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粘接技术在军事装备中的应用前景分析
2013-07-08 17:49:39   作者:   来源:   评论:0 点击:

 

  粘接技术是利用胶粘剂将两种或两种以上同质或者异质的制件(或材料)连接在一起或获取特殊表面层的技术。胶粘剂是一种固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质。它是一类古老而又年轻的材料,早在数千年前,人类的祖先就已经开始使用胶粘剂。到上世纪初,合成酚醛树脂的发明,开创了胶粘剂的现代发展史。合成胶粘剂综合性能好,可实现对材质不同的重金属与非金属之间的有效粘接,因此在越来越多的领域代替了机械连接,从而为各行业简化工艺、节约能源、降低成本、提高经济效益提供了有效的途径。胶粘剂粘接的物件具有结构质量轻、表面光滑、应力集中小、密封性好、粘接强度高等优点,已经在军事装备中得到了广泛的应用。

 

  2、胶粘剂种类及粘接技术特点

 

  胶粘剂按化学成分可分为有机胶粘剂和无机胶粘剂,有机胶粘剂又分为合成胶粘剂和天然胶粘剂。合成胶粘剂有树脂型、橡胶型、复合型等;天然胶粘剂又分为动物、植物、矿物、天然橡胶等胶粘剂;无机胶粘剂按化学组分有磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、硼酸盐等多种。

 

  粘接连接方法与传统的连接方法相比有其独特的优点,是其他连接方法所无法代替的。

 

  近年来,粘接技术之所以发展较快,应用更加广泛,主要是其与铆接、焊接、螺纹联接等方法相比具有轻质性、耐温性、粘接无破坏性、低污染性等诸多优点。

 

  3、粘接技术在军事装备中的应用

 

  粘接技术不仅具有轻质性、粘接无破坏性、低污染性等特点,而且通过合理的工艺性设计能够适应高温、高压、低温、腐蚀、辐射、沙尘、盐雾等恶劣的军事环境,因而在军事领域应用广泛。首先,军事装备中多采用粘接技术代替以前的铆接、焊接和螺栓联接,可以减轻军事装备自重,减少接头的应力集中,从而达到提高运行安全性和降低制造成本的目的。其次,胶接技术具有工艺简单、生产成本低、效率高、工作强度小等优点,在军事装备制造、战场抢修中也得到了广泛的应用。

 

  在军用机械中的应用

 

  粘接技术在发动机缸体等重要零部件裂纹、橡胶密封圈和磨损零部件的粘接、轴类及螺纹配合件松动的固持和平面与管接头泄漏的密封等方面已经得到了广泛的应用,并取得了较明显的经济效益。

 

  1、粘接技术概述

 

  粘接技术是利用胶粘剂将两种或两种以上同质或者异质的制件(或材料)连接在一起或获取特殊表面层的技术。

 

  胶粘剂是一种固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质。它是一类古老而又年轻的材料,早在数千年前,人类的祖先就已经开始使用胶粘剂。到上世纪初,合成酚醛树脂的发明,开创了胶粘剂的现代发展史。合成胶粘剂综合性能好,可实现对材质不同的重金属与非金属之间的有效粘接,因此在越来越多的领域代替了机械连接,从而为各行业简化工艺、节约能源、降低成本、提高经济效益提供了有效的途径。胶粘剂粘接的物件具有结构质量轻、表面光滑、应力集中小、密封性好、粘接强度高等优点,已经在军事装备中得到了广泛的应用。

 

  2、胶粘剂种类及粘接技术特点

 

  胶粘剂按化学成分可分为有机胶粘剂和无机胶粘剂,有机胶粘剂又分为合成胶粘剂和天然胶粘剂。合成胶粘剂有树脂型、橡胶型、复合型等;天然胶粘剂又分为动物、植物、矿物、天然橡胶等胶粘剂;无机胶粘剂按化学组分有磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、硼酸盐等多种。

 

  粘接连接方法与传统的连接方法相比有其独特的优点,是其他连接方法所无法代替的。

 

  近年来,粘接技术之所以发展较快,应用更加广泛,主要是其与铆接、焊接、螺纹联接等方法相比具有轻质性、耐温性、粘接无破坏性、低污染性等诸多优点。

 

  3、粘接技术在军事装备中的应用

 

  粘接技术不仅具有轻质性、粘接无破坏性、低污染性等特点,而且通过合理的工艺性设计能够适应高温、高压、低温、腐蚀、辐射、沙尘、盐雾等恶劣的军事环境,因而在军事领域应用广泛。首先,军事装备中多采用粘接技术代替以前的铆接、焊接和螺栓联接,可以减轻军事装备自重,减少接头的应力集中,从而达到提高运行安全性和降低制造成本的目的。其次,胶接技术具有工艺简单、生产成本低、效率高、工作强度小等优点,在军事装备制造、战场抢修中也得到了广泛的应用。

 

  3.1在军用机械中的应用

 

  粘接技术在发动机缸体等重要零部件裂纹、橡胶密封圈和磨损零部件的粘接、轴类及螺纹配合件松动的固持和平面与管接头泄漏的密封等方面已经得到了广泛的应用,并取得了较明显的经济效益。

 

  该胶粘剂能满足导弹弹头碳-碳复合材料高温、高强度的粘接要求。而采用酚醛-有机硅-丁腈-石棉体系制备的结构胶粘剂,加入酚醛树脂固化促进剂后使胶粘剂能够中温(130℃)固化,提高了胶粘剂的力学性能和耐热性能。其瞬间耐热可达900℃,常温剥离强度可达1.7kn/m,可用于导弹弹头碳-碳复合材料的自粘或与金属材料的粘接。

 

  3.4在军用飞机中的运用

 

  3.4.1飞机制造

 

  现役飞行机身、机翼外蒙皮采用厚度为1.5mm以下的铝合金板材,有的仅0.4mm~0.8mm厚,铆接薄蒙皮比较困难。采用胶接技术,不仅可以克服铆接薄皮引起的变形、铆钉划窝造成的整体强度损失,减少工装、缩短装配周期,而且增加了结构的抗腐蚀性、耐疲劳特性以及破损安全性。

 

  胶粘剂用于飞机的各部位粘接,可取代铆钉连接,降低飞机自重。

 

  歼八机上使用SY-14胶粘剂胶接蜂窝夹层结构;军用直升机尾翼、平尾、垂尾、方向舵等采用J-89、J-99胶粘剂粘接共90M2的胶接结构,采用粘接技术可取代约50万件铆钉;而Boeing 747飞机的胶接面积更是高达3000余平方米。

 

  3.4.2应急抢修

 

  飞机构件在鸟撞、雷击、弹伤以及维护或操作不当等情况下,非常容易发生以冲击损伤为主的各种结构破坏,如分层、裂纹、缺口、破孔和断裂等。这些损伤会显著降低复合材料的静、动态承载性能,严重时会直接威胁飞机的飞行安全。

 

  美国罗宾逊空军基地软件中心、澳大利亚皇家空军航空研究实验室和加拿大国防部等单位较早研究复合材料胶接修补飞机结构技术,并已经成功地将碳纤维、硼纤维增强聚合物基复合材料及其技术应用于C-141(机体)、C-141B(武器系统)、C-130(大力神)、Mirage(幻影)、F-11、B-1、P-3(猎户座)等军机。

 

  我国首次具有演示验证性质并采用复合材料修理金属飞机结构的修理实践是于1999年7月在沈飞公司进行的海军航空兵某部1架长期驻守沿海机场的歼八I型飞机的修理。该机由于在沿海长期服役,2个水平尾翼有多处腐蚀损伤。飞机受损材料为LC9铝合金,相当于国外的7075-T6,修理使用的补片是碳/环氧复合材料,纤维是BORON 5521,胶粘剂为美国CYTEC公司的FM73。

 

  4结束语

 

  由于粘接技术具有适应性强、应用范围广、轻质性、低污染性等突出优点,正日益受到人们的重视,在材料科学领域已经发展成为独立的分支。适逢现代武器装备一体化、轻型化趋势,粘接技术在武器装备的粘接中会表现出更大的优势,粘接技术在未来军事领域中必定会发挥出更大的作用。

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