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                    膠粘劑裝配滑環的膠粘劑可靠性驗證

                    來源:航空精密制造技術 作者:楊佳欣,鐘江英,郭治軍
                    發布于:2021-12-28 共3064字

                    可行性研究論文范文第四篇:膠粘劑裝配滑環的膠粘劑可靠性驗證

                      摘要:當導電滑環受到空間和重量的限制,無法采用螺釘進行裝配時,可采用膠粘劑替代螺釘裝配。為滿足滑環在溫度和振動沖擊下電性能要求,需要保證膠粘劑粘結的可靠性。本文以A,B,C三種膠為膠粘劑,對三種膠粘劑進行溫度篩選試驗和振動篩選試驗,并對篩選試驗前后的導電滑環進行性能測試。試驗結果表明,在經過篩選試驗后,環氧膠A粘結牢固,膠接處無明顯異,F象,滑環動態電阻變化量滿足試驗要求,且在試驗前后,導電滑環的絕緣電阻與抗電強度也滿足使用要求。

                      關鍵詞:膠粘劑;導電滑環;環境試驗;

                      作者簡介:楊佳欣(1996-),女,工程師。;

                      Abstract:When conductive slip rings are limited by space and weight, they can be assembled by adhesives instead of screws. In order to meet the electrical performance of conductive slip rings, it is necessary to ensure the reliability of adhesives when they are impacted by temperature and vibration. The temperature and vibration screening test of A, B and C adhesives were carried out, and the performances of the conductive slip ring before and after the test were tested. The test results show that A adhesive bonded firmly, and there was no abnormal phenomenon on the adhesive surface after the screening test. The dynamic resistance variation during the test and the insulation resistance and the electrical strength before and after the test can meet the requirements.

                      Keyword:adhesive; conductive slip ring; environmental test;

                    導電滑環.png

                      1 前言

                      導電滑環廣泛應用在航空、航天等領域,隨著各技術領域的不斷發展,對滑環的尺寸和重量有了更高的要求[1,2,3].采用膠粘劑替代螺釘裝配滑環,可減輕滑環重量及其空間尺寸,但滑環工作環境苛刻,工作過程中會受到溫度沖擊和振動,膠粘劑的抗振動性能差,對溫度的變化敏感,會影響膠接強度。因此采用膠粘劑裝配滑環,需要對膠粘劑的可靠性進行驗證。

                      本文結合導電滑環的工作環境,采用A,B,C3種膠粘劑分別對滑環進行裝配,通過對滑環進行溫度和振動篩選試驗及試驗前后的性能測試,對膠粘劑應用于導電滑環進行可行性研究。

                      2 試驗與分析

                      2.1 試驗材料

                      連接件材料:在滑環裝配過程中,需要膠接的基體材料分別為鋁合金-鋁合金、鋁合金-刷架板。分別采用以下3種膠粘劑為膠接材料。

                      膠粘劑A為室溫固化環氧膠,a組分為棕色粘液,b組分為淡黃色糊狀體,流動性差,混合比為1:1(質量比),混合后0.5h后初步固化,完全固化時間為24h,固化后為淡黃色。固化后剪切強度22.6MPa,剝離強度40.1N/25mm,附著力1級。

                      膠粘劑B為UV膠,常溫下呈透明白色流動性膏狀液體,在365nm波長紫外光照射下固化,固化時間20s,固化后為白色。

                      膠粘劑C常溫下呈白色,固化后呈白色,固化溫度為120℃,固化時間為0.5h,固化后的膠表面有顆粒感。

                      2.2 滑環初始性能檢測

                      分別采用上述3種膠粘劑裝配同一型號的3根導電滑環,對應編號分別為滑環A、滑環B、滑環C,對裝配后的滑環進行在常溫下檢測滑環的絕緣電阻和抗電強度。絕緣電阻要求環間絕緣電阻≥500ΜΩ/500V/DC,環與殼間≥500ΜΩ/500V/DC.抗電強度按照GJB1217A-2009《電連接器試驗方法》3001條規定進行抗電強度檢測,要求500V/AC/50Hz/60s不擊穿、不閃爍;h滿足初始性能要求后,才能進行篩選試驗。

                      2.3 溫度篩選試驗

                      為了排除滑環內部潛在的缺陷和故障,以固有的可靠性水平交付產品,需要對產品施加環境應力。本文按GJB1032進行溫度篩選試驗,溫度范圍-10~+60℃,每個周期4h,共5個周期20h,試驗中,在最后2個溫度循環通電工作時,進行動態接觸電阻檢測,抽取10環檢測,要求動態接觸電阻變化量≤10mΩ。溫度篩選溫度變化曲線見圖1.

                      圖1 溫度循環圖

                    1.png

                      2.4 振動篩選試驗

                      按GJB1032進行,試驗按振動頻率:20-2000Hz,功率譜密度:0.04g2/Hz,進行振動篩選試驗(只需進行一次滑環徑向方向的振動篩選,振動時間為15min)。試驗過程中抽取10環檢測,要求動態接觸電阻變化量≤10mΩ。振動功率譜密度圖如圖2所示。

                      圖2 振動功率譜密度圖

                    2.png

                      2.5 試驗后性能檢測

                      對環境試驗后的3根滑環進行絕緣電阻和抗電強度的檢測,檢測要求與2.2相同。

                      3 試驗結果分析

                      3.1 初始性能檢測結果

                      采用本文2.1節所述的3種膠粘劑分別對3根滑環進行裝配,對裝配后的滑環用絕緣電阻表和耐壓測試儀進行初始性能檢測,檢測結果表明采用3種膠粘劑裝配的滑環的性能均能滿足技術要求,可繼續進行環境試驗。

                      3.2 篩選試驗檢測結果

                      按照本文2.5節和2.7節所述的試驗條件進行試驗,試驗過程中抽取10環檢測,要求動態接觸電阻變化量≤10mΩ。檢測結果如圖3、圖4所示。

                      從圖3可以看出,滑環A和滑環B在第四周期和第五周期動態電阻變化量的檢測結果均能滿足試驗要求。而滑環C在第四周期抽檢的十環滿足指標要求,但在第五周期僅有3個環道滿足要求,由此說明,隨著循環次數增加,滑環C的性能下降,甚至出現多數環道超差的現象。因此膠粘劑C雖然滿足常溫下的性能要求,但不能滿足溫度篩選試驗要求。

                      從圖4可以看出,在振動篩選中,僅有滑環A滿足動態電阻變化量的要求;hB在抽檢的十環內有四環出現了超差的現象,而滑環C僅有兩環動態電阻變化量沒有超差,這說明在整個振動篩選試驗過程中,滑環A的環氧膠與基體材料的粘結狀態沒有發生改變,一直保持著良好的膠接狀態,而膠粘劑B和膠粘劑C的粘結狀態在振動的過程中發生了變化,導致基體材料出現了微小位移[4],這些微小的位移會導致刷絲與環片接觸的角度與壓力發生變化,從而導致了動態電阻變化量超差現象的發生。因此說明,膠粘劑A具有良好的粘結強度,能夠滿足滑環的振動要求。

                      圖3 溫度篩選動態電阻變化量檢測結果

                    3.png

                      圖4 振動篩選動態電阻變化量檢測結果

                    4.png

                      3.3 環境試驗后性能檢測

                      由于滑環B和滑環C在篩選試驗中均出現了超差的現象,只有滑環A滿足試驗要求。因此,只對滑環A進行試驗后的絕緣電阻與抗電強度檢測。要求與2.2節一致。

                      試驗后的滑環A經過檢測滿足絕緣電阻和抗電強度的要求。說明經過溫度和振動篩選試驗后,膠粘劑A依然保持良好的粘結,滑環性能未發生明顯下降現象。因此膠粘劑A可以作為滑環裝配的膠粘劑。

                      對試驗后的滑環打開外罩,對膠接處進行觀察,滑環A膠接處未發生明顯變化,粘結牢固,如圖5所示。

                      圖5 篩選試驗后滑環A的膠接狀態

                    5.png

                      而滑環B在刷架板與鋁合金膠接處出現了輕微變形現象,刷架板一端翹起;hC在膠接處發生開裂現象,膠粘劑B、C發生變形和開裂的現象原因是在固化的過程中,由于體積收縮引起的收縮應力和溫度引起的熱應力存在于膠粘劑內部,在外部振動和溫度變化的沖擊下,受到內應力的影響,膠粘劑內部的微小缺陷和裂紋不斷擴大,最終導致開裂失效。

                      4 結論

                      本文對環氧膠應用于導電滑環的可行性進行研究,采用3種膠粘劑對滑環進行裝配,對裝配后的滑環進行溫度篩選和振動篩選試驗。試驗結果表明,膠粘劑A在試驗過程中,滑環的動態電阻變化量滿足試驗要求,且在試驗后絕緣電阻和抗電強度依然能夠滿足滑環的使用要求,沒有出現超差現象,因此膠粘劑A可以作為滑環裝配過程中的膠粘劑。

                      參考文獻

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                      [2]黃曉剛,徐佳龍機載海面監視雷達技術特點及發展趨勢[J].現代雷達,2012, 34(7):8-11

                      [3]陳鋒國外機載海面監視雷達發展現狀與趨勢[J]升機技術,2011(1):64-68

                      [4]楊衛朋,郝壯,明璐環氧樹脂及其膠粘劑的增韌改性研究進展[J],中國膠粘劑,2011(10),59-61

                    作者單位:航空工業北京航空精密機械研究所
                    原文出處:楊佳欣,鐘江英,郭治軍.膠粘劑應用于導電滑環的可行性研究[J].航空精密制造技術,2021,57(06):59-61.
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