Металлическая защитная втулка (обычно называемая "пропеллерной втулкой" или "кромкой") на краю пропеллера из углеродного волокна является основной гарантией достижения его функционального дизайна (противоизносная, антикоррозионная, молниезащита и подавление расслоения). Эти технологические требования чрезвычайно строги и включают точную интеграцию нескольких инженерных дисциплин, включая материалы, механические, химические и композитные материалы. Ниже приведены ключевые требования к этому компоненту на всех этапах от проектирования до производства:

1. Выбор и согласование материала

Металлические материалы: Как правило, выбирается титановый сплав или специальная нержавеющая сталь.

Требования: высокая удельная прочность, отличная усталостная стойкость, выдающаяся коррозионная стойкость (особенно в морской среде) и коэффициент теплового расширения, соответствующий коэффициенту углеродного волокна (максимально близко к минимуму теплового напряжения).

Клей: Выберите структурный клей аэрокосмического класса (например, высокоэффективный эпоксидный или акриловый клей).

Требования: Чрезвычайно высокая прочность на сдвиг и отслаивание, отличная устойчивость к старению в окружающей среде (устойчивость к влажному теплу, солевому спрею и ультрафиолетовому излучению) и хорошая прочность, чтобы выдерживать ударные и усталостные нагрузки.

2. Процесс обработки интерфейса

Это самый важный шаг в определении прочности и долговечности соединения.

Обработка поверхности металла:

Очистка и шероховатость: Проведите точную пескоструйную обработку для достижения определенной шероховатости поверхности, тем самым увеличивая площадь механического соединения.

Химическая активация: выполняет анодное окисление (на титановых сплавах) или специальную химическую обработку для создания пористого, высокоактивного оксидного слоя на поверхности.

Нанесите грунтовку / связующий агент: Немедленно нанесите специальную грунтовку или силановый связующий агент на обработанную металлическую поверхность. Этот шаг имеет решающее значение, поскольку он может образовать прочную химическую связь между оксидами металлов и органическими клеями, значительно улучшая адгезию и стойкость к гидролизу.

Обработка поверхности углеродного волокна:

Точное шлифование: Проведите контролируемое шлифование в области склеивания для удаления разделительного агента и слабого межфазного слоя, но без повреждения основных волокон.

Очистка: используйте специальный растворитель для тщательной очистки, гарантируя отсутствие жира или пыли.

3. Процесс формирования и интеграции

Основываясь на различных философиях проектирования, есть в основном два продвинутых маршрута процесса:

Механическая посадка инкрустации / интерференции с последующим склеиванием:

Металлическая оболочка индивидуально прецизионно обработана и сформирована, при этом размеры внутренней полости немного меньше, чем расчетные размеры края лезвия (посадка с помехами).

Металлическая оболочка сжимается путем охлаждения жидким азотом, или край лезвия расширяется путем нагревания, а затем собирается.

После возвращения к комнатной температуре образуется плотная механическая прессовая посадка.

В брачный промежуток вводят высокоэффективный клей, который будет заполняться и отверждаться посредством капиллярного действия, образуя двойной механизм блокировки, сочетающий "механическую и химическую" фиксацию.

Требования: Для обработки деталей требуется чрезвычайно высокая точность (допуск размеров, допуск формы и положения); в процессе сборки необходим точный контроль температуры и скорости.

Совместное отверждение / вторичное отверждение склеивания:

Совместное отверждение: используя предварительно обработанную металлическую оболочку как часть формы, она непосредственно интегрируется и формируется в процессе отверждения корпуса пропеллера из углеродного волокна. Это самый идеальный и высокопрочный подход.

Вторичное скрепление: во-первых, лезвия из углеродного волокна отверждаются. Затем подготовленные металлические втулки позиционируются с использованием клея. В автоклаве или специализированной оснастке они отверждаются и скрепляются после точной кривой температуры и давления.

Требования: требуется точная термодинамическая конструкция соответствия для обеспечения скоординированного расширения / сжатия между ними при температуре отверждения, избегая остаточного растрескивания или деформации, вызванной напряжением; необходимы специальные формовочные инструменты и приспособления.

4. Экологический и технологический контроль

Чистота помещения: операция склеивания должна проводиться в чистой комнате с контролируемой температурой и влажностью и низким содержанием пыли, чтобы предотвратить попадание загрязнений на поверхность раздела.

Точное дозирование и смешивание: клеи должны быть смешаны равномерно в строгих пропорциях, чтобы избежать пузырьков.

Контроль отверждения: отверждение должно быть строго проведено в соответствии с кривой temperature-time-pressure , указанной для клеевой или смоляной системы, поскольку любое отклонение может привести к значительному снижению производительности.

5. Проверка качества и проверка

Неразрушающий контроль:

Ультразвуковое тестирование или лазерная спекл-интерферометрия для обнаружения смещения: используется для проверки межфазного соединения металл-углеродное волокно на наличие таких дефектов, как расслоение, пустоты или расслоение.

Рентгенологический осмотр: проверьте, не повреждена ли внутренняя структура.

Разрушительные испытания (для образцов для валидации процесса):

Испытание на прочность при сдвиге, испытание на прочность при отслаивании: для проверки соответствия прочности соединения проектным стандартам.

Испытание на старение в окружающей среде: после воздействия на образец условий старения, таких как высокая температура и влажность, солевой спрей, ультрафиолетовое излучение и термический цикл, проводится испытание на прочность для проверки его долгосрочной надежности.

Таким образом, мастерство изготовления металлической защитной крышки для края гребного винта из углеродного волокна далеко не просто "обмотка края" или "наклейка". Это передовая системная инженерия, которая включает в себя прецизионные материалы, поверхностную инженерию, технологию склеивания и мастерство композитных материалов. Строгий контроль и проверка каждого шага направлены на обеспечение того, чтобы эта критическая "броня" оставалась нерушимой на протяжении всего жизненного цикла гребного винта, обеспечивая безопасность полета и производительность.