一、前言
當今世界科技發展迅猛,真真應驗了當年馬克思的預言:“20世紀后期的技術進步一天等于20年”。無論是哪個方面只要提出需要的產品似乎都能很快的問世。但是無論什么產品能符合使用要求、滿足設計規定順利的制造出來,均是建立在成熟的、可靠的、穩定的工藝技術基礎之上,舍此,一切產品的設計都將可能成為空想。
蜂窩復合材料產品的問世是鑒于顧客使用的這種特殊要求:具備較高的強度、剛性和足夠的韌性,并兼備輕質、耐侯、環保、可靠。而所有這一切的成功是建立在我們穩定可行而又可靠的制造工藝技術的基礎之上。
二、鋁蜂窩復合板材工藝技術的研究與分析
1.鋁蜂窩復合板材的結構特征分析
原本比較軟薄的兩層鋁板(通常面板采用1mm厚度,背板根據使用場合可以采用1.0~0.5mm厚度)和鋁蜂窩芯,經過復合膠結形成復合板材后,具備了滿意的抗剪、抗彎強度和優良的剛性,與采用單鋁板結構,要求達到同樣的強度和剛性,其材料(厚度)消耗至少需要增加3~5倍。因此,根據設計原理的分析,這種特殊性能的優化和提升,關鍵是源于著里面的兩層膠結層的緊固作用,產生了桁格薄壁結構效應。
2.膠結性能分析與工藝技術對策
(1)黏結劑的選擇分析
①目前國內外技術狀態中黏結劑熱環境強度均存在下降的情況,約下降50%。因此結構設計避免高溫環境下的無謂附加載荷是需引起重視。
②膠結層的膠料確實有少數企業采用膠膜復合的情況。但是經過理論分析和大量的實踐考證,確認此種復合技術存在較大的技術缺陷和使用風險:可逆性缺陷、耐候性缺陷和抗紫外風險。
蜂窩板塊復合技術研究
復合技術是將兩層薄鋁板與蜂窩芯格黏結成一件整體的、力學性能滿足設計要求的、表面質量符合要求的蜂窩復合板塊。經過分析,必須具備壓力成型技術以保證板面緊貼和產品必要的平面度。
壓力復合可以分為熱壓復合加壓和冷壓復合加壓兩種,對于如何加壓以及加壓量的分析又引伸出平面板型加壓和異形板型(L形、U形、S形、弧形和雙曲形)加壓的情況或狀態處理。同時除了熱壓加壓可以引用國內外現成技術,采用木工家具熱壓設備(進行適用性改進)外,冷壓加壓的研究是在初期投入主要精力研究的方面。
(2)異形板型(L形、U形、S形、弧形和雙曲形)復合技術研究
形板塊的復合在真空復合設備上進行,僅需制造V形下模予以解決,效果極佳,當然也可以直接在真空復合臺面上進行,需加直角支撐架,效果良好;
U形板塊的復合存在鈑金誤差對復合的干涉,一般情況下當尺寸在1000mm左右或以上時,由于加工固有誤差存在超過復合允許誤差值的情況幾率比較大。
S形、弧形板塊的復合,采用模具真空復合處理,對于模具僅需考慮收放復合板塊的回彈系數即可;
三、產品缺陷分析與返修技術分析
1.蜂窩復合板主要缺陷狀態和成因分析
(1)一般情況下的缺陷簡析
任何產品都會由于設計原因、原材料變化、操作原因等因素控制失誤,引發產品異常,也即質量缺陷。蜂窩復合板同樣存在這種風險。所以必須控制與質量相關的各類因素保證產品的優良,滿足使用要求。
①存在一種與性能相關的缺陷,就是空殼現象。產生的原因有員工操作因素:真空壓力控制失當、清潔處理局部不到位、涂布膠水漏空、初步固化時間(>7h)不足就下板、鋁板原材料本身的波紋缺陷而產品較薄復合后的剛性小于板材本身固有彈性應力(通常存在于鋼質材料產品)等等,這些問題在生產過程依靠上述的監控和檢驗體系就完全可以發現并及時處置;
②上述所示的鼓包在常規檢驗中未能發現,而在使用過程的應力(機械的或熱力的)作用下發生局部開膠,這種狀態缺陷的成因比較復雜,經分析有產品結構設計原因(例如前面2.3.3.2 b所言U形結構)、交付周期過緊致使在初固化1~2天內交貨,此過程的搬運/安裝引力造成內部微損,以致在進一步應力作用下發展成明示缺陷。
2.缺陷修復技術和使用性
(1)返修方案
采用背面鉆孔注膠,重力壓平矯正方法。
(2)操作規定
①首先對返修工作場地,尤其是模板進行清潔處理,清除異物;
②對卸下需返修的板塊進行背面鉆孔,注意鉆孔區域應為面板鼓包對應的背板處,孔距10~15mm,孔徑4 mm左右。還需注意鉆孔過程板塊存放面應保證無異物,排除壓損產品面板;
③清潔處理模板和板塊,清除鉆孔切屑和其它異物;
④將板塊面板向下放置于已經清理干凈的模板上,要求放平放正;
⑤向背板所鉆小孔注膠(一般可以用注射器加壓注膠),注意膠料是已經按照規定配置的攪拌均勻的膠料,注膠達到背板下面即可(即注膠到比復合板塊背板表面略低1mm);
⑥清除背板面上可能的沾染的余膠后復上牛皮紙或塑料薄膜,要求復平;
⑦在鼓包區返修補膠處加壓,保證達到面板與模板緊緊貼平;
⑧保壓固化時間不小于8小時;
⑨卸壓后取板,并檢查面板校平情況滿意后,清除貼的牛皮紙等,清潔處理干凈。
四、結束語
經過了十年的不斷完善與改進,已經穩定,而且也已經被一些后起企業普遍采納。對于此項工藝技術的進一步的改進與提升。例如自動配比攪拌工藝,目前的市場供應設備存在配比欠準確的缺陷,將流量控制技術改進為稱重控制技術的參數控制辦法,以解決高黏度流體的沉積失流和比重配比失調的難題。