和蒙皮與蜂窩結構的粘接。飛機上粘執著的其他應用有:玻璃織物層壓件、芯塊拼合和芯-邊緣粘接,通常都用環氧-酚醛糊狀膠粘劑,因為它能發泡,填塞空穴,與蜂窩夾層結構邊緣接觸面積大。民用噴氣式飛機采用膠粘劑粘接水平和垂直、機翼板、副翼和指示器、錐形尾翼裝配件和頭部雷達天線罩。
  PABST規劃說明了在中、短程噴氣式飛機中應用結構膠粘劑的實際價值。
  (1)直升機旋翼直升機的旋轉翼片初是用木層壓板制成的,然而,由于不能承受大的疲勞應力和耐候性差,所以翼片工作不長時間就得更換。從50年代初期起,旋轉翼片已用結構膠膜使鋁或玻璃纖維層壓而成。目前旋轉翼片完全是粘接的,并包括外表皮層壓板與內板,輕質芯材與縱向翼梁的粘接,過去,翼片只能使用50-100h,現在能安全飛行2000h以上,還可重新返修。旋轉翼片用的膠粘劑必須具有以下特性:
  ①必須耐鹽霧、耐高溫、承受靜態的循環疲勞應力;
  ②耐蠕變;
  ③金屬-金屬和蜂窩夾層結構的剝離和剪切強度都要高;
  ④適用期長,22oC(不是冷藏)下為30天;
  ⑤固化溫度可變性。
  (2)歐洲空中客車這種飛機是由許多歐洲航空公司聯合制造的,每個公司制造不同型號的飛機。1984年9月泛美航空公司聲稱購買28架這種新型噴氣式飛機。
  在航天工業上應用
  愛潑斯坦(Epstein)詳細論述了膠粘劑的航天工業上的應用。在載人和無人的飛船上膠粘劑都有廣泛的應用。用膠粘劑來制造部件、組件或將零部件固定在飛船上。下面列舉一些代表性的應用:
  (1)天線(各種零件);
  (2)致冷板(保持電子元件的工作溫度);
  (3)容器;
  (4)蓋板;
  (5)檢測器;
  (6)裝置和備件;
  (7)防熱層(用于重返大氣層);
  (8)沖擊/振動阻尼器;
  (9)發射裝置零件(火箭發動機、引擎、噴管、噴管加長、屏蔽板和絕緣材料);
  (10)固定板支撐設備用;
  (11)多層電路板;
  (12)電子元件和組合件;
  (13)工作臺(正旋和反旋);
  (14)主要構件(加撐桿、圓柱形構件、圓錐形構件、框架等);
(15)散熱器(控制溫度用);
  (16)反光鏡(控制溫度用);
  (17)傳感器;
  (18)太陽能電池;
  (19)隔熱材料;
  (20)接線(配置、連接、固定)。
 
   1、航天工業的應用:用于耐超高超低溫的條件下如衛星、火箭及宇宙飛船上,主要是有機硅、聚酰亞胺和聚亞胺膠等,分解溫度在+400-6000C。例1、阿波羅飛船的耐熱膠采用酚醛—環氧復合膠;超低溫膠采用聚氨酯和有機硅膠。例2、航天飛機的密封膠用氰基硅氧烷膠。
  2、航空工業的應用:飛機的結構膠主要用于金屬結構和蜂窩結構材料。
  (1)膠接點焊:
  配方一、環氧—聚硫膠
  618#(E-51)100  液體聚硫橡膠15  低分子量聚酰胺10  二氰二胺8  
  609稀釋劑5   2#SiO2 3
  在1200C固化4H,耐溫范圍-60-1000C,主要用于鋁合金膠接點焊。剪切強度,室溫23.4MPa;1000C 13.5 MPa;-600C, 12.0 MPa。
  配方二、環氧—聚硫膠
  618# 100 液體聚硫橡膠20  間苯二胺13 二乙烯三胺1 
  鄰苯二甲酸二丁酯15  滑石粉40
  在800C固化3H,棕色粘稠液體,δ剪切,室溫18.5MPa;600C 18.0 Mpa;-600C, 20.7 Mpa.
  (2)密封:在密封部位常用聚硫膠和有機硅膠。
 









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