碳纤维复合材料弹翼的质量控制

  碳纤维环氧复合材料弹翼的质量一直是大家关注的问题,所以对复合材料弹翼产品在生产过程中,各道工序、各个环节的质量控制十分重要。

  碳纤维环氧复合材料弹翼在预研工作阶段,主要解决了复杂构件的模具设计与制造、弹翼成型的工艺方法以及通过了静力考核试验。由于研制经费和周期的限制,还有许多技术问题尚未解决。如弹翼主接头的尺寸配合公差,包括弹翼接头连接孔的公差;各道工序的定位基准问题;弹翼水平测量点、弹翼的胶接质量等问题尚未彻底解决。经过几年的努力已取得了积极成效,生产过程中的各个环节得到有效控制,弹翼产品的质量逐年稳定提高。

  弹翼是导弹的主承力结构件,必须具有足够的强度和刚度。在海防导弹上采用碳纤维环氧复合材料作为重要的结构件,其产品质量不能忽视。包括弹翼主接头在内的多桁条变厚度的碳纤维环氧骨架是采取整体铺层工艺,模压为一体,与两片双曲面碳纤维环氧蒙皮采用高强中温固化结构胶组合胶接而成型,所以整个碳纤维环氧复合材料弹翼具有结构特点。

  弹翼是双曲面形,厚薄不一致,主接头最厚部位55mm,尾段部位最薄其厚度仅为3mm。厚度的差异给铺层工艺、固化工艺参数的确定和控制以及产品胶模均带来一定的难度。对于弹翼在成型过程中以什么作为定位基准,确保弹翼主要尺寸符合设计要求一直有不同的认识,规纳起来有三种不同的认识和看法。

  (1)以弹翼前缘边为基准;(2)以弹翼主接头端面为基准;(3)以弹翼连接孔作为定位基准。

  骨架铺层固化成型,弹翼组装胶接,以及弹翼配孔,各道生产工序定位基准必须统一,否则工序间质量失去控制,最终弹翼产品外形尺寸和接头尺寸公差难以保证。因此弹翼的定位基准与控制十分重要。弹翼在生产中,模具上的零件、档条每次需要拆卸。由于成型模具周边框的档条是活动块,必然存在一定间隙;另一个问题复合材料骨架在成型加压固化过程中,在成型压力的作用下,向模具四周产生挤压力,这就导致周边框的档条向外挤涨。由于上述两个原故,弹翼外形尺寸和主接头尺寸公差难以准确控制,特别是主接头的孔边距尺寸更难掌握。

  所以,(1)和(2)两条作为产品的定位基准是很难控制。每件产品的偏差量均不相同,只有主接头的螺栓孔作为定位基准是可行的,因为定位芯棒装在模具上,一般不动,所以不会偏移,是准确的。因此,确定弹翼在生产中各道工序的控制尺寸均以螺栓孔作为定位基准是可行且合理的。

  弹翼主接头槽宽尺寸是交付和使用的重要尺寸,必须符合设计要求,因此,在弹翼成型过程中进行控制也是十分重要的。为保证弹翼接头尺寸符合要求,在弹翼胶接组装过程中,需放置一个标准装配定位块来控制弹翼主接头的槽宽尺寸。这个标准装配块起两个质量控制作用,其一是保证弹翼主接头槽宽尺寸符合要求,这对于非金属材料来讲,这个尺寸公差是比较严的;其二是确保弹翼对接螺栓孔同芯定位和最终弹翼配钻孔的质量。

  弹翼主接头槽宽尺寸公差不仅影响到钻模孔工装、检验工装的对接公差要求,更重要的是直接影响到与弹体对接的尺寸公差要求,所以在弹翼生产过程中必须严格控制。

  碳纤维环氧复合材料弹翼在生产中进行质量检验外,更重要的是通过各种试验,验证质量控制效果。静强度试验是检验弹翼产品质量的重要手段,因此在试生产阶段,先后对多片弹翼抽检进行静强度破坏试验,考核弹翼的承载强度。碳纤维环氧复合材料弹翼还进行了装弹飞行试验以及打靶考核试验。各项试验结果证明,弹翼的生产质量稳定,性能可靠,采取的工艺技术措施是有效果的,弹翼的质量控制一直是稳定的,没有出现反复。

 

  阅读延伸:《碳纤维复合材料弹翼的研制技术