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粘接技術在軍事裝備中的應用前景分析
2013-07-08 17:49:39   作者:   來源:   評論:0 點擊:

 

  粘接技術是利用膠粘劑將兩種或兩種以上同質或者異質的制件(或材料)連接在一起或獲取特殊表面層的技術。膠粘劑是一種固化后具有足夠強度的有機或無機的、天然或合成的一類物質。它是一類古老而又年輕的材料,早在數千年前,人類的祖先就已經開始使用膠粘劑。到上世紀初,合成酚醛樹脂的發明,開創了膠粘劑的現代發展史。合成膠粘劑綜合性能好,可實現對材質不同的重金屬與非金屬之間的有效粘接,因此在越來越多的領域代替了機械連接,從而為各行業簡化工藝、節約能源、降低成本、提高經濟效益提供了有效的途徑。膠粘劑粘接的物件具有結構質量輕、表面光滑、應力集中小、密封性好、粘接強度高等優點,已經在軍事裝備中得到了廣泛的應用。

 

  2、膠粘劑種類及粘接技術特點

 

  膠粘劑按化學成分可分為有機膠粘劑和無機膠粘劑,有機膠粘劑又分為合成膠粘劑和天然膠粘劑。合成膠粘劑有樹脂型、橡膠型、復合型等;天然膠粘劑又分為動物、植物、礦物、天然橡膠等膠粘劑;無機膠粘劑按化學組分有磷酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽等多種。

 

  粘接連接方法與傳統的連接方法相比有其獨特的優點,是其他連接方法所無法代替的。

 

  近年來,粘接技術之所以發展較快,應用更加廣泛,主要是其與鉚接、焊接、螺紋聯接等方法相比具有輕質性、耐溫性、粘接無破壞性、低污染性等諸多優點。

 

  3、粘接技術在軍事裝備中的應用

 

  粘接技術不僅具有輕質性、粘接無破壞性、低污染性等特點,而且通過合理的工藝性設計能夠適應高溫、高壓、低溫、腐蝕、輻射、沙塵、鹽霧等惡劣的軍事環境,因而在軍事領域應用廣泛。首先,軍事裝備中多采用粘接技術代替以前的鉚接、焊接和螺栓聯接,可以減輕軍事裝備自重,減少接頭的應力集中,從而達到提高運行安全性和降低制造成本的目的。其次,膠接技術具有工藝簡單、生產成本低、效率高、工作強度小等優點,在軍事裝備制造、戰場搶修中也得到了廣泛的應用。

 

  在軍用機械中的應用

 

  粘接技術在發動機缸體等重要零部件裂紋、橡膠密封圈和磨損零部件的粘接、軸類及螺紋配合件松動的固持和平面與管接頭泄漏的密封等方面已經得到了廣泛的應用,并取得了較明顯的經濟效益。

 

  1、粘接技術概述

 

  粘接技術是利用膠粘劑將兩種或兩種以上同質或者異質的制件(或材料)連接在一起或獲取特殊表面層的技術。

 

  膠粘劑是一種固化后具有足夠強度的有機或無機的、天然或合成的一類物質。它是一類古老而又年輕的材料,早在數千年前,人類的祖先就已經開始使用膠粘劑。到上世紀初,合成酚醛樹脂的發明,開創了膠粘劑的現代發展史。合成膠粘劑綜合性能好,可實現對材質不同的重金屬與非金屬之間的有效粘接,因此在越來越多的領域代替了機械連接,從而為各行業簡化工藝、節約能源、降低成本、提高經濟效益提供了有效的途徑。膠粘劑粘接的物件具有結構質量輕、表面光滑、應力集中小、密封性好、粘接強度高等優點,已經在軍事裝備中得到了廣泛的應用。

 

  2、膠粘劑種類及粘接技術特點

 

  膠粘劑按化學成分可分為有機膠粘劑和無機膠粘劑,有機膠粘劑又分為合成膠粘劑和天然膠粘劑。合成膠粘劑有樹脂型、橡膠型、復合型等;天然膠粘劑又分為動物、植物、礦物、天然橡膠等膠粘劑;無機膠粘劑按化學組分有磷酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽等多種。

 

  粘接連接方法與傳統的連接方法相比有其獨特的優點,是其他連接方法所無法代替的。

 

  近年來,粘接技術之所以發展較快,應用更加廣泛,主要是其與鉚接、焊接、螺紋聯接等方法相比具有輕質性、耐溫性、粘接無破壞性、低污染性等諸多優點。

 

  3、粘接技術在軍事裝備中的應用

 

  粘接技術不僅具有輕質性、粘接無破壞性、低污染性等特點,而且通過合理的工藝性設計能夠適應高溫、高壓、低溫、腐蝕、輻射、沙塵、鹽霧等惡劣的軍事環境,因而在軍事領域應用廣泛。首先,軍事裝備中多采用粘接技術代替以前的鉚接、焊接和螺栓聯接,可以減輕軍事裝備自重,減少接頭的應力集中,從而達到提高運行安全性和降低制造成本的目的。其次,膠接技術具有工藝簡單、生產成本低、效率高、工作強度小等優點,在軍事裝備制造、戰場搶修中也得到了廣泛的應用。

 

  3.1在軍用機械中的應用

 

  粘接技術在發動機缸體等重要零部件裂紋、橡膠密封圈和磨損零部件的粘接、軸類及螺紋配合件松動的固持和平面與管接頭泄漏的密封等方面已經得到了廣泛的應用,并取得了較明顯的經濟效益。

 

  該膠粘劑能滿足導彈彈頭碳-碳復合材料高溫、高強度的粘接要求。而采用酚醛-有機硅-丁腈-石棉體系制備的結構膠粘劑,加入酚醛樹脂固化促進劑后使膠粘劑能夠中溫(130℃)固化,提高了膠粘劑的力學性能和耐熱性能。其瞬間耐熱可達900℃,常溫剝離強度可達1.7kn/m,可用于導彈彈頭碳-碳復合材料的自粘或與金屬材料的粘接。

 

  3.4在軍用飛機中的運用

 

  3.4.1飛機制造

 

  現役飛行機身、機翼外蒙皮采用厚度為1.5mm以下的鋁合金板材,有的僅0.4mm~0.8mm厚,鉚接薄蒙皮比較困難。采用膠接技術,不僅可以克服鉚接薄皮引起的變形、鉚釘劃窩造成的整體強度損失,減少工裝、縮短裝配周期,而且增加了結構的抗腐蝕性、耐疲勞特性以及破損安全性。

 

  膠粘劑用于飛機的各部位粘接,可取代鉚釘連接,降低飛機自重。

 

  殲八機上使用SY-14膠粘劑膠接蜂窩夾層結構;軍用直升機尾翼、平尾、垂尾、方向舵等采用J-89、J-99膠粘劑粘接共90M2的膠接結構,采用粘接技術可取代約50萬件鉚釘;而Boeing 747飛機的膠接面積更是高達3000余平方米。

 

  3.4.2應急搶修

 

  飛機構件在鳥撞、雷擊、彈傷以及維護或操作不當等情況下,非常容易發生以沖擊損傷為主的各種結構破壞,如分層、裂紋、缺口、破孔和斷裂等。這些損傷會顯著降低復合材料的靜、動態承載性能,嚴重時會直接威脅飛機的飛行安全。

 

  美國羅賓遜空軍基地軟件中心、澳大利亞皇家空軍航空研究實驗室和加拿大國防部等單位較早研究復合材料膠接修補飛機結構技術,并已經成功地將碳纖維、硼纖維增強聚合物基復合材料及其技術應用于C-141(機體)、C-141B(武器系統)、C-130(大力神)、Mirage(幻影)、F-11、B-1、P-3(獵戶座)等軍機。

 

  我國首次具有演示驗證性質并采用復合材料修理金屬飛機結構的修理實踐是于1999年7月在沈飛公司進行的海軍航空兵某部1架長期駐守沿海機場的殲八I型飛機的修理。該機由于在沿海長期服役,2個水平尾翼有多處腐蝕損傷。飛機受損材料為LC9鋁合金,相當于國外的7075-T6,修理使用的補片是碳/環氧復合材料,纖維是BORON 5521,膠粘劑為美國CYTEC公司的FM73。

 

  4結束語

 

  由于粘接技術具有適應性強、應用范圍廣、輕質性、低污染性等突出優點,正日益受到人們的重視,在材料科學領域已經發展成為獨立的分支。適逢現代武器裝備一體化、輕型化趨勢,粘接技術在武器裝備的粘接中會表現出更大的優勢,粘接技術在未來軍事領域中必定會發揮出更大的作用。

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