HB Z 125-1988 飞机有机玻璃透明件制造工艺说明书.pdf
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1、中华人民共和国航空工业部部标准HB/Z 125-88 飞机有机玻璃透明件制造工艺说明书1988-02-03发布1988-07-01实施中华人民共和国航空工业部批准目次l 概述(1)2 材料的检验和保管幻3 清洗及表面保护.(的4 混注有机玻璃的成形,(5)5 定向有机玻璃的成形. . . (10) 6 机械加工。7 退火门的8 胶接0的9 双层有机玻璃的胶合10 有机玻璃零件表面的打磨、抛光.11. .11 11.11 .11 .1111 . .幻11 有机玻璃零件的安装(22)12 有机玻璃零件的密封装配(29)13 技术安全.(33)附录A引用文件(补充件. .(3日附录B制造有机玻璃座舱
2、透明件用的材料的附录C贴保护纸用胶及保护膜用胶的配制方法11.1111. (37) 中华人民共和国航空工业部部标准飞机有机玻璃透明件制造工艺说明书HBjZ 125 88 1 栅述本说明书是制造飞机风挡、座舱盖、弦窗及且他有机玻璃制件的指导性技术文件。说明书规定了有机玻璃保管、表面保护、消洗二f中j成jf;、机加工、退火、胶接、透明件的支装和密封以及表面jl号挫的应本哇:R、Bt.见。IJ和工ftut-u说明书、涉及的存饥玻璃品,伸手f:浇i主的增塑l坷烯般由!:#斗饭Y1.2有机破璃z说i主的手1拉伸走向的不增塑丙烯酸醋塑料版Y-3有机玻璃和DY-3有机玻璃;t起洼的和拉伸走向的共聚丙烯酸酶塑
3、料板YB-Jj_布机玻璃丰nDYB-4有机玻璃。有机玻璃是一类高分子材料,其基本成分是甲基丙烯酸甲醋的聚合物或共聚物,是典型的线形无定形热塑性塑料,它在不同温度下呈现三种物理状态一一玻璃态、高弹态和粘流态。浇注有机玻璃的变形一温度关系见图1。 。,jT Tr 温度.T ,接制图1有机玻璃的变形一-温度关系曲线图中曲线在a点以下为玻璃态.其相应温度飞称;J玻璃转变温度(亦称玻璃化温度).Tg以上有机玻璃开始变软,形变增加,材料虽橡胶态.具有高弹性。强度升高至b点以上,有机玻璃开始产生粘性流动,材料出现不可迈的塑性形变,b点的相应温度Tr称为粘流温度表1,Ij举了航空工业部1988-02一03发布
4、1988-07-01实施HB/Z125-88 有机玻璃的玻璃转变温度和粘流温度。表1有机玻璃的Tg和Tt牌号YB-2 YB-3 YB-4 Tg 90 110 130 Tt 150 170 190 有机玻璃在T.以下为刚性固体,具有结构强度,呈弹性变形特征.是有机玻璃的可使用状态。T,以上,稍加外力,材料则产生大的可逆变形,呈高弹性变形恃征,有机玻璃可在高弹态下成形。温度超过Tr,在外力作用下,材料会产生不可逆变形。进一步升高温度,有机玻璃会发生分解,析出挥发物,材料开始破坏。有机玻璃的强度随温度而变化,室温下的拉伸强度为65-80MPa,弹性模量约3000MPao温度降低,材料的强度和模量提高
5、,温度升高,强度和模量下降,在接近Tg时,强度下降几十倍,模量下降千倍。浇注有机玻璃的表面抗裂性较低,在拉伸应力和溶剂的作用下,表面容易开裂而产生银纹,使材料强度产生不同程度下降。对缺口敏感,抗冲击和抗裂纹扩展的能力也较差。共栗的有机玻璃还由于组分中含有极性基因,容易吸潮,导致材料某些性能下降。因此,有机玻璃在贮存相苓件制作过程中应尽量避免拉应力的作用,防止溶剂或溶剂蒸气的侵蚀。有机玻璃的贮存间和制作|间的环境温度应尽可能保持在干燥条件10定向布机玻璃是由浇注有机玻璃在高于其玻璃转变温度下经热拉伸制成。这种线形聚合物材料的线形分子链沿拉伸方向呈有序排列,改善了有机破璃的性能。定向有机玻璃比挠注
6、有机玻璃的缺口敏感性小,在更好的抗表面开裂性、冲击韧性和抗裂纹扩展能力,在受外物冲击和子弹射击时,只发生局部件:破坏,不会产生辐射状裂纹或爆破。定向有机玻璃在接近玻璃转变温度时.被拉伸取向的聚合物线形分子链,由于热运动而发生收缩,材料尺寸缩小,厚度增加,形状失稳,即产生热松弛。高于玻璃转变温度,材料会恢复到拉伸前的初始状态。有机玻璃的热松弛一温度关系曲线如图2所示。图中曲线在a点的相应温度以下,热松弛值很小,材料的尺寸基本稳定。温度升高,热松弛明显增加,材料尺寸急剧收缩。温度升高到b点的相应温度时.材料完全松弛。在一定的温度范围内,同一材料的热松弛值随时间和拉伸度而变化。定向有机玻璃通常应在材
7、料发生明显收缩的温度以F成形,更高的温度下成形则要有专门的成形装置。定向有机玻璃是用平面双轴或多轴拉伸,或平面压缩的方法制造的。因此,平行于板面方向的强度提高,而垂直于板面方向则由于分子间作用力的减弱,强度下降,受剪切应力时容易分层。用定向有机玻璃制造的透明件,较适宜用螺栓连接。定向有机玻璃在制作和搬动过程中,应防止由于处置不当产生边缘分层。有机玻璃的导热率低,制造零件时,加热和冷却过程均应使材料的表面温度分布均匀,防止由于温度不均匀或加热不充分而产生内应力。有机玻璃机加工、表面打磨或抛光应避免局部过热产生热应力.HB/Z125-88 50 40 av响M咽。町4法,am草莓10 0 60 8
8、0 100 120 140 160 温度,OC 图2定向有机玻璃的热松弛曲线1 DYB-3有机玻璃.拉伸度73%2 DYB-4有机玻稿,1l伸度62%有机玻璃的线膨胀系数较大,约为铝合金的5倍,并随温度而变化。因此,在有机玻璃透明件设计和制造时,应充分考虑材料的膨胀系数差异。2 材料的验收和保管2.1 为了减少揭取保护纸的次数和检验时可能造成的损伤,有机玻璃大板的光学质量、耐加热性(指浇注有机玻璃在入厂时一般不作检查,放到成形加热时一并进行。其他性能仍按材料标准的要求进行入厂检验。2.2 在整个贮存期间,有机玻璃表面必须贴上保护纸或涂上防护胶膜。2.3 贮存有机玻璃的库房应清清、无灰、砂、尘土
9、。库房温度应保持在5-400C.相对温度不超过70%。库房无溶剂(包括酒精、丙嗣、甲乙嗣、苯、甲苯、二氯乙饶、三氯甲锐、四氯化碳、冰醋酸、醋酸乙醋、乙醋、油漆稀静剂、除冰液以及会对有机玻璃产生有害影响的其他溶剂),无溶剂蒸气。有机玻璃不得受阳光直射。库房内不准生火炉。有机就璃根、半成品及装配件的存放位置必须距睡气片一米以上。2.4 有机玻璃应垂直地放在贮存架内,框架格子宽度为100.150mm。不允许有机玻璃板材互相支撑而承受应力.如果板材厚度小于5mm,长、宽尺寸小于1OOOmrn ,可以重叠平放,其全长均应有支承,不得悬空存放.小板应放在大板上,重叠高度不得超过400mm.板材之间不允许有
10、灰、砂和其它杂物。3 HB/z125 -53 2.5 为了防止变形和表面划伤,有机玻璃零件或装配件必须存放在专用的包覆轶绒布的零件架上。2.S 有机玻璃零件或装配件不能放在受阳光直射和瘟度超过40飞的地方。2. 7 位验室和工作间在接触有机就璃表面的地方必须垫上软城布c2.8 库存的有机玻璃植材或制件应根据先进先出的原则进行周转。2.9 贮存期间.海纶带必须放在包装箱内,保存在干燥而不受阳光直接照射的地方.2.10 甲基丙烯酸甲毗单体必须在有阻粟剂的条件下保存。除去阻粟剂的单体应保存在0. 50C、无阳光直射、不接触氧化剂的环埠中,保存时间一般不超过1个月。超过保管时间的单体,若未发生聚合,仍
11、可使用。2. 11 丙烯酸醋胶粘齐rrl可以保存在O50C、无阳光直射的环境中,时间不超过10天,使用前必须按要求条件再测定粘度。2.12 环惋酸钻催化剂应保存在1-10t温度下,并与氧化剂隔离。2.13 玻璃增强丙烯酸醋层含塑料和涤纶增强丙烯酸酶层合塑料的保存条件与有机玻璃相同。2.14 过氧化物以及真他化学试剂均按该试剂要求的保存条件贮存。3 清洗及寝面保护3. 1 有机玻璃板材及制件的清洗3. ,. 1 揭掉保护层,用清i古的温水(.o-5ol,)冲所有相ilytmJ运而,以除去灰尘,3. 1.2 用压敏胶纸(膜)保-lut.对残留在有凯玻璃上的应敏胶,用蘸有120#汽油的清洁脱脂桶经轻
12、攘去,然后用情洁的软统布擦去残留的汽油。3.1. :3 用中性肥皂水(3.%)或中性清洗如j-2.0%)Jh梅滥清洗整个表面,然后用清洁的温水清洗。中性清洗剂n金鱼牌洗襟灵、臼描牌清洁晴等,3. .4 用清清的软绒布或蜕脂棉(医用甲级品)轻轻擦净,或用干燥、清洁的压缩空气吹干.3 1 5 安装好的匍!Lf牛草局高清洗时,可以用蘸有120路汽油的脱脂棉轻轻擦拭,清除附着的油脯,然后用精:娟的软缄布捺丘克电目的汽油。3.1.6 用规定的抛光膏或塑料抗静电清洁剂最后情理一遍制件。3.2 表面保护为了防止布机玻璃受到强伤,其表画应贴午上保护展或涂上防护胶膜.半成品和筝,件在库房保管对,可以用保护纸包襄
13、,纸边厨楠胶带封日。3.2. 1 保护层可采用规定的压敏肢保妒纸(膜.).用于或借刷-于其他柔软的工具将辑捧吧,、帖附在有惧玻璃表面。3.2.2 保护纸可采用:报袋纸、0.10-0.J2mm电缆纸、卷缠绝缘纸、牛皮纸等.舶保护纸可采用下列胶z甘袖醋萦胶、甘袖明肢,胶的配制方法且附最C3.2.3 用停¥-2、YB3、DYB-3有机玻璃保护胶膜的股有甘油酷素胶、甘油明脏、禀己鳝醇缩了隆为基料的肢以及YM型保护膜。YB-,.、DYB-4有机玻璃用YBM型保赞躁。3.2.4 待粘贴保护层的有机玻璃表面必须清洁和干燥。HBjZ125-88 3.2.5 贴保护纸时,用软刷将胶涂在保护纸上.然后再贴在有机玻
14、璃上,用手或其他工具将纸抹平。3.2.6 用肢膜作保护层时,用软毛刷在有机玻璃表面均匀涂上厚度为0.5-1.Omm的保护层。3.2.7 在使用甘甜明胶之前,应把它放在40-500C的水槽里或用蒸气预热。4 渴注有机玻璃的成形4. 1 成形方法有机玻璃零件的成形方法主要有下面几种:(a)阳模摆触成形法(b)阴模真空接触成形法(c)阴模气动接触成形注(d)模框真雪自由咙形法(e)模框吹塑自由成J6位(f)回缩成形一一真空法豆i执埋?去(8)对模成形法根据零件的外形、尺寸和表面光学质量叹:求选择成形方法。尺寸要求精确而光学质量好的双曲度零件.-J J .i.IJ J剖快真空成形u光学成过优良的半球形
15、和近j以旋转体零件,则用自由成形。4.2 工作环境、设备和模具要求4.2. 1 成形间应清捕、明亮.没有对板材和l苓伴有害的溶剂和溶剂蒸气。环境空气应干净、无油,空气对流应尽可能小。成)f;间的市tf立应保恃在20以上,并应与玻璃铺加工制作相打磨、抛光工作间隔开。4.2.2 成形间的所有设备不附有油污、灰尘和其他不洁净物,并用远当的方法遮盖,为避兔弄脏.4.2.3 成形模具表面应光槽,不应是政浪tB&有会使等件产生立学畸变的真他表面缺陷.模具程面应铺垫软绒布瑞其他边j目的衬垫材抖。不!回模垫的棋具表I回应t烛光,成形时要用适用的!润滑剂。成形榄的制造应符合T厂各组飞机有关装备协调图纸的规定呵4
16、.3 加热方法及设备成形的毛坯用电加热自古强力空气循环加j且箱加热,亦可用热在气力rJ撒箱或远红外线灯加温箱加热。加温箱应有自J控灿仪表.箱内的温度应均匀分布,王节,区的fM注应不超过士30C。4.4 板树的耐加热性检查制造飞矶透明件的有机苟且略也i材,成形前般j业作耐加热性检菇,以确定其适用性,板材按3.1规定进行情班,并接4.5.:3规定的成形咀度规范加热后,月1日视法检查其耐加热牲,如板材表面的耐热点和光学质量不符合技术条件要求时,则不应用于;寺件成形。4.5 零件成形零件成形过程包括有机政璃板材划线和下料,毛坯的清洗,色坯加热和成形c5 HB/Z125-88 4.5. 1 划线和下料划
17、线下料接图纸要求或样极及6.6、6.7的规定进行。样板的形状和尺寸按不同成形方法由下面因素确定=零件的理论外形及展开尺寸,模胎工作面的展开尺寸$自由成形时模框的尺寸z加热收缩量(不小于毛坯线尺寸的1%)和工艺余量。4. 5.2 毛坯的清洗揭去毛坏的表面保护纸或保护膜,若保护层为压敏胶纸,则以180。的剥离角缓慢地将其从有机玻璃板上剥开,然后按3.1进行清洗.4.5.3 毛坯加热清洗干净的毛坯(或重复成形的零件)用金属夹子夹持,垂直悬挂在加热至成形温度的加热箱内,如不能垂直悬挂时,可以水平放置加热,但必须放置在铺有数层洁净的软绒布上,防止有机玻璃产生叩痕。加热温度和保护时间视有机玻璃的牌号、厚度
18、、零件形状和成形方法而定,并在零件试制时由试验确定。各种牌号有机薇璃的成形温度范围见表2D牌号YB-2 YB-3 YB-4 表2有机玻璃的成形温度,Oc加热温度135-145 145155 155-165 毛坯在加热箱内的保持时间,从到这规定的温度超计算,每毫米厚度不少于5min.4. 5. 4 成形各种成形方法的工艺过程按下列方法进行。4.5.4. 成形操作过程应注意下列事项z(a) 在整个成形操作过程中,要戴上法兰绒或鹏皮手套,手持加热毛坯或成形零件的工艺余量部分,防止热毛坯与外物碰撞。(b) 接触成形时,为防止零件产生印痕,加热后的毛坯在放置于模胎之前,可在室温下保持片刻,使材料表面稍稍
19、变硬。(c) 成形必须在毛坯冷却到最低成形温度之前完成,避免由于材料温度过低使零件产生大的内应力,导致外形不稳定或产生银纹。玻璃化温度较高的有机玻璃成形,为不使毛坯冷却过快,模胎或模具可以用适当的方法预热。最低成形温度YB-2为105-110t YB-3为115.-. 1 200C t YB-4为135-140tt可在零件试制时通过试验确定。(d) 成形零件应缓慢地和均匀地在模具中冷却,直至其表面温度降至400C以下。必要时可在成形件表面盖上一至数层干净的软绒布,特别是较厚的零件,冷却过快或不均匀会引起挠曲变形。4.5.4.2 用模接触成形该方法适用于制造曲度较小外形简单的零件。将加热软化的毛
20、坯置于阳模上,弯曲至与模胎型面贴合,用夹紧环和弹簧夹或压框将毛坯的工艺余量部分压紧,直至零件冷却至40t:以下,见图3.4. 5.4. ;3 阴模真空接触成形该方法是将预热的有机玻璃毛坯置于阴模中,利用抽真空造成的压力差,使毛坯拉伸贴模成形,且图4.6 HB/Z125-88 1 2 4 3 回3阳模接触成形示意图l 有饥破璃2 压板(框)3 阳模4 夹子3 困4阴模真空接触成形示意图1 有机玻璃2 原椎夹子)3 阴模4 真空管局 4 -3 2 3 将预热的毛坯置于阴模上,用压框压紧毛坯周边,缓慢地抽真空,使毛坯贴模,保持真空直至零件冷却到400C以下,释去真空。成形时的真空度应保证毛坯完全贴模
21、而又不产生印痕。如成形时使用润滑剂,模胎应预热,在干净的热模胎I二均匀地刷上薄薄一层预热过的润滑剂,排除模具表面的气泡。润滑剂的用量只需能完全润温成形接触表面。4. 5. 4. 4 阴模气动接触成形该方法是在阴模中利用压缩空气充压造成的压力差,使热毛坯贴模成形,见图50将预热的毛坯置于阴模上,并于其上盖上能保持气密的盖子,使毛坯在工艺余量范围内压紧在阴模框上。向盖的内腔缓慢地充入除油过滤并经预热的压缩空气,使毛坯受压与阴模完全贴合。过量压力的大小视零件外形和板材厚度而定,一般为1.3X10 Pa(1 0,. 30KPa)。气动接触法不如真空接触法简单和易于控制.除较厚的板材外,一般较少使用。7
22、 HB;Z125-88 4.5.4.5 模框真空白山成形该方法:是将预热的毛坯夹压在真空室的支撑模框j二,利用抽真空造成的压力差,使毛坯自由拉伸至预定的外形,见图606 5 因5阴模气功接触成形示意图l 盖f2 充气管3 央fr锁紧扣4 阴模5 出气孔6 有机玻璃6 图6模框真空自由成形示意图1 夹f2 tR紧环:s 模悟;1 充电装宦5 真空管踹6 A:空车、7 有机玻南岛8 支撑框2 3 5 / / 3 将预热的毛坯置于真空室的支撑模框上.用压紧框和速动夹具将毛坯压紧,抽真空使毛坯拉伸至接近深度指示器,关闭真空泵开关,当有机破璃tl缩离开指示器时,接通开关,使等件顶端始终靠近指示器,直至冷
23、却定形。用光电继电黯可自动控制宋仲的拉伸深度,其精确度可达土1毫米。4. 5. 4. 6 模框吹塑自由成形该方法是将预热的毛坯夹紧在成形室的支撑模框上,利用压缩空气充压造成的压力差,使毛坯欧塑至预定的外形,见图70HB/Z125-88 6 3 图7模框吹塑自由成形示意!甸l 高度指示器2 11.机玻璃3 .FIi紧月:4 支掠板6 先气管6 夹F模框吹塑自由成形工艺过程与真空自由戚形相似,压缩空气磊统可用电磁阀控制。由于真空自由成形比吹塑自由成形更安全.且易于控制.密封也较简单,因此更常采用。4. 5. 4. 7 回缩成形_.-真空法成吹塑法该方法是利用经抽,真空或充气吹塑受热拉伸的有机玻璃,
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