CN112223793B - 纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法，在绝热层的表面画出缺陷边缘标识线‑缺陷位置的绝热层去除，暴露界面分层缺陷位置‑复合层复位‑冷粘修补‑热粘修补，通过先在复合层表面冷粘修补一层绝热层(三元乙丙或其它绝热材料)硫化胶片，在壳体复合层与热粘修补绝热层之间进行温度隔离，降低硫化温度对壳体复合层强度以及变形的影响；然后通过热粘修补工艺，对绝热层脱粘去除后绝热层形成的缺陷位置进行二次修补，使绝热层修补质量可靠性大大提高；采用低温固化树脂胶对界面层间缺陷进行复位修补，在完成对复合层界面修补的前提下，降低加热对壳体强度以及尺寸、形位公差的影响。

Description

纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法

技术领域

本发明属于纤维缠绕发动机壳体制作技术领域，具体涉及一种纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法。

背景技术

纤维缠绕发动机壳体主要由绝热层和复合层两部分组成，复合层一般使用碳纤维(或者芳纶纤维等)增强环氧树脂材料体系，采用螺旋和环向缠绕，主要承载发动机工作过程中推进剂燃烧产生的高内压能力。

绝热层作为燃烧室与壳体间的隔热结构，主要作用是承担纤维缠绕发动机壳体密封，以及通过碳化、分解、升华等方式，隔断发动机工作过程中推进剂燃烧产生的高温燃气流的高温，防止发动机壳体达到危及其结构完整性的温度。

纤维缠绕发动机壳体绝热层制作完成后，由于受芯模强度以及工人操作、环境等因素的影响，绝热层与绝热层层间、绝热层与复合层层间以及复合层层间偶尔会出现脱粘缺陷，一般尺寸不大于400×400，不满足设计指标要求。

由于纤维发动机壳体复合层为连续缠绕纤维，从复合层一面修补缺陷，会导致复合层大部连续纤维损伤。在不改变设计外形结构尺寸的情况下，复合层修补后，壳体强度不可能达到并满足原有强度及工况使用要求，因此，纤维缠绕壳体界面分层缺陷，不能从复合层一面进行修补。

而纤维缠绕发动机壳体另一面的绝热层，主要承担密封和烧蚀功能，修补难度相对较低，通过修补后的绝热层，能够满足设计要求的强度、伸长率、硬度、氧乙炔线烧蚀率等指标的要求。因此，纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补一般从绝热层一面进行。

对于纤维缠绕发动机壳体绝热层与绝热层层间以及绝热层与复合层层间界面出现分层缺陷时，主要有冷粘修补和热粘修补、注胶修补等多种修补工艺方法。

冷粘修补是指使用硫化好的绝热材料(三元乙丙或其它绝热材料)胶片，使用冷粘胶粘剂，对纤维缠绕发动机壳体缺陷进行常温固化修补的修补工艺方法。由于冷粘修补一般采用常温或者低温固化，绝热层修补后质量很难达到原有绝热层高温硫化状态，一般用于发动机壳体绝热层较薄，工况相对不太严酷的位置。

热粘修补是指使用绝热材料(三元乙丙)生胶片以及胶粘剂，对纤维缠绕发动机壳体绝热层进行高温固化(三元乙丙或其它种类绝热材料，硫化温度一般为150℃)修补的一种修补工艺方法。热粘修补工艺由于采用了原绝热层相同的硫化制度，修补位置绝热层质量与原基材相同，材料物理性能、燃烧性能、界面粘接强度、老化性能等均具有较高的可靠性。

注胶修补是指在纤维缠绕发动机壳体分层界面表面，开进出两个孔洞，从进胶孔灌注界面修补胶粘剂，从出胶孔进行抽真空处理，使胶粘剂填充注满分层位置，从而对分层界面进行修复的一种工艺方法。

对于绝热层2mm左右厚度位置(一般为筒段绝热层)绝热层与绝热层层间以及绝热层与复合层层间出现分层缺陷，此处绝热层工况相对不太严酷，绝热层设计厚度较薄，一般采用冷粘修补工艺或者真空灌注修补工艺对绝热层修复后即可满足发动机使用功能要求。

当绝热层10mm位置或者其它较厚位置，绝热层与绝热层层间以及绝热层与复合层层间出现分层缺陷显示。由于该区域发动机工况较为严酷，原有的冷粘修补工艺不能满足绝热层修补后的使用要求。

热粘修补采用高温(150℃)硫化工艺对绝热层进行修补，绝热层硫化后成为一个整体，不存在界面，与原有绝热层质量相当，因此热粘修补绝热层后的可靠性较高。

但是由于热粘修补需要将壳体修补位置绝热层加热至150℃的硫化温度，不论是对壳体绝热层局部还是对壳体整体加热，都会对紧临绝热层的纤维缠绕发动机壳体复合层产生热影响效应，从而降低复合层强度(复合层环氧树脂玻璃化转变温度一般为120℃)，严重会导致壳体承压强度不满足设计指标要求，从而导致壳体报废。

若壳体整体加热，不但会降低复合层强度，而且壳体加热过程中没有芯模支撑，整体加热会使壳体应力释放，导致壳体尺寸公差、形位尺寸公差发生较大变化，从而超出设计指标要求。

当纤维缠绕发动机壳体分层缺陷出现在复合层层间时(从目前统计数据来看，复合层分层一般出现在与绝热层界面深度距离不大于0.9mm的复合层层间，对壳体强度无显影响。)，在绝热层修复前，需对复合层进行修补、复位。

与绝热层修补存在相同的问题，纤维缠绕发动机壳体复合层使用的环氧树脂固化温度与绝热层相同，均为150℃。若采用相同的树脂对复合层进行修补，二次受热会影响复合层强度甚至壳体形位公差。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种既能保证复合层绝热层修补后质量、又对纤维缠绕发动机壳体复合层强度以及形位公差影响较小的纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法。

为实现上述目的，本发明所设计的纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法，包括如下步骤：

1)先超声检测后DR检测对界面分层缺陷的位置进行准确定位，并在绝热层的表面画出缺陷边缘标识线；

2)缺陷位置的绝热层去除，暴露界面分层缺陷位置

对缺陷位置的绝热层进行清理、切除形成绝热层凹坑，使界面分层缺陷位置暴露；

3)复合层复位

对界面分层缺陷位置使用低温固化树脂胶浸渍，同时加压对界面分层缺陷位置浸渍低温固化树脂胶，浸渍过程中使用手按压复合层的界面，使低温固化树脂胶充分浸渍复合层的分层缺陷位置；界面分层缺陷位置浸渍树脂后，进行抽真空处理，在对复位部位加压的同时，对多余低温固化树脂胶进行清理、去除；

并对复合层复位部位使用加热垫加热、抽真空固化；复位后采用超声检测、DR检测界面粘接质量；

4)冷粘修补

在复位部位的复合层表面冷粘修补一层冷粘修补胶片，对绝热层凹坑底部边缘以及冷粘修补胶片均打磨制作坡口；采用加压工艺对冷粘修补胶片进行固化；绝热层冷粘修补后，超声检测、DR检测复合层界面粘接质量；

5)热粘修补

根据一次冷粘修补后绝热层表面形成凹陷，裁剪绝热层生胶片，绝热层生胶片边缘和绝热层凹陷边缘打磨制作坡口，通过加压、加热，对复合层进行二次热粘修补；绝热层热粘修补后，超声检测、DR检测复合层界面粘接质量。

进一步地，所述步骤1)中，超声检测过程中，在出现界面分层缺陷的边缘粘贴胶模布制作缺陷，作为缺陷边缘界定的参考；DR检测前，在缺陷边缘位置放置金属标识件，作为缺陷边缘界定的参考；通过界面分层缺陷准确定位，在绝热层表面标识出界面分层的缺陷位置。

进一步地，所述步骤2)具体过程如下：

2a)用裁纸刀沿缺陷边缘标识线内侧进行切割，切割边缘与缺陷边缘标识线留有1～4mm的绝热层打磨余量；

2b)在缺陷边缘标识线内，用裁纸刀按30°～45°倾斜角进行切割，距界面层预留厚度余量，每刀之间间隔1～4mm；

2c)将切割的条形绝热层与复合层分离，操作过程中不能损伤复合层以及周边无分层缺陷区域的绝热层；

2d)重复步骤2a)～2c)，多次对绝热层切割、分离，将界面分层缺陷的绝热层全部分离、去除；

2e)用砂纸、磨光机打磨预留的绝热层打磨余量，深度方向将界面分层缺陷位置复合层表面的绝热层全部去除，边缘要求至界面分层缺陷位置边缘形成绝热层凹坑。

进一步地，所述步骤3)具体过程如下：

3a)在复合层的界面沿着复合层的纤维方向开多条浸胶口，用排笔将配制好的低温固化树脂胶充分浸入复合层的界面分层缺陷位置；

3b)对浸胶的分层缺陷位置用内层真空袋密封，再在内层真空袋的外表面打外层真空袋，对外层真空袋抽真空使得内层真空袋加压浸渍0.5～1小时，浸渍过程中用手按压界面分层缺陷位置；

3c)真空浸渍完成后，去除掉内层真空袋和外层真空袋，并用无毛纸对多余低温固化树脂胶进行擦拭、清理；

3d)固化

先在浸胶的界面分层缺陷位置打固化真空袋，抽真空加压去掉富余的低温固化树脂胶并形成一个凹槽；然后在凹槽内填充砂子使之填平凹槽，在砂子表面放置加热垫，加热垫表面放置砂袋，并在砂袋表面加压；设置加热垫温度为60～70℃、固化8～13小时；

3e)超声检测、DR检测界面粘接质量。

进一步地，所述步骤3d)中，采用撑具在砂袋表面加压，撑具包括支撑杆、设置在支撑杆一端的活动垫板及设置在支撑杆另一端的固定垫板，活动垫板包括安装在支撑杆端部的固定板及T型板，T型板的竖直套筒插入支撑杆内，螺钉穿过固定板直至与T型板的横板固定连接。固定垫板支撑在绝热层的表面，T型板的横板通过调节螺钉支撑在砂袋上进行加压。

进一步地，所述步骤4)中具体过程如下：

4a)硫化一张冷粘修补胶片，材质与绝热层材质相同；

4b)坡口制作以及打磨：对绝热层凹坑的底部边缘制作坡口，坡口宽度15～20mm；对制作好的绝热层凹坑边缘坡口以及修补部位的复合层界面进行打磨，要求起毛，对光检无反光；

4c)裁片：用白纸，按凹坑的底面尺寸进行拓印，边缘单边预留4～6mm的坡口尺寸；

4d)裁剪：按拓印外形，对白纸进行裁剪；

4e)划线：按裁剪白纸外形，用记号笔在冷粘修补胶片表面画线；

4f)胶片裁剪：按画线痕迹，对冷粘修补胶片进行裁剪；

4g)对冷粘修补胶片进行打磨，要求起毛，对光检无反光；打磨冷粘修补胶片边缘单边预留的4～6mm坡口型面使其与绝热层凹坑边缘坡口型面一致；

4h)刷胶

采用威固90橡胶粘接剂两次刷胶工艺，首先在复位部位的复合层界面、凹坑的坡口、冷粘修补胶片表面各刷涂一层胶粘剂，刷胶时毛刷从一侧向另一侧移动，保证无漏刷现象；晾置8～10min，刷涂第二遍，晾置4～5min后；刷胶区域要求超出冷粘修补胶片覆盖的区域；

4i)合拢

将冷粘修补胶片与复位部位的复合层界面对齐，以一边为基准，将冷粘修补胶片与复位部位的复合层界面粘接、合拢，在粘接过程中，用手不断将冷粘修补胶片与复位部位的复合层界面进行擀气、压实操作；并在胶片合拢时，先在凹坑坡口位置放置胶模布，然后将冷粘修补胶片的底部与复合层的界面压实，最后取掉坡口位置的胶模布，将坡口位置的绝热层和冷粘修补胶片粘贴、压实。

4j)加压

在冷粘修补胶片表面放置一张脱模布，在脱模布形成的凹槽里放入石英砂，并将石英砂擀平，填实整个凹槽，且砂子略高于绝热层型面；将脱模布折叠，封口，并用透明胶带或聚四氟乙烯玻纤胶带将脱模布口部粘连，封口处理，然后进行加压；

4k)固化：自然固化24小时以上，或者60℃固化6小时；

4l)超声检测(C扫)、DR检测界面粘接质量；

进一步地，所述步骤4i)中硬物将冷粘修补胶片与修补部位的复合层表面压实过程中，电吹风或熨斗进行加热处理，加热温度80～100℃。

进一步地，所述步骤5)具体过程如下：

5a)样板制作

用白纸，按凹陷的底部尺寸进行拓印，边缘预留4～6mm的坡口尺寸，按拓印外形对白纸进行裁剪；

5b)胶片裁剪：按裁剪白纸外形用油笔在生胶片表面划线，按画线痕迹对生胶片进行裁剪，将整个绝热层凹陷填平；裁剪一张覆盖生胶片，覆盖生胶片超出凹陷边缘不小于5mm但小于加热垫尺寸；

5c)打磨：用磨光机、砂纸对冷粘硫化胶片表面进行打磨，对绝热层表面距离凹陷边缘30～40mm区域进行打磨，要求起毛；对裁剪生胶片边缘制作坡口型面与凹陷坡口型面一致，尺寸4～6mm，钝边不大于0.5mm，生胶片打磨后，与凹陷进行比对、修整；

5d)填料

对凹陷位置刷胶粘剂后，按先后顺序，将裁剪、打磨好坡口的生胶片装填在凹陷位置，并在生胶片上面铺设覆盖生胶，每张生胶片装填后，用硬物压实处理并进行加热处理；

5e)打真空袋，抽真空处理

5f)加热垫安装

使用隔热材料制作隔热垫，隔热垫内部开孔大于绝热层修补位置尺寸，外形不小于加热垫尺寸，并用聚四氟乙烯玻纤胶带固定；

将加热垫放置到修补装填的绝热层表面，要求加热垫边缘与覆盖生胶片边缘距离相等，并用聚四氟乙烯玻纤胶带固定；

5g)加压

按边缘等距尺寸，将砂袋放置在加热垫表面，按修补部位绝热层形状，将砂子进行震动、填平，表面保持平面状态；

在砂袋表面放置一块下垫板，对下垫板表面进行震动，与砂子捣实、贴合然后加压；

5h)硫化、测温

5i)超声检测、DR检测界面粘接质量。

进一步地，所述步骤4j)中，在砂袋表面放置一块下垫板，对下垫板表面进行震动，与砂子捣实、贴合；将撑具的支撑杆的一端抵在下垫板的支撑面上、支撑杆的另一端抵在压板上，压板与壳体绝热层接触，并在绝热层与压板之间用透气毡进行隔离保护。

进一步地，还包括打磨、修补步骤，对绝热层修补区域进行修整，对局部高点进行打磨，平滑过渡；对于局部存在的凹坑，使用硫化三元乙丙采用冷粘修补工艺对局部低点进行修补。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过先在复合层表面冷粘修补一层绝热层(三元乙丙或其它绝热材料)硫化胶片，在壳体复合层与热粘修补绝热层之间进行温度隔离，降低硫化温度对壳体复合层强度以及变形的影响；然后通过热粘修补工艺，对绝热层脱粘去除后绝热层形成的缺陷位置进行二次修补，使绝热层修补质量可靠性大大提高；

2、本发明采用低温固化树脂胶对界面层间缺陷进行复位修补，在完成对复合层界面修补的前提下，降低加热对壳体强度以及尺寸、形位公差的影响。

附图说明

图1为撑具结构示意图；

图2为撑具加压示意图；

图3为绝热层修补前C扫检测图；

图4为绝热层修补后C扫检测图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法，尤其适用于绝热层为10mm以上的位置脱粘修补，界面分层缺陷修补包括缺陷标识、缺陷去除、复合层复位、冷粘修补及热粘修补，具体步骤如下：

1)先超声检测后DR检测对界面分层缺陷的位置进行准确定位，并在绝热层的表面画出缺陷边缘标识线

为了准确界定缺陷位置，超声检测过程中，在出现界面分层缺陷的边缘粘贴胶模布制作缺陷，作为缺陷边缘界定的参考；DR检测前，在缺陷边缘位置放置金属标识件，作为缺陷边缘界定的参考；通过界面分层缺陷准确定位，在绝热层表面标识出界面分层的缺陷位置；

超声检测可对同种材料层间分层进行检测，是通过对物体法向无损拍照，对截面投影(切面)进行检测，可有效检测不同材料界面层间质量，由于金属材料密度较大，在底片的影像较亮，密度较小，则反应的底片影像较暗；

2)缺陷位置的绝热层去除，暴露界面分层缺陷位置

通过机械切除方式，对缺陷位置的绝热层进行清理、切除形成绝热层凹坑，使界面分层缺陷位置暴露，便于复合层的复位；具体过程如下：

2a)用裁纸刀沿缺陷边缘标识线内侧进行切割，切割边缘与缺陷边缘标识线留有1～4mm的绝热层打磨余量；

2b)在缺陷边缘标识线内，用裁纸刀按30°～45°倾斜角进行切割，距界面层预留厚度余量，每刀之间间隔1～4mm；

2c)将切割的条形绝热层与复合层分离，操作过程中不能损伤复合层以及周边无分层缺陷区域的绝热层；

2d)重复步骤2a)～2c)，多次对绝热层切割、分离，将界面分层缺陷的绝热层全部分离、去除；

2e)用砂纸、磨光机打磨预留的绝热层打磨余量，深度方向将界面分层缺陷位置复合层表面的绝热层全部去除，边缘要求至界面分层缺陷位置边缘形成绝热层凹坑；

3)复合层复位

对界面分层缺陷位置使用低温固化树脂胶浸渍(该树脂为北京化工大学生产的型号为JBCR00树脂)，同时进行加压工艺对界面分层缺陷位置浸渍低温固化树脂胶，浸渍过程中使用手按压复合层的界面，使低温固化树脂胶充分浸渍复合层的分层缺陷位置；界面分层缺陷位置浸渍树脂后，进行抽真空处理，在对复位部位加压的同时，对多余低温固化树脂胶进行清理、去除；

对复合层复位部位使用加热垫加热、抽真空固化；复位后采用超声检测(C扫)、DR检测界面粘接质量；

具体过程如下：

3a)在复合层的界面沿着复合层的纤维方向开多条浸胶口，用排笔将配制好的低温固化树脂胶充分浸入复合层的界面分层缺陷位置；

3b)对浸胶的分层缺陷位置用内层真空袋密封，再在内层真空袋的外表面打外层真空袋，对外层真空袋抽真空使得内层真空袋加压浸渍0.5～1小时，浸渍过程中用手按压界面分层缺陷位置，有利于低温固化树脂胶进入分层缺陷位置的复合层层间；

3c)真空浸渍完成后，去除掉内层真空袋和外层真空袋，并用无毛纸对多余低温固化树脂胶进行擦拭、清理；

3d)固化

先在浸胶的界面分层缺陷位置打固化真空袋，抽真空加压去掉富余的低温固化树脂胶并形成一个凹槽；然后在凹槽内填充砂子使之填平凹槽，在砂子表面放置加热垫，加热垫表面放置砂袋，并在砂袋表面加压18～22kg重物(砂袋表面加压可使用撑具进行加压，进一步提高加压的可靠性)；设置加热垫温度为60～70℃、固化8～13小时；

另外，由于采用的是低温固化树脂胶(即固化温度为60～70℃)，低温固化树脂胶固化加热对壳体影响不大(而壳体烘干温度一般80℃、固化8小时)，因此，低温固化树脂胶固化时可以将壳体整体入炉加热固化；

如图1所示，撑具包括支撑杆1、设置在支撑杆1一端的活动垫板及设置在支撑杆另一端的固定垫板2，活动垫板包括安装在支撑杆1端部的固定板3及T型板4，T型板4的竖直套筒插入支撑杆1内，螺钉5穿过固定板3直至与T型板4的横板固定连接。固定垫板支撑在绝热层的表面，T型板的横板通过调节螺钉支撑在砂袋上进行加压；

3e)超声检测(C扫)、DR检测界面粘接质量；

4)冷粘修补

在复位部位的复合层表面冷粘修补一层冷粘修补胶片(冷粘修补胶片的材质与绝热层的材质相同)，为了增加粘接面积，提高粘接质量的可靠性，对绝热层凹坑底部边缘以及冷粘修补胶片均打磨制作坡口；采用加压工艺对冷粘修补胶片进行常温固化或低温固化；冷粘修补的主要目的，是为了二次热粘修补时，在复合层界面与热粘修补生胶片之间增加一层隔热垫，从而降低热粘修补过程中壳体表面的温升，减小热粘修补温度对复合材料壳体的影响；绝热层冷粘修补后，超声检测(C扫)、DR检测复合层界面粘接质量；具体过程如下：

4a)硫化一张冷粘修补胶片，材质与绝热层材质相同即硫化三元乙丙胶片；

4b)坡口制作以及打磨：对绝热层凹坑的底部边缘制作坡口(增加粘接面积，提高粘接可靠性)，坡口宽度15～20mm；对制作好的绝热层凹坑边缘坡口以及修补部位的复合层界面进行打磨，要求起毛，对光检无反光；

4c)裁片：用白纸，按凹坑的底面尺寸进行拓印，边缘单边预留4～6mm的坡口尺寸；

4d)裁剪：按拓印外形，对白纸进行裁剪；

4e)划线：按裁剪白纸外形，用记号笔在冷粘修补胶片表面画线(笔印要求在打磨、清洗过程中去除)；

4f)胶片裁剪：按画线痕迹，对冷粘修补胶片进行裁剪；

4g)对冷粘修补胶片进行打磨，要求起毛，对光检无反光；打磨冷粘修补胶片边缘单边预留的4～6mm坡口型面使其与绝热层凹坑边缘坡口型面一致；

4h)刷胶

采用威固90橡胶粘接剂(即WD-90)两次刷胶工艺，首先在复位部位的复合层界面、凹坑的坡口、冷粘修补胶片表面各刷涂一层胶粘剂，刷胶时毛刷从一侧向另一侧移动，保证无漏刷现象(可对漏刷位置进行补刷)；晾置8～10min，可刷涂第二遍，晾置4～5min后，使用手指背轻点刷胶表面，不粘手时，即可进行后续贴片工序；可用电吹风加快胶粘剂晾干速度；同时，刷胶区域要求超出冷粘修补胶片覆盖的区域；

4i)合拢

将冷粘修补胶片与复位部位的复合层界面对齐，以一边为基准，将冷粘修补胶片与复位部位的复合层界面粘接、合拢，在粘接过程中，用手不断将冷粘修补胶片与复位部位的复合层界面进行擀气、压实操作；为了确保冷粘修补胶片的底部与复合层界面贴实，在胶片合拢时，先在凹坑坡口位置放置胶模布，然后将冷粘修补胶片的底部与复合层的界面压实，最后取掉坡口位置的胶模布，将坡口位置的绝热层和冷粘修补胶片粘贴、压实；硬物将冷粘修补胶片与修补部位的复合层表面压实过程中，可借助电吹风、熨斗等工具加热处理(温度80～100℃)，以提高修补质量的可靠性；

4j)加压

在冷粘修补胶片表面放置一张脱模布，在脱模布形成的凹槽里放入石英砂，并将石英砂擀平，填实整个凹槽，且砂子要求略高于绝热层型面；将脱模布折叠，封口，并用透明胶带或聚四氟乙烯玻纤胶带将脱模布口部粘连，封口处理；

如图2所示，在砂袋6表面放置一块下垫板5，对下垫板5表面进行震动，与砂子捣实、贴合；将支撑杆1的一端抵在下垫板5的支撑面上、支撑杆1的另一端抵在压板7上，压板与壳体绝热层接触，并在绝热层与压板之间用透气毡进行隔离保护。

4k)固化：自然固化24小时以上，或者60℃固化6小时；

4l)超声检测(C扫)、DR检测界面粘接质量；

5)热粘修补

根据一次冷粘修补后绝热层表面形成凹陷，裁剪绝热层生胶片，绝热层生胶片边缘和绝热层凹陷边缘打磨制作坡口，通过加压、加热，对复合层进行二次热粘修补；

绝热层热粘修补后，超声检测(C扫)、DR检测复合层界面粘接质量；

具体过程如下：

5a)样板制作

用白纸，按凹陷的底部尺寸进行拓印，边缘预留4～6mm的坡口尺寸，按拓印外形对白纸进行裁剪；

5b)胶片裁剪：按裁剪白纸外形用油笔在2.7mm生胶片表面划线(在后续打磨、清洗过程中去除)，按画线痕迹对生胶片进行裁剪；

分层缺陷位置修补厚度方向胶片裁剪数量为三张2.7mm生胶片，将整个绝热层凹陷填平；裁剪一张1mm覆盖生胶片，覆盖生胶片超出凹陷边缘不小于5mm但小于加热垫尺寸；

5c)打磨：用磨光机、砂纸对冷粘硫化胶片表面进行打磨，对绝热层表面距离凹陷边缘30～40mm区域进行打磨，要求起毛；对裁剪生胶片边缘制作坡口型面与凹陷坡口型面一致，尺寸4～6mm，钝边不大于0.5mm，生胶片打磨后，与凹陷进行比对、修整；

5d)填料

对凹陷位置刷胶粘剂(H2/E920，AE-4/EPDM201、E910)后，按先后顺序，将裁剪、打磨好坡口的三张2.7mm生胶片装填在凹陷位置，并在生胶片上面铺设覆盖生胶，每张生胶片装填后，要求用硬物压实处理，可借助电吹风、电熨斗等工具进行加热处理(温度80℃～100℃)；

5e)打真空袋，抽真空处理

5f)加热垫安装

使用透气毡等隔热材料制作隔热垫，隔热垫内部开孔大于绝热层修补位置尺寸，外形不小于加热垫尺寸，并用聚四氟乙烯玻纤胶带固定；

将加热垫放置到修补装填的绝热层表面，要求加热垫边缘与覆盖生胶片边缘距离相等，并用聚四氟乙烯玻纤胶带固定；

5g)加压

按边缘等距尺寸，将砂袋放置在加热垫表面，按修补部位绝热层形状，将砂子进行震动、填平，表面保持平面状态；

在砂袋表面放置一块下垫板，对下垫板表面进行震动，与砂子捣实、贴合。将支撑杆的一端抵在下垫板的支撑面上、支撑杆的另一端抵在压板上，压板与壳体绝热层接触，并在绝热层与压板之间用透气毡进行隔离保护。

5h)硫化、测温

加热温度每升高10℃保温10分钟，直至加热温度升高至80℃±5℃保温30分钟，升高至80℃±5℃保温30分钟后检测壳体表面温度；继续每升高10℃保温10分钟直至加热温度升高至120℃±5℃，检测壳体表面温度；同时，120℃时，对螺钉进行拧紧，力矩为40-60N.m(产品压强1-2Mpa)；

继续升温至150℃±5℃，保温2.5小时，且在保温1小时、2小时、2.5小时时分别检测壳体的表面温度；

5i)超声检测(C扫)、DR检测界面粘接质量；

6)打磨、修补

对绝热层修补区域进行修整，对局部高点进行打磨，平滑过渡；对于局部存在的凹坑，可使用硫化三元乙丙采用冷粘修补工艺对局部低点进行修补。

从图3和图4可以看出，采用本发明修补方法，其检测结果未见异常，绝热层经修补后缺陷消失。

本发明针对纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷，从绝热层一面进行修补，相比复合层一面修补，具有更高的可行性；采用低温固化树脂胶，对复合层进行复位修补，避免使用高温(如150℃)固化树脂修补对复合层强度以及形位公差产生不利影响(壳体整体加热)；另外，采用冷粘修补工艺，在复合层与热粘修补三元乙丙之间增一层隔热垫，从而降低对二次热粘修补时，热粘修补过程中，壳体表面的温升，减小热粘修补温度对复合材料壳体强度以及形位公差的影响。

其次，缺陷修补过程中，采用抽真空+撑具局部加压，解决了单独抽真空加压压力不足，而气囊加压存在一定的安全隐患的问题；热粘修补过程中，使用加热垫对缺陷位置进行局部加热，减小了修补过程中，壳体整体加热对复合层的强度及形位公差的影响；在界面修补位置和撑具之间，增加砂袋对修补位置进行柔性封闭，有利于撑具压力均匀施加到修补表面，而且对修补界面边缘附近橡胶形成一定的梯度压力，绝热层热粘修补后，加压位置不会产生类似刚性接触形成的台阶缺陷；纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补前、后均采用超声检测(C扫)、DR检测界面进行检测，对缺陷位置进行准确定位，并对修补质量进行检测确认。

Claims (7)

1.一种纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)先超声检测后DR检测对界面分层缺陷的位置进行准确定位，并在绝热层的表面画出缺陷边缘标识线；

2)缺陷位置的绝热层去除，暴露界面分层缺陷位置

对缺陷位置的绝热层进行清理、切除形成绝热层凹坑，使界面分层缺陷位置暴露；

3)复合层复位

对界面分层缺陷位置使用低温固化树脂胶浸渍，同时加压对界面分层缺陷位置浸渍低温固化树脂胶，浸渍过程中使用手按压复合层的界面，使低温固化树脂胶充分浸渍复合层的分层缺陷位置；界面分层缺陷位置浸渍树脂后，进行抽真空处理，在对复位部位加压的同时，对多余低温固化树脂胶进行清理、去除；

并对复合层复位部位使用加热垫加热、抽真空固化；复位后采用超声检测、DR检测界面粘接质量；

所述步骤3)具体过程如下：

3a)在复合层的界面沿着复合层的纤维方向开多条浸胶口，用排笔将配制好的低温固化树脂胶充分浸入复合层的界面分层缺陷位置；

3b)对浸胶的分层缺陷位置用内层真空袋密封，再在内层真空袋的外表面打外层真空袋，对外层真空袋抽真空使得内层真空袋加压浸渍0.5～1小时，浸渍过程中用手按压界面分层缺陷位置；

3c)真空浸渍完成后，去除掉内层真空袋和外层真空袋，并用无毛纸对多余低温固化树脂胶进行擦拭、清理；

3d)固化

先在浸胶的界面分层缺陷位置打固化真空袋，抽真空加压去掉富余的低温固化树脂胶并形成一个凹槽；然后在凹槽内填充砂子使之填平凹槽，在砂子表面放置加热垫，加热垫表面放置砂袋，并在砂袋表面加压；设置加热垫温度为60～70℃、固化8～13小时；

所述步骤3d)中，采用撑具在砂袋表面加压，撑具包括支撑杆(1)、设置在支撑杆(1)一端的活动垫板及设置在支撑杆另一端的固定垫板(2)，活动垫板包括安装在支撑杆(1)端部的固定板(3)及T型板(4)，T型板(4)的竖直套筒插入支撑杆(1)内，螺钉(5)穿过固定板(3)直至与T型板(4)的横板固定连接； 固定垫板支撑在绝热层的表面，T型板的横板通过调节螺钉支撑在砂袋上进行加压；

3e)超声检测、DR检测界面粘接质量；

4)冷粘修补

在复位部位的复合层表面冷粘修补一层冷粘修补胶片，对绝热层凹坑底部边缘以及冷粘修补胶片均打磨制作坡口；采用加压工艺对冷粘修补胶片进行固化；绝热层冷粘修补后，超声检测、DR检测复合层界面粘接质量；

所述步骤4)中具体过程如下：

4a)硫化一张冷粘修补胶片，材质与绝热层材质相同；

4b)坡口制作以及打磨：对绝热层凹坑的底部边缘制作坡口，坡口宽度15～20mm；对制作好的绝热层凹坑边缘坡口以及修补部位的复合层界面进行打磨，要求起毛，对光检无反光；

4c)裁片：用白纸，按凹坑的底面尺寸进行拓印，边缘单边预留4～6mm的坡口尺寸；

4d)裁剪：按拓印外形，对白纸进行裁剪；

4e)划线：按裁剪白纸外形，用记号笔在冷粘修补胶片表面画线；

4f)胶片裁剪：按画线痕迹，对冷粘修补胶片进行裁剪；

4g)对冷粘修补胶片进行打磨，要求起毛，对光检无反光；打磨冷粘修补胶片边缘单边预留的4～6mm坡口型面使其与绝热层凹坑边缘坡口型面一致；

4h)刷胶

采用威固90橡胶粘接剂两次刷胶工艺，首先在复位部位的复合层界面、凹坑的坡口、冷粘修补胶片表面各刷涂一层胶粘剂，刷胶时毛刷从一侧向另一侧移动，保证无漏刷现象；晾置8～10min，刷涂第二遍，晾置4～5min后；刷胶区域要求超出冷粘修补胶片覆盖的区域；

4i)合拢

将冷粘修补胶片与复位部位的复合层界面对齐，以一边为基准，将冷粘修补胶片与复位部位的复合层界面粘接、合拢，在粘接过程中，用手不断将冷粘修补胶片与复位部位的复合层界面进行擀气、压实操作；并在胶片合拢时，先在凹坑坡口位置放置胶模布，然后将冷粘修补胶片的底部与复合层的界面压实，最后取掉坡口位置的胶模布，将坡口位置的绝热层和冷粘修补胶片粘贴、压实；

4j)加压

在冷粘修补胶片表面放置一张脱模布，在脱模布形成的凹槽里放入石英砂，并将石英砂擀平，填实整个凹槽，且砂子略高于绝热层型面；将脱模布折叠，封口，并用透明胶带或聚四氟乙烯玻纤胶带将脱模布口部粘连，封口处理，然后进行加压；

4k)固化：自然固化24小时以上，或者60℃固化6小时；

4l)超声检测、DR检测界面粘接质量；

5)热粘修补

根据一次冷粘修补后绝热层表面形成凹陷，裁剪绝热层生胶片，绝热层生胶片边缘和绝热层凹陷边缘打磨制作坡口，通过加压、加热，对复合层进行二次热粘修补；绝热层热粘修补后，超声检测、DR检测复合层界面粘接质量。

2.根据权利要求1纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法，其特征在于：所述步骤1)中，超声检测过程中，在出现界面分层缺陷的边缘粘贴胶模布制作缺陷，作为缺陷边缘界定的参考；DR检测前，在缺陷边缘位置放置金属标识件，作为缺陷边缘界定的参考；通过界面分层缺陷准确定位，在绝热层表面标识出界面分层的缺陷位置。

3.根据权利要求1纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法，其特征在于：所述步骤2)具体过程如下：

2a)用裁纸刀沿缺陷边缘标识线内侧进行切割，切割边缘与缺陷边缘标识线留有1～4mm的绝热层打磨余量；

2b)在缺陷边缘标识线内，用裁纸刀按30°～45°倾斜角进行切割，距界面层预留厚度余量，每刀之间间隔1～4mm；

2c)将切割的条形绝热层与复合层分离，操作过程中不能损伤复合层以及周边无分层缺陷区域的绝热层；

2d)重复步骤2a)～2c)，多次对绝热层切割、分离，将界面分层缺陷的绝热层全部分离、去除；

2e)用砂纸、磨光机打磨预留的绝热层打磨余量，深度方向将界面分层缺陷位置复合层表面的绝热层全部去除，边缘要求至界面分层缺陷位置边缘形成绝热层凹坑。

4.根据权利要求1纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法，其特征在于：所述步骤4i)中硬物将冷粘修补胶片与修补部位的复合层表面压实过程中，电吹风或熨斗进行加热处理，加热温度80～100℃。

5.根据权利要求1纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法，其特征在于：所述步骤5)具体过程如下：

5a)样板制作

用白纸，按凹陷的底部尺寸进行拓印，边缘预留4～6mm的坡口尺寸，按拓印外形对白纸进行裁剪；

5b)胶片裁剪：按裁剪白纸外形用油笔在生胶片表面划线，按画线痕迹对生胶片进行裁剪，将整个绝热层凹陷填平；裁剪一张覆盖生胶片，覆盖生胶片超出凹陷边缘不小于5mm但小于加热垫尺寸；

5c)打磨：用磨光机、砂纸对冷粘硫化胶片表面进行打磨，对绝热层表面距离凹陷边缘30～40mm区域进行打磨，要求起毛；对裁剪生胶片边缘制作坡口型面与凹陷坡口型面一致，尺寸4～6mm，钝边不大于0.5mm，生胶片打磨后，与凹陷进行比对、修整；

5d)填料

对凹陷位置刷胶粘剂后，按先后顺序，将裁剪、打磨好坡口的生胶片装填在凹陷位置，并在生胶片上面铺设覆盖生胶，每张生胶片装填后，用硬物压实处理并进行加热处理；

5e)打真空袋，抽真空处理

5f)加热垫安装

使用隔热材料制作隔热垫，隔热垫内部开孔大于绝热层修补位置尺寸，外形不小于加热垫尺寸，并用聚四氟乙烯玻纤胶带固定；

将加热垫放置到修补装填的绝热层表面，要求加热垫边缘与覆盖生胶片边缘距离相等，并用聚四氟乙烯玻纤胶带固定；

5g)加压

按边缘等距尺寸，将砂袋放置在加热垫表面，按修补部位绝热层形状，将砂子进行震动、填平，表面保持平面状态；

在砂袋表面放置一块下垫板，对下垫板表面进行震动，与砂子捣实、贴合然后加压；

5h)硫化、测温

5i)超声检测、DR检测界面粘接质量。

6.根据权利要求1纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法，其特征在于：所述步骤4j)中，在砂袋(6)表面放置一块下垫板(5)，对下垫板(5)表面进行震动，与砂子捣实、贴合；将撑具的支撑杆(1)的一端抵在下垫板(5)的支撑面上、支撑杆(1)的另一端抵在压板(7)上，压板与壳体绝热层接触，并在绝热层与压板之间用透气毡进行隔离保护。

7.根据权利要求1纤维缠绕发动机壳体界面分层缺陷修补方法，其特征在于：还包括打磨、修补步骤，对绝热层修补区域进行修整，对局部高点进行打磨，平滑过渡；对于局部存在的凹坑，使用硫化三元乙丙采用冷粘修补工艺对局部低点进行修补。

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