HB5342-1995复合材料航空制件工艺质量控制.pdf 10页

'HB中华人民共和国航空工业标准HB5342-95复合材料航空制件工艺质量控制1995-12-13发布1996-01-01实施中国航空工业总公司批准 中华人民共和国航空工业标准复合材料航空制件工艺质量控制HB5342-95代替HB5342-861主题内容与适用范围本标准规定了连续纤维(含织物)增强聚会物基复合材料航空制件制造工艺的质量控制通用原则和一般要求。本标准适用于连续纤维(含织物)增强聚会物基复合材料航空制件制造工艺过程的质量控制。其它用途的复合材料制件,也可参照执行。2引用标准GB1449玻璃纤维增强塑料弯曲性能试验方法GB1450.1玻璃纤维增强塑料层间剪切强度试验方法GB3356单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法GB3357单向纤维增强塑料层间剪切强度试验方法GB3365碳纤维增强塑料孔隙含量检验方法GJB1038.1纤维增强塑料无损检测方法超声波检验GJB1038.2纤维增强塑料无损检测方法X射线检验3定义随炉件随炉件是指从制件铺层直接延伸、扩大的加工余量部分切取的、代表该制件工艺质量的试验件。对于热压罐成型工艺,也可以是使用与制件同一批材料和相同的工艺并在同一个真空袋内固化制成的、代表该制件工艺质量的试验件。4环境4.1一般要求4.1.1根据各工序对生产环境的要求,复合材料制件的生产车间分为特殊工作间和一般工作间。胶液配制、预浸料制备、预浸料的剪裁与铺贴、工艺组合和胶接组装应该在特殊工作间内进行。其它作业可以在一般工作间内进行。4.1.2复合材料制件生产车间应设有不高于-18℃的低温贮藏间。中国航空工业总公司1995-12-13发布1996-01-01实施 HB5342-954.2特殊工作间的要求4.2.1室内应保持温度22±4℃,相对湿度30%~65%,并且应备有温度、湿度显示和记录装置。4.2.2室内空气的洁净度应达到等于和大于10μm的尘粒不超过10个/升。4.2.3室内对应于室外应保持10~40pa的正压力差。4.2.4进入特殊工作间的压缩空气,必须经除油、除水处理，保证压缩空气在1m距离吹在洁净的玻璃板或铝板上无目视可见的油水滴印或尘迹。4.2.5室内应有良好的照明,照度应为200~300lx。如有必要,灯具应加防爆装置。4.2.6特殊工作间的入口处,必须设有风淋室或其它除尘设施。4.2.7室内净化装置应建立定期检查、维护和管理制度。4.2.8室内工作台、地板、设备应每天用吸尘器清洁一次。墙壁、天花板、灯具等至少每月清洁一次。4.3一般工作间的要求4.3.1一般工作间的温度应为15~32℃,相对湿度应小于75%。4.3.2室内应有良好的通风设施。4.4厂房周围环境要求4.4.1复合材料厂房应远离粉尘作业区和其它污染源。4.4.2复合材料厂房排出的废气和粉尘应进行处理,不得污染环境。4.4.3厂房周围应有良好的绿化。5材料5.1原材料5.1.1一般要求5.1.1.1用于制造复合材料制件的预浸料、纤维(含织物)、树脂、固化剂及其它添加剂等原材料应是通过鉴定的定型产品,有相应的技术标准。5.1.1.2生产厂家或生产地点改变以及重大工艺改造后供应的所有原材料，应通过验证试验后方可投入使用。5.1.2入厂检验和贮存5.1.2.1原材料到货后应按相关的技术标准进行入厂检验。5.1.2.2经入厂检验不合格的材料不得使用。5.1.2.3经入厂检验合格的所有材料应以原包装状态(取样检验包装单元除外)按其相应的技术标准所要求的贮存条件贮存。5.1.2.4超过贮存期的预浸料、树脂、固化剂及其它添加剂的处理按其相应的技术标准固定执行。5.2工艺辅助材料5.2.1工艺辅助材料的选择必须以满足成型工艺的要求为原则。5.2.2主要的工艺辅助材料到货后，应按照有关的技术要求进行入厂检验。检验合格的工艺 HB5342-95辅助材料应按其所要求的贮存条件入库贮存。5.2.3超过贮存期的工艺辅助材料经重新进行工艺试验合格可继续使用。5.2.4新研制的工艺辅助材料或改变生产厂家生产的工艺辅助材料,必须经工艺试验合格后方可投入使用。5.2.5在生产中,不得随意改换工艺辅助材料，如因特殊情况需要改换时,需重新进行工艺试验。6设备、仪表及模具6.1一般要求6.1.1设备、仪器、仪表、称量器具及工装模具等的性能和灵敏度或测量精度应满足复合材料航空制件成型工艺的要求。6.1.2对所有设备、仪器、仪表、称量器具等应建立定期检验制度。超过检验期未检验的设备、仪表、称量器具应停止使用。检验不合格者禁止使用。6.1.3凡属下列情况之一的设备、仪器，均应经过重新检定后方可使用：a.停止使用超过6个月；b.大、中修后；c.设备、仪器在使用中发生异常现象时；d.设备、仪器移位或更换重要零部件之后。6.1.4热压罐、烘箱、真空泵的排气管道口应置于室外,并离空调入口8m以上。6.2热压罐的质量控制6.2.1温度控制6.2.1.1热压罐应配有温度控制、温度记录和报警三套仪表及稳压电源装置。6.2.1.2φ1.2m×4m及其以上规格的热压罐应有不少于8根用于控温、检测和记录制件温度的热电偶。6.2.1.3在使用温度范围内，热电偶的测量精度应达到±1℃。6.2.1.4温度自动记录仪应能自动绘制整个工艺过程的温度—时间曲线。6.2.1.5在满负载的条件下，热压罐应达到下述要求：a.温度均匀性要好，罐内任意两点温度差应不大于10℃；b.空气升温和降温速率应在0.3~5℃/min范围内可调；c.热压罐温度的控制精度应到±3℃。6.2.1.6热压罐内温度均匀性应每年检定一次,温度控制系统应每年校验一次。6.2.2压力控制6.2.2.1压力仪表精度在0~2.0Mpa下应为满刻度读数的±1.5%。6.2.2.2真空压力仪表精度在-0.1Mpa下应为满刻度读数的±1.5%。6.2.2.3热压罐的压力系统应配有贮气罐以及压力自动调节、自动记录和保险等装置。6.2.2.4热压罐内的压力波动值应在±0.03Mpa范围内。6.2.2.5进入热压罐的压缩空气应由无油润滑的空气压缩机(或制氧机)供气,否则应有除油 HB5342-95除水措施。如有条件应尽可能采用惰性气体(C02或N2)作为加压介质。6.2.2.6热压罐内的真空压力系统应保持气密、无泄漏,并有单独接通大气的管路。6.2.2.7压力仪表、压力自动记录仪表应每半年检定一次。6.2.3安全控制6.2.3.1热压罐内应装有照明灯及红色应急开门手柄,以保证被误关入罐内人员的安全。6.2.3.2罐门与加压机构应有互锁装置，使罐门虽然关闭但未锁紧时，罐内加不上压力。而罐内压力未降至零时,罐门也无法打开。6.2.3.3安全阀和压力报警装置应每年校验一次。6.3热压机的质量控制6.3.1热压机的允许工作温度应满足成型工艺要求。加热板有效使用面积内任意两点之间的温度差应不大于10℃。6.3.2热压机的加热系统应配有自动控温、自动记录及报警装置。其升温速率应在1~5℃/min内可调。温度控制精度应达到±3℃。6.3.3热压机应有降温自动控制系统，一般降温速率应在1~10℃/min范围内可调。26.3.4热压机的上下压板应水平并互相平行,上下压板接触后,台面1m以下的压机,它们之2间由于不平行所形成的最大间隙应不大于0.2mm,1m以上的压机，其最大间隙应不大于0.4mm。6.3.5热压机应采用热电偶多点测温,台面尺寸800m×800m及其以上的热压机上下压板和模具上的测温点应至少各有4点。热电偶的测量精度应达到±1℃。6.3.6热压机的压力波动值应在±10%范围内。6.4模具6.4.1一般要求6.4.1.1成型模具在满足强度要求的前提下，应尽可能选用与制件材料的热膨胀系数接近的材料，并应使制件升温速率基本一致。6.4.1.2所有模具均应使制件受到均匀的外压，热压罐成型工艺用模具还应能提供均匀的真空压力。每1.5m至少应有一个抽气嘴。6.4.1.3对模成型模具应在适当位置设置一个或多个热电偶插孔。6.4.1.4缠绕用芯模、对模成型模具应有相应的卸模装置,该装置应结构简单,易于卸模操作，卸模时应不损伤制件和模具。6.4.1.5热压罐成型工艺用模具推荐采用具有足够的刚性，利于热空气流通，传热快的框架式薄壳结构。6.4.1.6树脂注塑成型用模具设计时,必须仔细考虑树脂注入口和流胶口的位置和数目,同时还应考虑在树脂注入工序结束后,注入模腔的树脂能在受压状态下加热固化。6.4.1.7专用铺贴模应满足铺贴工艺的要求,包括预压实和预吸胶工艺的要求。6.4.1.8所有制件成型模具均需通过温度均匀性检查，对于热压罐成型工艺和树脂注塑成型工艺(RTM)所用的模具还需通过气密性检查合格后,方可投入试用。6.4.1.9在完成首件制件鉴定后,所用的工装模具方可正式投入生产使用。 HB5342-956.4.2属下列情况之一的模具,应重新进行试模检查：a.模具经过较大的修改；b.制件有较大的改动；c.成型工艺有较大的变化；d.关键性的工艺辅助材料作了更换。7工艺7.1胶液配制7.1.1胶液配制用天平等称量器具的精度应不低于±0.1%。7.1.2胶液配制应在验明各种材料均符合使用要求后,按照胶液配制工艺说明书进行。7.1.3胶液配制用容器应当是由玻璃、搪瓷、陶瓷、不锈钢、聚乙烯塑料等材料制成的。不允许使用含蜡的纸质容器。真空脱泡用容器的容积应至少比胶液配制量大5倍。7.1.4胶液应随用随配,配好的胶液必须在其使用期内全部用光,超过使用期的胶液，不得使用。7.2模具的准备7.2.1铺贴专用模具7.2.1.1铺贴专用模具的准备应在核对其编号无误后,按工艺说明书的要求进行。7.2.1.2根据工艺说明书要求铺放在铺贴模上的隔离膜或脱模布允许进行搭接拼接，并紧贴于模具表面。7.2.1.3在隔离膜或脱模布上应标记出铺贴的外形尺寸线和铺层方向角度线。7.2.1.4铺贴专用模具不得用于加热固化成型制件。7.2.2成型模具7.2.2.1成型模具的准备应在核对其编号无误后,按工艺说明书的要求进行。7.2.2.2凡是制件的贴模面要求与其它零件胶接或要求喷涂表面涂层的成型模具，其成型面不得用含硅和含氟的脱模剂。7.2.2.3按照工艺说明书要求铺放在制件贴模面的F4玻璃布或隔离膜,一般不能拼接,如需要拼接时,只能对接,不允许搭接。7.2.2.4带内衬缠绕件的内衬外表面,应按工艺说明书要求进行处理,以提高其与缠绕层的粘接力。7.2.2.5已经完成准备工作的成型模具和缠绕内衬应妥善保管,避免其受到污染和损伤。7.3剪裁7.3.1一般要求7.3.1.1按工艺说明书检查材料符合要求后,方可进行剪裁。7.3.1.2剪裁后,工作台、剪裁样板、尺子、刀子等应擦拭干净,不允许有油污或其它杂质污染。7.3.1.3剪裁时，不宜使用塑料或木材制成的剪裁样板和尺子。 HB5342-957.3.1.4剪裁好的单层片,应按铺贴顺序进行编号、配套后,再传递至下一道工序。7.3.2预浸料的剪裁7.3.2.1从冷藏间取出的预浸料应待密封袋内温度达到室温后(在室温下放置不少于6h)，方可启封取出预浸料进行剪裁。7.3.2.2预浸料剪裁时，应防止损伤隔离纸和保护膜,并将它们一直保持到铺贴工序。7.3.2.3单向预浸料只允许沿纤维边缘进行拼接。拼接时应按照工程图样或工艺说明书进行。7.3.2.4纤维方向角度偏差：单向预浸料一般为±2°,织物预浸料一般为±3°。7.3.3干织物的剪裁7.3.3.1剪裁时应将干织物在工作台上展开、不变形，保持纤维纱成直线状态。7.3.3.2经(纬)纱方向角度偏差一般为±3°。7.3.3.3剪裁好的单层干织物,应采取措施防止边缘纤维纱松脱。7.4铺贴7.4.1预浸料铺贴7.4.1.1对于平板形行和近似平板形制件,铺贴作业可以在工作台上进行,也可以直接在成型模具上进行。对于形状较复杂的制件,铺贴操作则应当在铺贴模或直接在成型模具上进行。7.4.1.2工作台或铺贴模上应有明显的铺贴外形尺寸线和铺层角度标记线。7.4.1.3铺贴时,应逐层铺贴、逐层检查、逐层记录。每一层都应当铺贴准确到位,保持平整并与前一层完全贴合,不得“架桥”、“打折”、“裹气”和“带入杂物”。7.4.1.4铺贴时，每层预浸料上的隔离纸和保护膜撕下后，应按顺序放置一边，并及时按铺层数检查清点，防止它们被带入铺层内。7.4.1.5铺贴过程中，进行真空压实有助于提高铺贴质量和排除气泡，特别是对于厚度10mm以上的制件，一般每铺贴3至8层应在真空或真空加热条件下压实一次。每次压实的时间、温度和加热压实的次数应符合工艺说明书要求。7.4.1.6铺层方向角度偏差：单向预浸料一般为±2°，织物预浸料一般为±3°。7.4.2干织物铺叠(如在树脂注塑成型和手糊成型工艺中使用)7.4.2.1干织物铺叠均在成型模具上进行。7.4.2.2铺叠时,应逐层铺叠、逐层检查、逐层记录。每一层的铺叠贴到位程度、织物织纹规整性和变形程度等均应符合工艺说明书要求。7.4.2.3在树脂注塑成型的模具上铺叠时,应按照工艺说明书的要求,每铺一层均用适当的方法将其固定,防止其相互滑动、错位。7.4.2.4在手糊成型模具上铺叠时,应按照工艺说明书的要求,每铺一层都有可靠有效的措施使树脂充分浸润织物,排除气泡和准确控制树脂含量。7.4.2.4铺层方向角度偏差一般为±7°。7.5纤维缠绕7.5.1各项纤维缠绕参数，如线型、缠绕角、纤维张力、树脂槽温度或预浸料纱温度等,在生产中不得随意改变。 HB5342-957.5.2缠绕机应有纤维张力自动控制系统,纤维张力波动值应在±10%范围内。7.5.3带内衬的缠绕件缠绕过程中,内衬外表面应保持清洁,防止受到任何污染。7.6树脂注塑成型工艺中的树脂注入。7.6.1必须严格按照树脂体系的粘度特性,严格控制注入树脂时的各项工艺参数,如：模具内真空度，盛树脂容器，管道，模具等的温度、注入压力和注入速度等。7.6.2在树脂注入过程中,应采取相应措施防止制件内产生气泡和纤维严重变形。7.7热压罐成型工艺中,典型的工艺组合及封装要求。7.7.1按照工艺要求正确选择各种工艺辅助材料。7.7.2采用有效、可靠的措施和方法,确保制件坯料在模具中的正确位置。7.7.3当使用过量树脂预浸料时,应能准确地吸走多余的树脂。7.7.4真空密封组装件必须有良好的密封性,真空度应不低于-0.092Mpa,停止抽气后10min内真空度下降应不大于0.02Mpa。7.7.5真空袋内各处应有畅通的真空通路,避免形成假真空或袋内各处真空压力不均匀。7.7.6制件坯料上铺放的各种工艺辅助材料,应确保坯料各处温度差最小。7.7.7真空袋膜应留有足够余量以避免因架桥而拉裂真空袋。坯料、模具的棱边处应用导气毡等材料覆盖,以防止其损伤真空袋膜而产生漏气。7.7.8应能均匀传递成型压力。7.7.9易于脱模操作。7.8固化成型和后固化7.8.1固化成型7.8.1.1固化成型时，应采用首件鉴定合格制件确定的固化工艺条件。7.8.1.2热电偶应紧贴于制件的边缘处放置，以次记录固化温度。而且，当制件的厚度变化比较大时，在制件最厚部分和最薄部分均应分别放置热电偶。7.8.1.3固化成型时，加热升温速率应在1~3℃/min范围内，冷却降温速率应在2℃/min以下。7.8.1.4在热压罐成型或热压机成型工艺中，应按照工艺要求控制加压点，并尽可能采用灵敏、有效、可靠的动态监控仪器和方法，以实现实时控制。7.8.1.5固化工艺参数(温度、压力、时间、加压时机)必须符合工艺说明书的要求，并记录完整存，档备查。7.8.1.6固化压力的波动值应在±0.03Mpa范围内。7.8.1.7纤维缠绕工艺中，缠绕结束后，在室温或加热固化时，树脂完全凝胶之前应使制件继续保持旋转状态。7.8.1.8固化成型过程中只要工艺参数(温度、压力、时间、加压时机)中有一项参数超出允许的范围，则该固化制件应作为超差件处理。7.8.1.9批量生产时，制件坯料在热压罐中所处的位置、控温和测温点的位置，应保持相对稳定。7.8.2后固化 HB5342-957.8.2.1后固化工艺条件应为首件鉴定合格制件确定的后固化工艺条件。7.8.2.2制件从模具中取出后进行后固化时，后固化的加热升温速率应不大于3℃/min，冷却降温速率应不大于2℃/min。7.9制件的检验7.9.1制件应进行外观目视检查、外形尺寸测量和无损检查、以及随炉件性能测试等。7.9.2制件的厚度等尺寸测量应当使用测量精度不低于0.02mm的游标卡尺或百分表等测量工具进行。7.9.3应该按照GJB1038.1、GJB1038.2和GB3365检测制件内部缺陷。敲击法也可以作为制件无损检验的一种辅助方法。7.9.4从随炉件上切取试样，分别按照GB3356、GB1449和GB3357、GB1450.1测定其弯曲强度和模量、层间剪切强度，以及其它特定要求测试的性能。7.9.5根据固化成型过程中的工艺参数记录，随炉件性能测试、制件无损检测及外观和外形尺寸检验的结果，对制件质量作出评定。7.10制件的修边、切割和制孔7.10.1不同类型的复合材料制件应选用相应的专用切削刀具和合理的切削参数。7.10.2钻孔时，在制件钻孔出口一侧应衬垫铝或夹布胶木板等，以防止出现分层和开裂。7.10.3在修边、切割和制孔时，可用自来水或其它冷却液进行冷却，切割后应及时清除制件上的水分。但对于夹层结构材料，kevlar复合材料和需要胶接或喷涂保护层的制件表面，则不允许使用冷却液冷却。7.10.4修边、切割、钻孔加工面出现的分层、裂缝、毛刺等局部缺陷允许按工艺文件规定进行修补。7.11装配连接7.11.1装配连接前，应经过预装配确认该制件满足装配协调关系后方可进行装配连接。装配时，应防止制件因强迫装配引起严重变形。7.11.2机械连接装配时出现问题的间隙，应当用工艺文件中规定的垫片予以垫平。7.11.3机械连接装配时应使用定力矩螺栓连接和压铆连接。装配过程中不允许使用金属榔头敲击制件。7.11.4胶接连接装配时，应有符合工艺说明书要求的胶接间隙，以保证所要求的胶层厚度。7.11.5胶接连接的表面应保持清洁，不得有任何污染。7.11.6胶接固化工艺应严格控制，同时应有胶接随炉件。8人员8.1从事复合材料航空制件生产和质量控制的管理人员，应具有本专业中专以上文化水平或相应技术职称，并有一定的实践经验。8.2主管工艺人员应具有工程师以上的技术职称、并有丰富经验的专业技术人员担任。8.3复合材料航空制件制造的操作人员，检验员必须经过相应专业的技术培训，并通过考核取得操作合格证后，方可上岗独立操作。 HB5342-958.4属下列情况之一者，需要重新考核，取得合格证后方可进行操作：a.停止复合材料制件制造操作两年以上；b.一年内出现三次操作事故；c.工艺或工艺设备有重大改变。9文件和资料9.1复合材料航空制件制批量生产应具有零部件图样、技术条件、技术标准、模具与工装图样、生产工艺说明书、工艺规范和制件检验规范等技术文件。9.2技术文件的编制应符合国家标准或行业标准的相关规定，并应保持与其协调、统一。技术文件内容的表达应简明、准确。9.3所有技术文件均应按规定的程序审批后方能生效。9.4所有技术文件的更改应符合技术状态管理的要求，重大更改应附有专门技术试验鉴定报告。9.5各生产工序都应按规定填写原始记录和技术转接单。而且，填写要真实、及时，不得追记和谎填。操作人员应签字盖章，质控人员监督。9.6技术文件、原始记录和检测试验报告等应分类存档，保存时间一般不少于10年，并有可靠的追溯性。附加说明本标准由中国航空工业总公司航空材料、热工艺标准化技术归口单位提出并归口。本标准由621所负责起草，172厂、132厂参加起草。本标准主要编写人：袁正华、焦竹叶、邓玉成、姜从典。归口单位主管：姜从典。'