黃晴晴，程枏

（重慶市計量質(zhì)量檢測研究院，重慶 401123）

0 引言

復合材料成型成型模具，不僅要求工裝保證足夠的剛性、氣密性、升降溫速率，而且需要保證零件與工裝的熱匹配性及工裝結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性，它們直接影響著零件的精度。目前此類模具存在著型板外形精度差，框架焊接變形及焊接參數(shù)控制、型板漏氣、機械加工精度不達標等問題。在復合材料成型模具生產(chǎn)制造或應(yīng)用中，常因模具的辦公環(huán)境變化多端，型面及焊接在交替變化的高燒髙壓自然環(huán)境下非常容易造成透亮裂痕，沙孔等缺點而導致模具損毀，使模具使用量非常大[1]。因為復合材料模具生產(chǎn)制造加工工藝繁雜、生產(chǎn)制造時間長、生產(chǎn)加工花費高，尤其是高精密繁雜模具或大中型模具的生產(chǎn)制造生產(chǎn)加工花費達到數(shù)百萬元甚至數(shù)千萬元，因而應(yīng)用適度的模具修復技術(shù)性其不但能達到原工藝技術(shù)規(guī)定，并且還可使制造成本減少。

1 復合材料成型工藝表面氣密檢測技術(shù)現(xiàn)狀

目前復合材料成型工裝漏氣檢測方法均為熱壓罐+假件檢測法，占用零件生產(chǎn)時間，檢測周期長，對于焊縫漏氣處檢測的準確性差，假件上的缺陷無法真實反映模具的漏氣情況。工裝漏氣處的檢測方法研究，有利于提高模具的使用壽命、提高模具試模一次合格率[2]。

復材成型模具，即用于成型復合材料零件用工裝，隨著使用次數(shù)的增加，工裝型板存在著在交變熱、壓力的共同作用，容易產(chǎn)生焊縫漏氣現(xiàn)象。為了保證氣密性，需要對復合材料成形工裝型板進行氣密檢測，確定漏氣點位置，并進行后續(xù)修復。目前普遍采用制作復合材料零件假件的方法進行氣密性的檢測。采用這種方法，僅能判斷焊縫是否漏氣，無法確定漏氣點位置，不利于后續(xù)焊縫的修復。同時制造假件的方法工序復雜，成本高。根據(jù)生產(chǎn)需求，需要發(fā)明一種用于型板焊縫檢測的方法，該方法要求能夠清晰的確定焊縫漏氣點、操作簡單、功能可靠。根據(jù)熱壓罐的工作原理，采用簡易的實驗工具，驗證氣密實驗方案的可行性，并通過實驗，研究出了可行、簡易、有效、低成本、可靠的檢驗工裝漏氣的方法，現(xiàn)有成熟檢測方式如下五種滲透檢測法、煤油檢測、熒光檢測、深色染色劑檢測、真空罩檢測法、氦氣檢測法[3]。

氦氣檢測法可快速確定工裝是否漏氣，漏氣位置點可通過區(qū)域排除法，逐步縮小檢測區(qū)域以確定具體漏氣點。真空罩檢測法和滲透檢測法在氦氣檢測法判斷此工裝漏氣的基礎(chǔ)上，對可疑漏氣點的孔位、焊縫處精確查找漏氣點位。五種檢測漏氣的方式交叉使用大大提高了氣密檢測的成功率。

2 復材成型工裝漏氣原因分析

2.1 加工銑缺造成漏氣

銑刀選擇或程序編制缺陷會引起漏氣問題出現(xiàn)。所以在加工前，需要對型板加工余量進行檢測，特別是型板轉(zhuǎn)角處，型板凹R處，對理論模型及實際模型進行分析，避免出現(xiàn)加工型板時的銑切缺陷造成工裝漏氣。

2.2 管路安裝造成漏氣

管路安裝是成型模制造中重要的一個環(huán)節(jié)，如果管路安裝不合格，肯定會造成工裝漏氣，不合格，所以在管路安裝時需要對各個管路接口嚴格按照《真空管路安裝規(guī)范》安裝。

2.3 制孔太深造成漏氣

復合材料成型模除對型板精度有要求外，還有很多孔需要加工，如果孔深超過型板厚度，檢測工裝是否漏氣時，將孔位放在了制帶區(qū)內(nèi)，試?？隙?，所以如果孔位在制帶區(qū)域內(nèi)，就應(yīng)保證孔為盲孔[4]。

2.4 焊接過程中，焊縫質(zhì)量造成漏氣

復合材料成型模型板如果過大，均需要焊接，先對型板進行焊接，再將焊接后的型板進行數(shù)控加工，在進行數(shù)控加工型板時肯定會加工部分焊縫，如果焊縫質(zhì)量不高，焊縫有缺陷，加工完型板，焊縫缺陷處就易引起漏氣，造成工裝不合格。

3 氣密檢測方法與對比

3.1 真空罩檢測

3.1.1 前期實驗準備

模具水平放置，拆開各件并妥善保存底板及可卸件保留并清點數(shù)量，防止碰傷型面，型面清理干凈，其上應(yīng)標記出檢測范圍。

設(shè)備：簡易氣密檢測設(shè)備（自備）

所需材料：密封膠帶、打磨墊，丙酮（用于清潔密封膠帶粘接區(qū)域）

3.1.2 檢查過程

在工裝上標記可疑漏氣的地方，采用密封膠帶粘接在簡易抽真空裝置上。采用平面實驗，測定真空時間，利用平板，測量出保壓時間，一般不低于5min，在漏氣區(qū)，按上述方法，對可疑漏氣區(qū)進行實驗，如漏氣，密封裝置無法吸附在密封膠帶上、放氣閥漏氣，5分鐘內(nèi)不漏氣為工裝檢測合格標志。

3.2 煤油檢測

3.2.1 前期實驗準備

模具水平放置，拆開各件并妥善保存底板及可卸件保留并清點數(shù)量，防止碰傷型面，型面清理干凈，其上應(yīng)標記出檢測范圍。

設(shè)備：簡易氣密檢測設(shè)備（自備），所需材料：石灰粉漿、純煤油，丙酮（用于清潔測試區(qū)域）

3.2.2 檢查過程

在工裝上標記可疑漏氣的地方，型面背面刷石灰漿待石灰漿完全干燥，正面刷煤油，因煤油有極強的滲透性可通過氣孔、裂紋、砂眼等貫穿性滲透到背面。煤油浸染以后12小時，檢查背面是否出現(xiàn)油漬，并使用記號筆進行標注，整個實驗過程中嚴禁煙火。

通過實驗，在試板上驗證，取得明顯效果，檢測出試板的漏氣點、此方法在進行檢測時，需注意安全，易引起火災。

3.3 深色染色劑檢測及氦氣質(zhì)譜儀檢測

3.3.1 前期實驗準備

模具側(cè)立放置，拆開各件并妥善保存底板及可卸件保留并清點數(shù)量，防止碰傷型面，型面清理干凈，其上應(yīng)標記出檢測范圍。

設(shè)備：氦氣檢測儀，真空泵

所需材料：深色染色劑（如墨汁），s密封膠帶、打磨墊，丙酮（用于清潔密封膠帶粘接區(qū)域）

3.3.2 檢查過程

在工裝表面上待制帶處，采用清洗劑（丙酮）清理，局部膠處清理干凈。多人配合對待檢測工裝的型面制帶，在工裝上標記可疑漏氣的地方，采用密封膠帶粘接在型面上制帶。制帶完成后，打開真空泵進行冷抽30分鐘后，待儀器表顯袋內(nèi)壓力為0.000MP，停止冷抽，觀察表顯若5min內(nèi)氣壓下降不超過0.002MP則冷抽合格。若5min內(nèi)氣壓下降超過0.002MP則冷抽不合格。啟動氦氣檢測儀在工件可疑漏氣打氦氣，使用儀器對型面進行檢漏時，如果被測處泄露超出規(guī)定漏率，氦氣檢漏儀應(yīng)會自動聲光報警，漏氣位置可確定。如果漏氣范圍較大，這時可通過深色染料在工裝背面涂，此時工裝表面氦氣檢測儀繼續(xù)工作狀態(tài)，在漏氣位置將會看到有染料從工裝背面滲透到工裝正面，印在恩石上，從而確定工裝漏氣位置。

4 復合材料成形表層漏汽修復技術(shù)

4.1 冷焊修復加工工藝試驗方案

冷焊修復技術(shù)性是一種新式金屬材料零件表層修復技術(shù)性，具備高精密、經(jīng)濟發(fā)展、方便快捷等優(yōu)勢，已運用在模具修復、汽車發(fā)動機再生產(chǎn)等行業(yè)。Invar鋁合金復合材料成形模具一般應(yīng)用于在航天航空繁雜的復材類零部件和構(gòu)造外觀設(shè)計的零件生產(chǎn)制造。冷焊加工工藝可適用不一樣部位的焊補，平面圖部位的凹痕、孔、洞；縫隙、管溝；邊角、凸線、頂峰部位電焊焊接；相對性于一般氬弧焊機其熱危害很小，工作中電流量（30～200A）、起弧時間（1～600ms）操作工人可精確控制，在實際操作中，職工可精準操縱，設(shè)置標值可使鍵入的動能僅夠用以焊絲與工件直間的融合，非常少動能功效于工件，進而使工件表層遇熱危害降至最少。根據(jù)操作過程發(fā)覺InvarM93焊絲噴焊后與模貝基材具備非常高的融合度，焊后的位置可開展各種各樣機械加工制造，不容易發(fā)生其他類型悍機焊后融合不堅固，掉下來等狀況[5]。

4.2 修復工藝關(guān)鍵點

復材成形模貝焊補前開展提前準備清除工作中，應(yīng)用磨光機和打磨砂紙清除焊接件短焊縫和焊縫兩邊的空氣氧化層與殘渣，若缺點為砂眼應(yīng)用麻花鉆鉆開砂眼孔直徑3～5倍的凹窩，并應(yīng)用甲苯水溶液擦洗，常溫狀態(tài)干躁就可以。

針對Invar鋁合金高分子材料成形實體模型面缺點的焊補，僅應(yīng)用1毫米的InvarM93焊絲。冷焊對Invar鋁合金高分子材料成形模貝修復加工工藝計劃方案，歷經(jīng)很多工程項目實踐活動和試驗科研成果，可證實其修復實際效果優(yōu)質(zhì)，修復通過率為100%。根據(jù)基材和修復層以噴焊焊接線為界，頁面融合優(yōu)良，無孔隙度、參雜和裂痕。對焊接區(qū)修復層一側(cè)開展EDS能譜分析。剖析發(fā)覺有原素擴散現(xiàn)象，在修復層一側(cè)存有銅元素，表明修復層與基材間是微區(qū)冶金工業(yè)融合優(yōu)良。

5 結(jié)語

運用各種各樣檢測修復技術(shù)性修復無效的模具，使其修復使用性能再次交付使用，能夠做到增加模具使用期限、控制成本、提升經(jīng)濟收益的目地。Invar鋁合金模具關(guān)鍵解決了模具原材料與復合材料線膨脹系數(shù)不一致的難題，故在航天航空行業(yè)被很多做為復合材料成型模具的生產(chǎn)制造原材料在應(yīng)用。