CN114055805B - 航空发动机风扇易磨环的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种航空发动机风扇易磨环的制造方法，其包括制造多个易磨环扇形段和通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧，所述制造多个易磨环扇形段包括如下步骤：(1)准备可膨胀改性环氧树脂胶膜作为原料，所述可膨胀改性环氧树脂胶膜具有耐磨损、耐腐蚀的功能并且为中温固化环氧树脂胶膜；(2)根据基于应用要求而设计的易磨环的厚度和密度来选择合适的模具厚度并且计算胶膜层数；(3)将计算的胶膜层数的胶膜逐层铺贴至模具中；和(4)进行热模压成型。所述方法能够实现发动机减重、保护风扇叶片叶尖、增加零组件使用可靠性且缩短制造周期，从总体上提高发动机效率。

Description

航空发动机风扇易磨环的制造方法
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种航空发动机风扇易磨环的制造方法。
背景技术
航空发动机风扇组件的径向间隙，即风扇转子叶片叶尖与包容机匣之间的间隙，会影响发动机效率、安全性和寿命。径向间隙的增大会显著降低压气机压缩效率，甚至在起飞和爬升阶段加速时破坏气动特性而引起喘振，从而影响发动机的稳定性和安全性。然而，如果径向间隙过小，在遇到非正常工况如振动时，风扇转子叶片叶尖与包容机匣就有可能发生碰撞和刮擦，特别是在高速运转时对转动部件的破坏性就更大。
为了控制风扇转子叶片叶尖与机匣的径向间隙，尽量减少正常工作状态时的气量损失，同时保护非正常工况时转子叶片不受到损坏，目前常用的做法是在风扇包容机匣的内壁与转子叶片的配合区域设计一种可磨耗材料。
该可磨耗材料可以是金属基的可磨耗封严涂层(CN110905607A)，可以是填充空心微球(聚合物或玻璃)的硅橡胶材料(CN102432225A，US20150198056A1)，也可以是环氧树脂材料(可填充空心玻璃微球)(US20140367920A1)。
在金属基的可磨耗封严涂层与风扇转子叶片叶尖的高速摩擦过程中，产生的高温会使涂层表面氧化进而导致组织结构致密化，并且硬化可损伤叶尖。
由填充空心微球的硅橡胶材料制成的易磨环与转子叶片叶尖发生刮擦时，硅橡胶材料中的空心微球可通过吸热、形变和被切削等方式吸收碰撞能量，在一定程度上保护转子叶片不受磨损。据报道，由这种硅橡胶材料制成的易磨环的密度为0.8g/cm3～1.0g/cm3。其制造工艺需要经过多次混合、混炼然后进行高温硫化成型(胶料一预混炼、包辊、添加空心微球和其他填料、加入硫化剂、混炼，胶料二预混炼、添加空心微球、混炼，胶料一与胶料二混合、再次混炼、薄通下片、再次返炼)，工序步骤多，生产周期长。有模拟的转动刮擦试验结果表明，当叶尖转速较低时(如100m/s以下)，硅橡胶材料易磨环被刮擦下来的部分可呈粉末状；当叶尖转速逐渐升高，硅橡胶材料易磨环被刮擦下来的部分逐渐呈现絮状甚至短条带状，如果条带状刮擦物进入流道，则有可能在高速运转的条件下产生其他损伤。此外，硅橡胶材料易磨环与风扇机匣组件的粘接强度仅为约1.5MPa。
在US20140367920A1中由环氧树脂材料制成的易磨环通过如下方法制备：首先将环氧树脂与交联剂在混合器中混合以获得糊状胶，该糊状胶经过压延后在模具中聚合和固化成为所需的弯曲形状和尺寸。该环氧树脂可以是双酚A(或双酚F)与环氧氯丙烷的共聚物，交联剂可以是聚醚胺，二者也可以制成混合的双组分试剂如3M公司的3550FST B/A或EC-3524 B/A(其中填有空心玻璃微球)。混合过程需采用螺旋混合器以足够慢的速度进行，充分混合后的糊状胶需在2h内通过传送带输送至轧机上通过辊轴进行压延，以获得具有恒定宽度和厚度的条带。将该条带置于闭合模具中于适宜的温度下(50℃～80℃)进行聚合和固化。据报道，由3550FST B/A和EC-3524 B/A制成的易磨环的密度分别为0.6g/cm3和0.5g/cm3。尽管这种环氧树脂材料易磨环在材料性能上有较大程度的改进，但其制备工艺仍然存在一些明显的缺点：(1)获得的环氧树脂材料易磨环的密度近似固定值并且该固定值实际上由固化前的环氧树脂糊状条带的密度所确定，因而不能在一定范围内进行精准设计和控制，从而不能在材料强度、可磨耗性和重量之间进行综合性的优化选择；(2)通过辊轴压延而成的环氧树脂糊状胶条带为恒定宽度和厚度，而易磨环靠近风扇叶片的一面，即流道面，为保证气动效果，一般设计为平面；靠近机匣或蜂窝夹层结构声衬的一面，为实现结构配合，不一定设计成平面，即易磨环沿着其宽度方向可为非等厚的结构。因此如需实现易磨环在靠近机匣或蜂窝夹层结构声衬的非平面结构，则无法通过将上述恒定宽度和厚度的条带固化成型而直接获得，在这种情况下需要进一步的机械加工；(1)原材料活性较高，在常温下即可聚合和固化，因此贮存期和操作窗口期较短(3550FST B/A和EC-3524 B/A的材料贮存期分别为6个月和12个月)，环氧树脂与交联剂或试制的双组分混合后操作窗口期不超过2h；(4)需经过混合、压延和固化三个工艺环节，所需的设备包括螺旋混合器、传送带及用于压延的辊轴、热压机(或烘箱)，工序步骤多，设备资源要求高，生产周期至少为12h。
发明内容
本发明的目的是提供一种优化的航空发动机风扇易磨环的制造方法。所述方法包括制造多个易磨环扇形段和通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧，其特征在于所述制造多个易磨环扇形段包括如下步骤：
(1)准备可膨胀改性环氧树脂胶膜作为原料，所述可膨胀改性环氧树脂胶膜具有耐磨损、耐腐蚀的功能并且为中温固化环氧树脂胶膜；
(2)根据基于应用要求而设计的易磨环的厚度和密度来选择合适的模具厚度并且计算胶膜层数，其中固化膨胀率为原料胶膜密度除以设计的易磨环的密度，胶膜总厚度为模具厚度除以固化膨胀率，胶膜层数为胶膜总厚度除以胶膜单层厚度；
(3)将计算的胶膜层数的胶膜逐层铺贴至模具中；和
(4)进行热模压成型，成型工艺参数为：压力0.2MPa～0.8MPa，升温速率为3℃/min～5℃/min，保温温度120℃±5℃，保温时间2h±10min，最后随炉冷却至室温后脱模。
在一个示例性的实施方案中，所述可膨胀改性环氧树脂胶膜的单层厚度为1mm～2mm。
在一个示例性的实施方案中，所述多个易磨环扇形段为4～8个易磨环扇形段。
在一个示例性的实施方案中，所述模具的横截面具有均匀或非均匀的厚度。在所述模具的横截面具有非均匀的厚度的情况下，在步骤(2)中首先根据设计的易磨环的厚度将易磨环分成若干段，然后分段计算胶膜层数和确定铺贴方式。
在一个示例性的实施方案中，所述通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧包括通过第一糊状胶粘剂或第一膜状胶粘剂胶接于风扇包容机匣内侧并且所述多个易磨环扇形段拼接的接缝处采用第二糊状胶粘剂填平。
在一个示例性的实施方案中，所述方法还包括在通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧后在易磨环的待修补区域用第二糊状胶粘剂进行修补。
在一个示例性的实施方案中，所述第一糊状胶粘剂为粘接强度大于或等于5MPa的室温固化环氧树脂糊状胶。
在一个示例性的实施方案中，所述第一膜状胶粘剂为粘接强度大于或等于10MPa的中温或高温固化环氧树脂膜状胶。
在一个示例性的实施方案中，所述第二糊状胶粘剂为具有易磨功能的密度为0.5g/cm3～0.65g/cm3的双组分室温固化环氧树脂糊状修补胶。
本发明的有益效果是：
1.通过采用较薄的可膨胀改性环氧树脂胶膜进行铺贴，并且通过优化的热模压固化成型工艺(包括压力、升温速率和保温时间等参数)，本发明的方法可以实现在0.4g/cm3～0.8g/cm3的范围内对易磨环扇形段的密度进行精确控制，从而实现在易磨环的强度、可磨耗性和重量之间进行综合性的优化选择。
2.通过采用较薄的可膨胀改性环氧树脂胶膜进行铺贴，并且通过优化的热模压固化成型工艺(包括压力、升温速率和保温时间等参数)，本发明的方法既可以制造横截面具有均匀厚度的易磨环，也可以制造横截面具有非均匀厚度的易磨环。
3.通过采用较薄的可膨胀改性环氧树脂胶膜进行铺贴，并且通过优化的热模压固化成型工艺(包括压力、升温速率和保温时间等参数)，本发明的方法制造的易磨环材料密度均匀，不产生目视可见的缺陷，弯曲强度和耐流体(水、润滑油、燃油等)性能优异，避免了易磨环开裂脱落的风险。
4.在本发明的方法中使用的可膨胀改性环氧树脂胶膜贮存期较长(12～18个月)，操作窗口期充分(在室温条件下为5天～15天)，易于材料贮存和施工。
5.根据本发明的方法制造的易磨环的转动刮擦试验结果表明：随着叶尖转速的升高，被刮擦下来的部分仍可呈粉末状，不产生条带状刮擦物，从而显著降低了进入流道后损伤其他零部件的可能性和安全性风险。
6.在本发明的方法中将易磨环分成数个扇形段进行制备然后再在胶接于风扇包容机匣内侧时进行拼接，这样可有效避免因易磨环长度过长和尺寸过大引起的模具和设备限制，以及由此带来的材料在成型过程中的不均匀性。
7.在本发明的方法的胶接步骤中采用的胶粘剂为糊状或膜状胶粘剂，其中采用糊状胶粘剂时易磨环的粘接强度可达5MPa以上，采用膜状胶粘剂时易磨环的粘接强度可达10MPa以上，这远远高于现有技术硅橡胶易磨环的粘接强度(1.5MPa)。
8.在本发明的方法的胶接和修补步骤中采用的室温固化双组分环氧树脂糊状胶实施简单，可进行现场修补，固化速度快，表干3h，固化速率高于现有技术硅橡胶易磨环的24h。
9.本发明的方法也可以适用于制造航空发动机的其他涉及气路封严的零部件。
总体来说，本发明能够有效、精确地控制易磨环重量以实现发动机减重、改善易磨环可磨耗性以保护风扇叶片叶尖、改善易磨环的弯曲强度和耐流体性能并且提高易磨环与机匣组件胶接强度以增加零组件使用可靠性、优化生产工艺以缩短制造周期，从总体上提高发动机效率。
术语说明：
本申请文件中的术语“室温固化”、“中温固化”和“高温固化”是本领域描述环氧树脂的固化温度的常用术语。如本领域技术人员所理解的，“室温固化”是指环氧树脂能够在23℃±7℃的温度下固化，“中温固化”是指环氧树脂能够在120℃±5℃的温度下固化，并且“高温固化”是指环氧树脂能够在180℃±5℃的温度下固化。
附图说明
图1为风扇易磨环与包容机匣的组件示意图，其中1为包容机匣，2为风扇易磨环。
图2为风扇易磨环与带有蜂窝夹层结构声衬面板的包容机匣的组件示意图，其中3为包容机匣，4为蜂窝夹层结构声衬面板，5为风扇易磨环。
图3为易磨环扇形段的示意图。
图4为现有技术硅橡胶易磨环经转动刮擦试验的典型叶尖刮擦物形貌。
图5为根据本发明的实施例1-11制造的易磨环经转动刮擦试验的典型叶尖刮擦物形貌。
图6为根据本发明的实施例4的步骤2)中的可膨胀改性环氧树脂胶膜的胶膜层数设计示意图。
具体实施方式
本发明了提供一种优化的航空发动机风扇易磨环的制造方法。所述方法包括制造多个易磨环扇形段和通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧，其特征在于所述制造多个易磨环扇形段包括如下步骤：
(1)准备可膨胀改性环氧树脂胶膜为原料，所述可膨胀改性环氧树脂胶膜具有耐磨损、耐腐蚀的功能并且为中温固化环氧树脂胶膜；
(2)根据基于应用要求而设计的易磨环的厚度和密度来选择合适的模具厚度并且计算胶膜层数，其中固化膨胀率为原料胶膜密度除以设计的易磨环的密度，胶膜总厚度为模具厚度除以固化膨胀率，胶膜层数为胶膜总厚度除以胶膜单层厚度；
(3)将计算的胶膜层数的胶膜逐层铺贴至模具中；和
(4)进行热模压成型，成型工艺参数为：压力0.2MPa～0.8MPa，升温速率为3℃/min～5℃/min，保温温度120℃±5℃，保温时间2h±10min，最后随炉冷却至室温后脱模。
随后，通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧包括如下步骤：
(5)胶接前准备
将热模压成型的易磨环扇形段依次固定于机匣内侧的待粘接表面，并进行定位编号，取下定位编号的易磨环扇形段，用毛刷清理，必要时用丙酮擦洗干净，晾置至表面完全干燥；
(6)施加糊状或膜状胶粘剂
当使用第一糊状胶粘剂(例如粘接强度大于或等于5MPa的室温固化环氧树脂糊状胶)时，在定位编号的机匣或蜂窝夹层结构声衬面板表面和易磨环扇形段表面分别涂覆糊状胶粘剂然后将两者贴合并挤出多余胶，最后采用压力夹具或真空袋合拢来固定易磨环扇形段与机匣或蜂窝夹层结构声衬面板，加大压力或抽真空保证粘接面气泡全部排出；或
当使用第一膜状胶粘剂(例如粘接强度大于或等于10MPa的中温或高温固化环氧树脂膜状胶)时，在定位编号的机匣或蜂窝夹层结构声衬面板表面依次铺敷膜状胶粘剂和易磨环扇形段，采用真空袋合拢来固定易磨环扇形段与机匣或蜂窝夹层结构声衬面板，抽真空保证粘接面气泡全部排出；
(7)糊状或膜状胶粘剂固化
按照所采用的糊状或膜状胶粘剂的固化要求进行胶接固化，保证在整个胶接固化过程中保持压力或真空度；
(8)易磨环扇形段拼接接缝处填补
清理易磨环扇形段拼接的接缝处的余胶，必要时用丙酮擦洗并且晾干，用工具将第二糊状胶粘剂(例如0.5g/cm3～0.65g/cm3的双组分室温固化环氧树脂糊状胶)填充至易磨环扇形段拼接的接缝处，表面用刮刀刮平，静置固化；
(9)机械加工
采用机械加工的方式使易磨环型面达到设计尺寸要求；
(10)任选的修补
在通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧后如果易磨环存在待修补表面，则清理易磨环的待修补表面，然后参照步骤(8)进行操作。
以下详细说明了根据本发明的航空发动机风扇易磨环的制造方法的一些具体实施例以及一些对比例，以便于更加充分地说明本发明的一些和其他特征与优势。应该理解，这些实施例仅为示例性的，并且本发明的范围不应受限于此。
实施例1：
如图1所示，采用可膨胀改性环氧树脂胶膜作为原料来制造风扇易磨环。本实施例将易磨环分成5个具有均匀横截面厚度的扇形段(参见图3)。航空发动机风扇易磨环的具体工艺流程为：
成型工艺：
(1)准备可膨胀改性环氧树脂胶膜：
本实施例采用的可膨胀改性环氧树脂胶膜为Loctite EF 9890AERO。可膨胀改性环氧树脂胶膜从冷库中取出后应清理包装袋表面，在胶膜使用前勿从包装袋中取出胶膜。使用前应连同包装袋自然解冻至室温，完全擦除包装袋表面的水滴并晾干。
从包装袋中取出胶膜，使用自动下料机或手动下料的方式将胶膜剪裁成需要的形状。胶膜上有起球、褶皱或干斑等局部区域应避开，下料边缘出现包边时应更换切割刀片。未使用的胶膜应重新密封于包装袋内返回冷库贮存。
可膨胀改性环氧树脂胶膜从冷库取出后25℃时使用寿命为至少15d，32℃时使用寿命为5d。
(2)可膨胀改性环氧树脂胶膜层数设计：
易磨环1设计厚度为12mm，设计密度约为0.4g/cm3，模具厚度即成型后易磨环厚度为15mm。使用的原料可膨胀改性环氧树脂胶膜的密度为1.3g/cm3，单层厚度为1.5mm。固化膨胀率为原料胶膜密度除以易磨环设计密度为3.25，胶膜总厚度为模具厚度除以固化膨胀率，即约4.6mm，胶膜层数为胶膜总厚度除以胶膜单层厚度，即约为3层。
(3)模具准备及可膨胀改性环氧树脂胶膜铺贴
模具应具有一定的刚度。模具表面应干净、干燥，没有污染和残留物。用丙酮等有机溶剂擦拭模具表面，适用时也可涂覆胶模剂或使用隔离膜和脱模布。
将剪裁好的可膨胀改性环氧树脂胶膜逐层铺贴至模具中，铺贴前才应撕去胶膜的背膜，铺贴过程应保证表面平整，胶膜能够在模具中均匀的展开。
(4)易磨环扇形段热模压成型
合模，将模具加热加压，成型工艺参数为：压力0.6MPa，升温速率为4℃/min，保温温度120℃，保温时间120min，最后随炉冷却至室温后脱模，可膨胀改性环氧树脂胶膜膨胀固化成型即成易磨环扇形段。
检查易磨环扇形段表面状态，无裂纹、鼓泡、局部脱落、分层等现象。采用随炉件检验作为风扇易磨环制造工艺的检验方法。从易磨环扇形段余量部分切取部分材料制备随炉件试样，按ASTM D 790规定的方法进行测试。
胶接工艺：
(5)胶接前准备
将热模压成型的易磨环扇形段依次固定于机匣内测的待粘接表面，并进行定位编号，应控制定位使得扇形段拼接的接缝为1mm～2mm，取下定位编号的易磨环扇形段，用毛刷清理碎屑等浮尘，必要时用丙酮擦洗干净，晾置至表面完全干燥。
图1的包容机匣1或图2的蜂窝夹层结构声衬面板4为复合材料，如果在其制造时在待胶接易磨环的复合材料区域使用了湿可剥布，胶接前直接将湿可剥布去除，不需进行其他表面处理。如果制造时没有采用湿可剥布，应在复合材料的待胶接区域表面进行适当打磨，然后用丙酮擦洗后晾置至表面完全干燥。
(6)施加糊状胶粘剂
在定位编号的机匣或蜂窝夹层结构声衬面板表面涂覆厚度为0.2mm～1mm的第一糊状胶粘剂，在易磨环扇形段表面涂覆0.2mm～1mm的第一糊状胶粘剂，分别平放5min～20min，所述第一糊状胶粘剂是LOCTITE EA 9394 AERO环氧树脂糊状胶。将涂覆糊状胶粘剂的风扇易磨环与机匣或蜂窝夹层结构声衬面板贴合并挤出多余胶，采用压力夹具或真空袋合拢来固定易磨环扇形段与机匣或蜂窝夹层结构声衬面板，加大压力或抽真空保证粘接面气泡全部排出。
(7)糊状胶粘剂固化
固化工艺参数为在25℃的温度下固化3d～5d，或在66℃的温度下固化1h。保证在整个胶接固化过程中保持压力不低于0.2MPa或真空度不低于0.09MPa，确保胶接区域无缺胶、掉块、无明显的富胶和贫胶区。
(8)易磨环扇形段拼接接缝处填补
清理易磨环扇形段拼接的接缝处的余胶，必要时用丙酮擦洗并且晾干，用工具将第二糊状胶填充至易磨环扇形段拼接的接缝处，所述第二糊状胶为密度为0.5g/cm3～0.65g/cm3的双组分室温固化环氧树脂糊状胶LOCTITE EA 9891RP AERO。表面应用刮刀刮平，静置3h即可表干，24h固化完全。
(9)机械加工
采用机械加工的方式使易磨环型面达到设计尺寸要求，机框加工后检查易磨环表面质量，没有裂纹和掉块现象。
修补工艺：
(10)修补
在通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧后如果易磨环存在待修补表面，则清理易磨环的待修补表面，然后参照步骤(8)进行操作。
实施例2：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(2)中，易磨环1设计厚度为15mm，设计密度约为0.55g/cm3，模具厚度即成型后易磨环厚度为18mm。使用的原料可膨胀改性环氧树脂胶膜的密度为1.3g/cm3，单层厚度为1.5mm。固化膨胀率为原料胶膜密度除以易磨环设计密度为2.36，胶膜总厚度为模具厚度除以固化膨胀率，即约7.6mm，胶膜层数为胶膜总厚度除以胶膜单层厚度，即约为5层。
实施例3：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(2)中，易磨环的设计厚度为15mm，设计密度为0.8g/cm3，模具厚度即成型后易磨环厚度为17mm。使用的原料可膨胀改性环氧树脂胶膜的密度为1.3g/cm3，单层厚度为1.5mm。固化膨胀率为原料胶膜密度除以易磨环设计密度为1.62，胶膜总厚度为模具厚度除以固化膨胀率，即约10.5mm，胶膜层数为胶膜总厚度除以胶膜单层厚度，即约为7层。
实施例4：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：将易磨环分成8个具有非均匀横截面厚度的扇形段，并且在步骤(2)中，易磨环的设计厚度为12mm～16mm，为非等厚结构，如图6所示。易磨环的设计密度约为0.4g/cm3，模具厚度即成型后易磨环厚度为15mm～19mm(尺寸变化区域与易磨环终尺寸一致，底边留3mm机加工余量)。不同厚度的易磨环需要的胶膜的层数应分段计算。使用的原料可膨胀改性环氧树脂胶膜的密度为1.3g/cm3，单层厚度为1.5mm。
模具成型后易磨环厚度为19mm的等厚段：固化膨胀率为原料胶膜密度除以易磨环设计密度为3.25，胶膜总厚度为模具厚度19mm除以固化膨胀率3.25，即约5.85mm，胶膜层数为胶膜总厚度除以胶膜单层厚度，即约为4层。
模具成型后厚度为15mm～19mm的非等厚段：取非等厚段的厚度中值17mm进行计算，固化膨胀率为原料胶膜密度除以易磨环设计密度为3.25，胶膜总厚度为模具平均厚度17mm除以固化膨胀率3.25，即约5.23mm，胶膜层数为胶膜总厚度除以胶膜单层厚度，即约为3.5层。
结合等厚段和非等厚段应铺贴的胶膜层数，可以得到图6所示的铺贴方式：由下至上先铺贴3层胶膜，其宽度与整个易磨环宽度相等为W0，再铺贴1层胶膜，其宽度为1/2(W0+W1),其中W1为易磨环等厚段的宽度，两边胶膜的丢层量相等，均为非等厚段总宽度的1/4,即1/4(W0-W1)。
实施例5：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，在定位编号的机匣或蜂窝夹层结构声衬面板表面依次铺敷厚度为0.3mm～0.4mm的膜状胶粘剂和易磨环扇形段，采用真空袋合拢来固定易磨环与机匣或蜂窝夹层结构声衬面板，抽真空保证粘接面气泡全部排出，并且其中所述膜状胶粘剂为LOCTITE EA 9696 AERO环氧树脂膜状胶粘剂；在步骤(8)中，固化工艺参数为在107℃～129℃的温度下固化60min～90min。
实施例6：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，在定位编号的机匣或蜂窝夹层结构声衬面板表面依次铺敷厚度为0.3mm～0.4mm的膜状胶粘剂和易磨环扇形段，采用真空袋合拢来固定易磨环与机匣或蜂窝夹层结构声衬面板，抽真空保证粘接面气泡全部排出，并且其中所述膜状胶粘剂为LOCTITE EA 9628AERO环氧树脂膜状胶粘剂；在步骤(8)中，固化工艺参数为在121℃的温度下固化60min或在113℃的温度下固化90min。
实施例7：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，成型工艺参数为：压力0.8MPa，升温速率为3℃/min，温度115℃，保温130min。
实施例8：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，成型工艺参数为：压力0.2MPa，升温速率为5℃/min，温度125℃，保温110min。
实施例9：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，成型工艺参数为：压力0.4MPa，升温速率为4℃/min，温度115℃，保温110min。
实施例10：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：图1的包容机匣1或图2的蜂窝夹层结构声衬面板4为铝合金，在进行步骤(6)之前，将铝合金进行阳极化处理，然后在50℃±5℃的温度下加热2h，随炉冷却至室温。
实施例11：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：图1的包容机匣1或图2的蜂窝夹层结构声衬面板4为不锈钢，在进行步骤(6)之前，将不锈钢的待粘接面用砂纸打磨，然后用丙酮擦洗晾干。
对比例1：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，在大气压下成型。
对比例2：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，成型工艺参数中的压力为1.2MPa。
对比例3：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，成型工艺参数中的升温速率为2℃/min。
对比例4：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，成型工艺参数中的升温速率为6℃/min。
对比例5：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，成型工艺参数中的保温时间为100min。
对比例6：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，成型工艺参数中的保温时间为140min。
对比例7：
本实施例与实施例1相似，不同之处是：在步骤(6)中，在大气压下成型，成型工艺参数中的升温速率为6℃/min并且保温时间为100min。
经测试，根据实施例1-10制造的易磨环的材料密度均匀，不产生目视可见的缺陷，弯曲强度和耐流体(水，润滑油，燃油等)性能优异。其中，弯曲强度可达到10.0MPa～11.0MPa，弯曲模量可达到300MPa～320MPa(ASTM D 790)，具有较高的力学强度。对比例1-7由于热模压成型工艺的压力、升温速率和/或保温时间没有落在本发明要求保护的范围内，导致所制造的易磨环弯曲强度和模量较低，弯曲强度小于9MPa，弯曲模量小于300MPa，力学强度较低，存在开裂脱落的风险。特别地，对比例7由于压力、升温速率和保温时间都没有落在本发明要求保护的范围内，导致弯曲强度仅为8MPa，弯曲模量仅为260MPa，力学强度较低，存在开裂脱落的风险。
图4为现有技术硅橡胶易磨环经转动刮擦试验的典型叶尖刮擦物形貌。从图中可以看出，当叶尖转速逐渐升高至100m/s以上时，硅橡胶易磨环被刮擦部分逐渐出现絮状甚至短条带状，条带状刮擦物如果进入流道，则有可能在高速运转的条件下产生其他损伤。
图5为根据本发明的实施例1-11制造的易磨环经转动刮擦试验的典型叶尖刮擦物形貌。从图中可以看出，随着叶尖转速的升高，被刮擦下来的部分仍呈粉末状，不产生条带状刮擦物，从而显著降低了进入流道后损伤其他零部件的可能性和安全性风险。

Claims (9)

1.一种航空发动机风扇易磨环的制造方法，所述方法包括制造多个易磨环扇形段和通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧，其特征在于所述制造多个易磨环扇形段包括如下步骤：
(1)准备可膨胀改性环氧树脂胶膜作为原料，所述可膨胀改性环氧树脂胶膜具有耐磨损、耐腐蚀的功能并且为中温固化环氧树脂胶膜；
(2)根据基于应用要求而设计的易磨环的厚度和密度来选择合适的模具厚度并且计算胶膜层数，其中固化膨胀率为原料胶膜密度除以设计的易磨环的密度，胶膜总厚度为模具厚度除以固化膨胀率，胶膜层数为胶膜总厚度除以胶膜单层厚度；
(3)将计算的胶膜层数的胶膜逐层铺贴至模具中；和
(4)进行热模压成型，成型工艺参数为：压力0.2MPa～0.8MPa，升温速率为3℃/min～5℃/min，保温温度120℃±5℃，保温时间2h±10min，最后随炉冷却至室温后脱模。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述可膨胀改性环氧树脂胶膜的单层厚度为1mm～2mm。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述多个易磨环扇形段为4～8个易磨环扇形段。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述模具的横截面具有均匀或非均匀的厚度，并且在所述模具的横截面具有非均匀的厚度的情况下，在步骤(2)中首先根据设计的易磨环的厚度将易磨环分成若干段，然后分段计算胶膜层数和确定铺贴方式。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧包括通过第一糊状胶粘剂或第一膜状胶粘剂胶接于风扇包容机匣内侧并且所述多个易磨环扇形段拼接的接缝处采用第二糊状胶粘剂填平。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述制造方法还包括在通过胶粘剂将所述多个易磨环扇形段胶接于风扇包容机匣内侧后在易磨环的待修补区域用第二糊状胶粘剂进行修补。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其中所述第一糊状胶粘剂为粘度强度大于或等于5MPa的室温固化环氧树脂糊状胶。
8.根据权利要求5所述的制造方法，其中所述第一膜状胶粘剂为粘度强度大于或等于10MPa的中温或高温固化环氧树脂膜状胶。
9.根据权利要求5或6所述的制造方法，其中所述第二糊状胶胶粘剂是密度为0.5g/cm3～0.65g/cm3的双组分室温固化环氧树脂糊状修补胶。
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