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大板发泡方舱缺陷的维修工艺研究分析
摘要：针对大板发泡方舱不同的缺陷，我公司工艺部门从海军、陆军、空军、武警、公安、航空航天等不同客户等多方面收集数据，并从原理、结构进行工艺性试验研究，分析产生质量问题的原因。同时根据缺陷的严重程度，通过不同的工艺方法进行维修，以最少的成本完成返工，达到工艺性能要求，满足用户与市场的需求。
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大板结构方舱由多块壁板组成；大多采用骨架（钢、碳纤维、铝等）+内、外蒙皮，内空腔为填充的泡沫材料，最后形成夹芯复合壁板的结构[1,2]。壁板大多采用板片发泡工艺或者粘接工艺完成。发泡工艺为：先把大板用骨架（如：方管、弯角件、槽形件、垫板、型材等）根据设计尺寸要求焊接（或粘接）为大板片，然后在骨架内面安装好断热桥（PVC隔热板、塑胶板或者胶合板），内、外蒙皮（发泡面拉毛），按照板片发泡工艺进行发泡，最终形成板片结构。粘泡工艺为：先把大板用骨架（如：方管、弯角件、槽形件、垫板、型材等）根据设计尺寸要求焊接（或粘接）为大板片，然后安装好断热桥、粘接外蒙皮（粘泡面拉毛）、泡沫板、内蒙皮（粘泡面拉毛），按照板片粘接工艺进行粘接，最终形成板片结构。
采用发泡或者粘接大板工艺，能够保证外观美观、平整，且具有防雨、密封、隔热、隔音、电磁屏蔽性能好、重量轻，刚度和强度好等优点[3,4,5,6]。
但是采用大板结构发泡工艺的方舱，由于封闭性生产，在操作的过程中，因为人为操作、设备、材料或者天气等多方面原因，常常出现空洞、脱层、发泡未填满、二次发泡和内外蒙皮拉毛不均匀等缺陷，形成的大板平面度超差，达不到要求，或者形成的空洞、局部脱层未及时准确发现、检测或者甄别，留下质量隐患[7,8]。在使用一定的时间或使用环境发生变化后，将逐步暴露或者出现质量问题。
1、缺陷描述及判断标准
从现场调查、统计与分析，根据缺陷的严重程度及缺陷判断标准大致分类为：
1）局部小面积起鼓/脱层(判断标准：面积不超过50mm×50mm);
2）大面积脱层，但蒙皮无明显塑性变形(判断标准：面积不超过150mm×150mm);
3）大面积起鼓，蒙皮产生塑性变形，返工后形成凸台或凹陷(判断标准：面积超过150mm×150mm，外蒙皮产生塑性变形)。
2、缺陷产生的原因分析
采用大板结构发泡工艺的方舱，由于板片为封闭性灌注生产，在操作的过程中，因为人为操作、设备、材料或者天气等多方面原因，常常出现空洞、脱层、发泡未填满、二次发泡和内外蒙皮拉毛不均匀等缺，形成的大板平面度超差，达不到要求，或者形成的空洞、局部脱层未及时、准确发现、检测或者甄别，留下质量隐患在使用一段时间后，出现上述不同的缺陷[9,10,11,12]。
1）产生空洞的主要原因是发泡过程中排气不畅通，预留在发泡层；
2）产生脱层的主要原因是发泡材料与内、外蒙皮脱落、裂开；
3）发泡未填满的主要原因是发泡材料不足以填充空间，材料计算量少；
4）产生二次发泡的主要原因是发泡材料混合后反应不充分或者因为材料原因，存在第二次发泡；
5）内外蒙皮拉毛不均匀的主要原因是操作不到位。
3、发泡方舱维修的工艺性分析
发泡方舱维修大多采用人工（机械）维修[13]。
3.1 工具准备
铲刀、腻子刮刀、腻子打磨机、角向打磨机（抛光片、切割片）、气动铆枪、喷枪（含气管、接头等）、油漆刷、毛笔；美工刀、电钻（含钻花）、挤胶枪、抛光机、抛光片。
3.2 材料准备
1)H06-3锌黄底漆1kg、1号黄绿迷彩漆，2号深绿迷彩漆，3号沙土迷彩漆，腻子，所有油漆固化剂均配套。
2)MG4502胶粘剂，MG4502固化剂，封边胶WD3135。
3.2.1 辅助材料
1)t18mm的胶合板（作为垫块），按需。
2)40mm×40mm×2400mm的木撑杆，按需。
3）天那水，砂纸、一次性塑料杯、塑料布、废报纸、纸胶带、注胶筒、一次性注射器、干净抹布、压块（重物）、5×13沉头铆钉、5×18沉头铆钉等若干。
3.3 全面检查
1）按《QJ/PLG0504.41-2017灌注发泡工艺规程》“6.5.2脱层及空洞检验方法”用锤击检验法对所有舱体外蒙板粘接情况进行全面检查，对起鼓/脱层范围与位置做出标识（用粉笔标记边界线）。
2）针对起鼓/脱层，但是蒙皮无严重的塑性变形情况，针对局部小面积起鼓/脱层、大面积脱层但蒙皮无明显塑性变形，采用的返工方案相同，即对板件的局部起鼓/脱层处采取钻孔放气、注胶、加压粘接的方法。
3）在外蒙皮起鼓中心钻Φ4注胶孔1个。
按图1所示，在起鼓/脱层位置外围位置钻排气孔，从距离脱层区域边界约12mm处开始，各孔间距约50mm，具体数量根据脱层实际面积确定（每平米不低于4处，具体根据脱层面积的大少确定孔的多少）。
图1钻孔示意图
为防止内蒙皮不被刺穿，钻头配备有钻孔深度限位套。
及时清理夹层是否有水或者多余物，如有必须清理干净。如有水可采用灌热吹风的办法进行干燥。
3.4 注胶
用塑料薄膜和纸胶带保护脱层区域外围，将调配好的环氧胶粘剂灌入密封胶筒，使用挤胶枪注胶，在中心孔以及上部孔处注入MG4502环氧结构胶，直至外侧孔位均有胶溢出为止。使用滚压轮轻压表面，确保胶液填充满脱层空间，挤出空气和多余的胶粘剂，清理溢出的胶粘剂。
在注胶的过程中有以下几点需要注意。
1)MG4502胶粘剂的配置，按规定配比2∶1配胶，混合均匀；
2）注胶时注意胶的流动性，胶液变粘稠时停止使用（控制胶的使用时间≤30min）。
3）用纸胶布和薄膜保护孔周边，及时用干净布擦除溢流的胶液（如图2所示）。
图2注胶示意图
3.5 加压自然固化
3.5.1 加垫木板
加垫木板在返工区域加18mm厚木垫板（面积大于脱层范围20mm以上），顶壁使用重物加压，侧壁撑杆加压（靠墙或其他固定物）。确保压平，常温自然固化8h以上卸压。
3.5.2 加压
1）压力不低于0.01kg/cm2。
2）顶壁面积胶大时，应在车厢内部适当增加撑杆支撑（注意：用塑料薄膜等保护车内饰和车内设备，后同）。
3）顶壁加压部位有防滑贴时应清理（局部），先用铲刀清除不干胶，再用天那水和干净抹布擦拭干净（后同）。
3.5.3 修磨多余胶迹
用抛光机打磨多余胶迹，打磨平整。
3.5.4 封闭孔位
原钻孔处重新钻孔5.1mm（需限制深度），用5×13的沉头铆钉封闭孔位，铆钉带灰GL-826密封胶安装，安装后保证铆钉铆接平整，不突出蒙皮外表面。
3.5.5 加固措施
大面积起鼓处，按上述方法处理后，还应采取加固措施。
要求在骨架部位钻Φ5.1的铆钉孔，用5×13的沉头铆钉带GL-826胶进行固定（有垫板处，采用5×18的沉头铆钉），间距约100mm（目的：固定蒙皮，防止在外力的条件下，继续起鼓、脱泡、扩大、延伸）。
3.6 涂覆油漆（含粘贴防滑贴）
1）打磨部位补涂锌黄H06-3底漆，干燥24h以上。
2）用腻子修平铆钉以及其余不平表面，固化2h以上，用腻子打磨机打磨腻子平整、用压缩空气和干净抹布清理灰尘。
3）对车厢外部修补处，按原迷彩图案局部喷涂迷彩完整，按《车厢油漆工艺规程》的要求进行喷涂。
4）顶壁防滑贴受损处补贴防滑贴，型号PC-50。在首次迷彩后进行。
3.7 针对脱层返工后形成凸台情况
3.7.1切除凸台
施工前准备一份顶壁骨架图。施工时注意切割深度，并避开走线管。
3.7.2 拆除顶部干涉的线槽等。
用切割片沿凸台边沿切开蒙皮（见图3，现场确定大小，位置），切口应平直（弹线），尽量挨着骨架。小心剥离凸起处外蒙皮。
图3切割示意图
3.7.3 补平蒙皮
根据切口大小与形状制作一片与切口吻合的蒙皮补块（允许横、竖2片拼接），使用封边胶WD3135将蒙皮粘贴于原有位置。内部空隙须用封边胶填满。
蒙皮粘接前必须经过洗白处理，粘接面必须经过打磨处理（后同）。
粘接时垫t18的胶合板，用塑料薄膜隔离，垫板应大于粘接面积50mm以上，加压固化，确保外蒙皮表面平整，无高度差。胶粘剂固化4h以上卸压。
车内部在对应位置加撑杆，保证顶部水平。
3.7.4 制作铝蒙皮连接补片
根据切口形状与大小制作一片5052铝蒙皮连接补片（T形），厚度1.2mm，补片的大小以创口最大外形为基准，周边扩大25mm。
铝蒙皮连接补片需进行洗白处理，单面涂覆锌黄H06-3底漆。
3.7.5 铝蒙皮补片安装
打磨粘接区域的所有粘接面，用酒精清洁处理，晾干15min以上。
使用MG4502环氧胶粘剂将铝蒙皮补片粘贴于创口位置，周边搭接25mm（尽量搭接于骨架上），不得歪斜。压平后沿对角用2个5×13的沉头铆钉固定。
在蒙皮修补区域加18mm厚木垫板（面积大于修补范围50mm以上），使用重物加压，应在车厢内部适当增加撑杆支撑，确保压平，常温自然固化8h以上卸压。
胶粘剂固化后，沿铝蒙皮补片的边距12mm、27mm位置钻2排铆钉孔（错位），间距40，用5×13的沉头铆钉带GL-826密封胶将连接补片分别与顶壁外蒙皮和补贴蒙皮铆固（有垫板处改用5×18的沉头铆钉）。
3.7.6 复装顶部线槽
按原工艺要求进行。
3.8 油漆涂覆（含粘贴防滑贴）
1）创口周边刮涂腻子，修补圆滑过渡。
2）按规定要求涂覆油漆完整。同3.5.7。
3）补贴防滑贴：按原有防滑贴位置补贴防滑贴完整，型号PC-50。在首次迷彩后进行。
4、维修的注意事项
1）钻孔时应带限位套，深度小于10mm，切割时切割深度小于3mm，防止损伤内部管线。
2）施工时注意保护车内设备与内饰。
3）修补区域的防滑贴粘贴位置应预先清理干净。
4）加压重物根据面积确定，压力不低于0.01kg/cm2。施胶过程注意用薄膜保护。
5）顶部加压时内部应采用撑杆加t18胶合板垫块顶平。
5、维修后的检验
1）按《粘接工艺规程》要求对返工部位进行空洞与脱层检验，确保粘接完整。
2）对返工部位进行平面度检验，接口平滑过渡，不出现明显高低不平（平面度控制在2mm以内）。
6、结语
通过工艺维修试验，可以得出以下结论。
1）维修后的产品性能按《粘接工艺规程》，必须高于发泡工艺性能，并满足产品使用要求。
2）本工艺针对大板发泡方舱缺陷维修，粘泡工艺的产品可参照进行。
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基金:空军军事理论研究项目(19KJ3G1-0066R).
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2024-02-04我要评论
期刊名称：军事文摘
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主管单位：中国航天科工集团有限公司
主办单位：中国航天科工防御技术研究所,北京航空情报与信息研究所
出版地方：北京
专业分类：政治
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国内刊号：11-3348/V
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