江智轩，熊站英
(昌河飞机工业(集团)有限责任公司，江西 景德镇 333002)
复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料[1]，具有重量轻、承受力强、可修复等优点，在航空航天应用领域中正逐渐取代老旧的金属材料。目前，航空航天领域要求高承载的复合材料构件绝大多数是采用热压罐成型工艺，如飞机的桨叶、骨架、整流罩等。复合材料的固化是零件加工过程中十分重要的一个环节，固化的效果直接决定复合材料的使用性能[2]。因此，研究热压罐零件加工质量稳定性是十分必要的。
本文运用进口大型热压罐设备，用于热固型复合材料的固化成型。由于热固型的复合材料只能一次成型，因此对设备的运行状态有十分严格的要求，设备在加工过程中一旦出现任何问题将有可能直接导致零件加工不合格。复合材料的固化过程包括升温、加压、保温、保压、降温和泄压，同时在零件整个加工过程中进行图表记录监控，而记录图表是反映零件固化过程是否合格的第一道标准。为了进行零件加工的过程管控，本文对热压罐设备的保压密封性、记录图表的稳定性及控温稳定性进行研究分析，为优化零件的加工质量提供指导。
2.1 密封性
热压罐的密封主要由罐门密封、管路密封、罐内到罐外法兰以及热电偶补偿导线馈通密封等部分组成。通常罐门密封和法兰装置使用密封圈进行密封，而真空和气动管路多使用铜卡套进行密封。一般情况下，罐门密封、管路密封、法兰密封较为稳定，不易出现泄漏。然而，目前使用的热压罐从罐内到罐外的热电偶补偿导线馈通处却存在许多泄漏点，导致设备在高压时无法保持稳定，影响零件的固化过程。法兰及馈通装置如图1所示，内部密封结构如图2所示。在维护过程中发现其馈通装置密封结构设计不合理，如使用材质为特氟龙的硬密封塞，中间穿入两根扁平型的热电偶补偿导线，通过端头挤压特氟龙密封塞变形完成补偿导线的密封。该密封装置存在以下问题：
图1 法兰及馈通装置Fig.1 Flange and feed-through device
图2 密封结构Fig.2 Sealing structure
1)密封塞材料较硬，受力挤压变形量极少，无法起到良好的密封效果；
2)热电偶补偿导线使用不合理，两根扁平型的导线无法完全贴合，始终存在缝隙，罐内的气体容易通过缝隙外漏；
3)密封结构设计不合理，密封塞经挤压后拆卸困难，不易更换。
针对目前密封结构存在的上述问题，本文对密封结构进行优化改造，一是将特氟龙材质的硬密封塞更换成橡胶材质的软密封；
二是将热电偶补偿导线由扁平型更换成圆形的单股补偿导线。改造后的密封结构如图3所示。该密封塞具有更换容易，同时在挤压后可实现良好的密封效果，提高了复合材料固化过程中压力的稳定性。
图3 新型密封结构Fig.3 New sealing structure
2.2 记录系统
热压罐的记录系统主要由负载热电偶、热点偶排插、补偿导线以及记录仪表组成[3]。记录图表的质量直接体现零件加工过程，而影响图表记录质量不稳定的主要因素有以下几点：1)罐内负载偶连接排插(见图4)使用的材质为塑料，在长期高温作用下易氧化损坏，从而使固定结构不牢固。由于在零件加工过程中罐内存在较大的循环气流，负载偶连接件若不牢固，将直接导致输出信号不稳定，甚至短路，从而造成记录曲线波动或记录仪报警打花图表。2)有纸记录仪设备陈旧，本身存在打印不清晰、打印偏差等问题，严重影响零件加工记录图表的质量。
图4 塑料排插Fig.4 Plastic connector assembly
针对打印记录系统问题，对负载偶连接排插进行优化改进，改进方案为：由耐温250 ℃的塑料连接件更换成耐温450 ℃的陶瓷连接件，延长其使用寿命；
同时将结构由原来单独固定式改进为一体式固定的结构(见图5)，防止在工作过程中出现连接件松动，造成输出温度信号不稳定的现象。改进方案实施后，可彻底解决目前存在的隐患。
图5 陶瓷排插Fig.5 Ceramic connector assembly
针对记录仪表打印问题，进行打印头的清洁及位置调整、易损皮带更换、传动杆润滑以及校准仪表打印精度等一系列维护工作[4]，保证其完好的记录打印的功能，如图6所示。同时形成常态化的定期仪表维护点检，见表1。
图6 记录仪维护保养Fig.6 Maintenance of recorder
表1 记录仪点检表
2.3 控温系统
设备良好的控温状态是加热不过冲、保温稳定和降温速率均满足工艺要求。但外部环境的改变、热电偶的失效、电气元件的损坏以及控制参数的不合理等因素均可能会导致整个控温系统不稳定，从而使得控制系统出现过冲、振荡、降温慢等问题[5]，如图7所示。目前，解决这些问题的措施是对设备进行预防性维修，包括冷却水温的定期监控、老化管路的及时更换、各部件的润滑保养、热电偶的定期校检、设备定期的高温测量以及控制参数的持续优化等。通过预防性维修工作，可保证设备的良好控温状态。
图7 异常控温曲线图Fig.7 Abnormal temperature control chart
零件品质的提升是企业实现卓越发展的重要一环。作为设备维修技术人员，应从不同的角度去分析设备存在的问题，找出影响零件加工的因素，然后进行分析改进，提升设备的加工性能，保障其稳定的加工能力，最终实现零件加工质量的优化。
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