CN104327754A - 一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺，采用刷涂的方式在处理好的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面均匀涂敷一层底胶并静置至底胶晾干；然后在风扇机匣表面、玻璃珠填充硅橡胶表面涂敷一层硅橡胶粘接剂；将玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢后抽真空加压，最后固化完成胶接。本发明制备简便、高效且环境友好，粘接上的可耐磨材料寿命长，同时起到封严作用以提高发动机压气机增压比。并且硅橡胶粘接剂的硬度达到50～60(邵氏A)，拉伸试验强度大于等于1.2MPa。在工件需要返修时，采用本发明的方法可以直接在风扇机匣组件上进行返修，避免二次加工、装配产生的误差，节约返修时间，防止工件报废。
Description
技术领域
本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺。
背景技术
风扇机匣是大涵道比航空发动机的关键部件，其性能好坏直接影响发动机的性能、可靠性、经济性和寿命，因此该材料既要有良好的抗气流冲刷能力以及可磨耗性，同时又能对叶片叶尖起缓冲保护作用、减小叶片与机匣因直接摩擦接触所带来的安全隐患。在航空发动机上常用热喷涂法实现可磨耗涂层的制备，但热喷涂涂层造价较高、且需要大型专业喷涂设备和昂贵的喷涂粉末材料，可磨耗寿命也比较短，大修时维护困难。
发明内容
本发明为克服现有技术中的问题，提供一种不需要昂贵的设备、制备简便、制造高效且环境友好的玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
(1)底胶涂敷
在处理好的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面均匀涂敷一层底胶并静置晾干；
(2)粘接剂涂敷
在风扇机匣表面的底胶上均匀地涂敷一层0.2mm～0.5mm厚的硅橡胶，在玻璃珠填充硅橡胶表面的底胶上均匀地涂敷一层0.2mm～0.5mm厚的硅橡胶；
(3)玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢
将玻璃珠填充硅橡胶涂有硅橡胶的表面与风扇机匣涂有硅橡胶的表面合拢；
(4)抽真空加压
将透气毡放在玻璃珠填充硅橡胶上表面并将玻璃珠填充硅橡胶的表面完全覆盖，然后将聚四氟乙烯薄膜覆盖在透气毡上，并穿过聚四氟乙烯薄膜在透气毡上固定抽真空管，聚四氟乙烯薄膜的尺寸大于玻璃珠填充硅橡胶的尺寸，最后，用胶粘带将聚四氟乙烯边缘与风扇机匣粘接、密封；
(5)固化
对聚四氟乙烯薄膜内进行抽真空，使聚四氟乙烯薄膜内真空度达到-(0.085～0.095)MPa后，将合拢后的玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣在加热设备中于100～120℃下加热固化，并保温55～65min。
所述处理好的风扇机匣具体经过以下处理：对风扇机匣非涂胶区予以保护；并用丙酮或酒精对风扇机匣的待涂胶表面、玻璃珠填充硅橡胶的待涂胶表面除油后用120目～220目砂纸打磨待涂胶的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面，打磨后再次用丙酮或酒精除油。
所述步骤(1)中玻璃珠填充硅橡胶是由以下方法制得的：向硅橡胶中加入空心玻璃珠，经过混炼后，通过挤压、硫化制得玻璃珠填充硅橡胶；其中，空心玻璃珠的质量占玻璃珠填充硅橡胶质量的45-55％。
所述步骤(1)中涂敷的环境温度为15～35℃，湿度为35～65％。
所述步骤(1)中静置的时间为15～30分钟。
所述步骤(2)中硅橡胶属双组份粘接剂，由甲基乙基硅橡胶J-264和铂金属络合物固化剂组成，使用前将甲基乙基硅橡胶J-264和铂金属络合物固化剂按重量比为10:1在室温下进行混合，混合后在-(0.075～0.095)MPa下抽真空5～15min。
所述步骤(3)中合拢采取从一个方向逐渐按压的方式进行。
所述步骤(4)中抽真空管的个数为1～3个。
所述步骤(5)中加热设备为加热炉。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明通过底胶涂敷、粘接剂涂敷、玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢、抽真空加压和固化的步骤，实现在风扇机匣内表面粘接玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料，本发明不需要昂贵的大型专业热喷涂设备、昂贵的喷涂粉末材料以及空气循环烘箱，制备简便、高效且环境友好，粘接上的可耐磨材料寿命长，能够防止叶片在工作过程中，在离心力作用下伸长而打伤叶片，同时起到封严作用以提高发动机压气机增压比。并且硅橡胶粘接剂的硬度达到50～60(邵氏A)，拉伸试验强度大于等于1.2MPa。在工件需要返修时，采用本发明的方法可以直接在风扇机匣组件上进行返修，避免二次加工、装配产生的误差，节约返修时间，防止工件报废。
进一步的，本发明中硅橡胶通过在室温下混合配制，可手动或机械方法混合后制得，对施工环境要求相对较低，同时也能保证硅橡胶的硬度和拉伸强度。
本发明中玻璃珠填充硅橡胶通过在硅橡胶中添加大量空心玻璃珠的方法制得，保证了其磨耗性。
附图说明
图1为胶接工艺材料铺放示意图。
图中，1为风扇机匣，2为玻璃珠填充硅树脂，3为透气毡，4为聚氟乙烯薄膜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明包括以下步骤：准备及保护、前处理、底胶涂敷、粘接剂准备、粘接剂涂敷、玻璃珠填充硅橡胶与零件合拢、抽真空加压最后固化，然后检验。
本发明中的玻璃珠填充硅橡胶通过在硅橡胶中添加大量空心玻璃珠再通过挤压、硫化制得；底胶为是一种偶联剂，北京航空材料研究院生产，型号为NJD-6，底胶可与硅橡胶偶联，可提高硅橡胶与风扇机匣的结合力；硅橡胶为双组份粘接剂，通过室温下配制混合后即可应用。
本发明具体包括以下步骤：
(1)准备及保护
检查风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶外观，控制环境的温度为15～35℃，湿度为35～65％，对风扇机匣非涂胶区采取保护措施。
(2)前处理
用丙酮或酒精对风扇机匣的涂胶表面、配胶的容器、涂胶用的工具(玻璃棒、金属棒或毛刷等)除油。用120目～220目砂纸打磨需粘接的风扇机匣内表面及玻璃珠填充硅橡胶表面。打磨后需再次用丙酮或酒精除油。然后用滤纸对需涂胶的除油表面、配胶的容器和涂胶用的工具擦拭，检查除油效果。如果滤纸上有可见污渍时，必须重新进行除油。
(3)底胶涂敷
采用刷涂的方式在处理好的风扇机匣内表面及玻璃珠填充硅橡胶表面均匀涂敷一层底胶NJD-6。约30分钟后出现白垩色薄膜时表明底胶彻底干燥。在涂敷硅橡胶前不得去除或污染此薄膜。
(4)粘接剂准备
硅橡胶是一种双组份材料，由甲基乙基硅橡胶J-264和铂金属络合物固化剂组成(甲基乙基硅橡胶J-264和铂金属络合物固化剂的生产厂家为：黑龙江省科学院石油化学研究院)，使用前将硅橡胶与固化剂按重量比为10:1进行配制，混合后在-(0.075～0.085)MPa下抽真空(5～15)min。
(5)粘接剂涂敷
采用刷涂方式在已涂底胶的风扇机匣内表面均匀地涂敷一层大约0.2mm～0.5mm厚的硅橡胶，以保证在粘接后与玻璃珠填充硅橡胶接触充分，胶接表面应无空洞或粘接不牢的现象。
(6)玻璃珠填充硅橡胶与零件合拢
将玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢，采取从一个方向逐渐按压的方式合拢，尽可能避免合拢时裹入气泡。合拢后确定胶接位置，防止出现错位而影响粘接强度。
(7)抽真空加压
将玻璃珠填充硅橡胶与机匣合拢后，再将透气毡放在硅橡胶表面，保证透气毡完全覆盖硅橡胶，并根据透气毡长度，在其上固定(1～3)个抽真空管，然后将聚四氟乙烯薄膜覆盖在透气毡上，保证聚四氟乙烯薄膜超过硅橡胶尺寸并将抽真空管穿过聚四氟乙烯薄膜的部位密封。最后，用橡胶胶粘带将聚四氟乙烯边缘与机匣粘接、密封。
(8)固化
保证聚四氟乙烯薄膜内真空度达到-(0.085～0.095MPa)后，在加热炉或其它加热设备中于100～120℃下加热固化，并保温55～65min。
(9)检验
粘接后胶接的接缝周围应能看见均匀、连续的粘合填胶缝。非涂胶区不应有多余物或流淌痕迹，固化后存在空洞的零组件，用机械方法去除零件面上的旧胶层并重新涂敷，固化。对随零件加工的试样进行硬度和拉伸试验，具体指标为，粘接剂固化后硬度应为50～60(邵A)，拉伸试验强度大于等于1.2MPa。
下面通过具体实施例进行详细说明。
实施例1
(1)准备及保护
检查零件外观、玻璃珠填充硅橡胶及粘接剂的合格证、施工环境温度为35℃及湿度为50％，对风扇机匣非涂胶区采取保护措施。
(2)前处理
涂胶前，必须用丙酮对风扇机匣的涂胶表面、配胶的容器、涂胶用的玻璃棒除油。用120目～220目砂纸打磨需粘接的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面。打磨后需再次用丙酮除油。用滤纸对需涂胶的除油表面、配胶的容器和涂胶用的工具擦拭，检查除油效果。如果滤纸上有可见污渍时，必须重新进行除油。
(3)底胶涂敷
采用刷涂在处理好的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面均匀涂敷一层底胶NJD-6。约20分钟后出现白垩色薄膜时表明底胶彻底干燥。在涂敷硅橡胶前不得去除或污染此薄膜。
(4)胶黏剂的涂敷
先将硅橡胶中的两种组分甲基乙基硅橡胶J-264和铂金属络合物固化剂按重量比为10:1进行配制，混合后在-(0.075～0.085)MPa下抽真空5min。
采用刷涂方式在已涂底胶的风扇机匣和玻璃珠填充硅橡胶表面均匀地涂敷一层0.2mm厚的硅橡胶，以保证在粘接后与玻璃珠填充硅橡胶接触充分，胶接表面无空洞或粘接不牢的现象。
(5)玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢
将玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢，采取从一个方向逐渐按压的方式合拢，尽可能避免合拢时裹入气泡。合拢后确定胶接位置，防止出现错位而影响粘接强度。
(6)抽真空加压
将玻璃珠填充硅橡胶与机匣合拢后，再将透气毡放在硅橡胶表面，保证透气毡完全覆盖硅橡胶，并根据透气毡长度，在其上固定1个抽真空管，然后将聚四氟乙烯薄膜覆盖在透气毡上，保证聚四氟乙烯薄膜超过硅橡胶尺寸并将抽真空管穿过聚四氟乙烯薄膜的部位密封。最后，用橡胶胶粘带将聚四氟乙烯边缘与机匣粘接、密封。
(7)固化
保证聚四氟乙烯薄膜内真空度达到-0.085后，在加热炉中加热到100℃，保温65min。
(8)检验及拉伸试验
粘接后胶接的接缝周围应能看见均匀、连续的粘合填胶缝。非涂胶区不应有多余物或流淌痕迹，固化后存在空洞的零组件，用机械方法去除风扇机匣面上的旧胶层并重新涂敷，固化。对随风扇机匣加工的试样进行硬度和拉伸试验，粘接剂固化后硬度为50(邵氏A)，拉伸试验强度为1.5MPa。
实施例2
(1)准备及保护
检查风扇机匣外观、玻璃珠填充硅橡胶及粘接剂的合格证、施工环境温度为25℃及湿度为35％，对风扇机匣非涂胶区采取保护措施。
(2)前处理
涂胶前，必须用丙酮对风扇机匣的涂胶表面、配胶的容器、涂胶用的玻璃棒除油。用120目～220目砂纸打磨需粘接的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面。打磨后需再次用丙酮除油。用滤纸对需涂胶的除油表面、配胶的容器和涂胶用的工具擦拭，检查除油效果。如果滤纸上有可见污渍时，必须重新进行除油。
(3)底胶涂敷
采用刷涂在处理好的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面均匀涂敷一层底胶NJD-6。15分钟后出现白垩色薄膜时表明底胶彻底干燥。在涂敷硅橡胶前不得去除或污染此薄膜。
(4)胶黏剂的涂敷
先将硅橡胶中的两种组分甲基乙基硅橡胶J-264和铂金属络合物固化剂按重量比为10:1进行配制，混合后在-(0.085～0.095)MPa下抽真空10min。
采用刷涂方式在已涂底胶的风扇机匣和玻璃珠填充硅橡胶表面均匀地涂敷一层0.5mm厚的硅橡胶，以保证在粘接后与玻璃珠填充硅橡胶接触充分，胶接表面无空洞或粘接不牢的现象。
(5)玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢
将玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢，采取从一个方向逐渐按压的方式合拢，尽可能避免合拢时裹入气泡。合拢后确定胶接位置，防止出现错位而影响粘接强度。
(6)抽真空加压
将玻璃珠填充硅橡胶与机匣合拢后，再将透气毡放在硅橡胶表面，保证透气毡完全覆盖硅橡胶，并根据透气毡长度，在其上固定2个抽真空管，然后将聚四氟乙烯薄膜覆盖在透气毡上，保证聚四氟乙烯薄膜超过硅橡胶尺寸并将抽真空管穿过聚四氟乙烯薄膜的部位密封。最后，用橡胶胶粘带将聚四氟乙烯边缘与机匣粘接、密封。
(7)固化
保证聚四氟乙烯薄膜内真空度达到-0.085后，在加热炉中于120℃下加热固化，保温55min。
(8)检验及拉伸试验
粘接后胶接的的接缝周围应能看见均匀、连续的粘合填胶缝。非涂胶区不应有多余物或流淌痕迹，固化后存在空洞的零组件，用机械方法去除风扇机匣面上的旧胶层并重新涂敷，固化。对随风扇机匣加工的试样进行硬度和拉伸试验，粘接剂固化后硬度为55(邵A)，拉伸试验强度为2.0MPa。
实施例3
(1)准备及保护
检查零件外观、玻璃珠填充硅橡胶及粘接剂的合格证、施工环境温度为15℃及湿度为65％，对风扇机匣非涂胶区采取保护措施。
(2)前处理
涂胶前，必须用丙酮对风扇机匣的涂胶表面、配胶的容器、涂胶用的玻璃棒除油。用120目～220目砂纸打磨需粘接的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面。打磨后需再次用丙酮除油。用滤纸对需涂胶的除油表面、配胶的容器和涂胶用的工具擦拭，检查除油效果。如果滤纸上有可见污渍时，必须重新进行除油。
(3)底胶涂敷
采用刷涂在处理好的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面均匀涂敷一层底胶NJD-6。约30分钟后出现白垩色薄膜时表明底胶彻底干燥。在涂敷硅橡胶前不得去除或污染此薄膜。
(4)胶黏剂的涂敷
先将硅橡胶中的两种组分甲基乙基硅橡胶J-264和铂金属络合物固化剂按重量比为10:1进行配制，混合后在-(0.075～0.095)MPa下抽真空15min。
采用刷涂方式在已涂底胶的风扇机匣和玻璃珠填充硅橡胶表面均匀地涂敷一层0.4mm厚的硅橡胶，以保证在粘接后与玻璃珠填充硅橡胶接触充分，胶接表面无空洞或粘接不牢的现象。
(5)玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢
将玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢，采取从一个方向逐渐按压的方式合拢，尽可能避免合拢时裹入气泡。合拢后确定胶接位置，防止出现错位而影响粘接强度。
(6)抽真空加压
将玻璃珠填充硅橡胶与机匣合拢后，再将透气毡放在硅橡胶表面，保证透气毡完全覆盖硅橡胶，并根据透气毡长度，在其上固定1个抽真空管，然后将聚四氟乙烯薄膜覆盖在透气毡上，保证聚四氟乙烯薄膜超过硅橡胶尺寸并将抽真空管穿过聚四氟乙烯薄膜的部位密封。最后，用橡胶胶粘带将聚四氟乙烯边缘与机匣粘接、密封。
(7)固化
保证聚四氟乙烯薄膜内真空度达到-0.095后，在加热炉中于110℃下加热固化，保温60min。
(8)检验及拉伸试验
粘接后胶接的接缝周围应能看见均匀、连续的粘合填胶缝。非涂胶区不应有多余物或流淌痕迹，固化后存在空洞的零组件，用机械方法去除风扇机匣面上的旧胶层并重新涂敷，固化。对随风扇机匣加工的试样进行硬度和拉伸试验，粘接剂固化后硬度为60(邵氏A)，拉伸试验强度为1.2MPa。
Claims (9)
1.一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)底胶涂敷
在处理好的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面均匀涂敷一层底胶并静置晾干；
(2)粘接剂涂敷
在风扇机匣表面的底胶上均匀地涂敷一层0.2mm～0.5mm厚的硅橡胶，在玻璃珠填充硅橡胶表面的底胶上均匀地涂敷一层0.2mm～0.5mm厚的硅橡胶；
(3)玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣合拢
将玻璃珠填充硅橡胶涂有硅橡胶的表面与风扇机匣涂有硅橡胶的表面合拢；
(4)抽真空加压
将透气毡放在玻璃珠填充硅橡胶上表面并将玻璃珠填充硅橡胶的表面完全覆盖，然后将聚四氟乙烯薄膜覆盖在透气毡上，并穿过聚四氟乙烯薄膜在透气毡上固定抽真空管，聚四氟乙烯薄膜的尺寸大于玻璃珠填充硅橡胶的尺寸，最后，用胶粘带将聚四氟乙烯边缘与风扇机匣粘接、密封；
(5)固化
对聚四氟乙烯薄膜内进行抽真空，使聚四氟乙烯薄膜内真空度达到-(0.085～0.095)MPa后，将合拢后的玻璃珠填充硅橡胶与风扇机匣在加热设备中于100～120℃下加热固化，并保温55～65min。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺，其特征在于，所述处理好的风扇机匣具体经过以下处理：对风扇机匣非涂胶区予以保护；并用丙酮或酒精对风扇机匣的待涂胶表面、玻璃珠填充硅橡胶的待涂胶表面除油后用120目～220目砂纸打磨待涂胶的风扇机匣及玻璃珠填充硅橡胶表面，打磨后再次用丙酮或酒精除油。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺，其特征在于，所述步骤(1)中玻璃珠填充硅橡胶是由以下方法制得的：向硅橡胶中加入空心玻璃珠，经过混炼后，通过挤压、硫化制得玻璃珠填充硅橡胶；其中，空心玻璃珠的质量占玻璃珠填充硅橡胶质量的45-55％。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺，其特征在于，所述步骤(1)中涂敷的环境温度为15～35℃，湿度为35～65％。
5.根据权利要求1所述的一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺，其特征在于，所述步骤(1)中静置的时间为15～30分钟。
6.根据权利要求1所述的一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺，其特征在于，所述步骤(2)中硅橡胶属双组份粘接剂，由甲基乙基硅橡胶J-264和铂金属络合物固化剂组成，使用前将甲基乙基硅橡胶J-264和铂金属络合物固化剂按重量比为10:1在室温下进行混合，混合后在-(0.075～0.095)MPa下抽真空5～15min。
7.根据权利要求1所述的一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺，其特征在于，所述步骤(3)中合拢采取从一个方向逐渐按压的方式进行。
8.根据权利要求1所述的一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺，其特征在于，所述步骤(4)中抽真空管的个数为1～3个。
9.根据权利要求1所述的一种玻璃珠填充硅橡胶可磨耗材料的胶接工艺，其特征在于，所述步骤(5)中加热设备为加热炉。
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