周紅園 閆嘉興
摘要:隨著人工藍寶石生成工藝日趨成熟,藍寶石在各行各業(yè)得到廣泛應用,其優(yōu)異的透光特性,在武器整流罩方面應用也得到大力開發(fā)。
關鍵詞:藍寶石脆硬易裂 ?鋁合金易切削 ?有機玻璃
本論文討論的是半球整流罩在內球面磨削完畢,要磨外球面時,怎么可以實現(xiàn)在保持工件完整的情況下,完成整流罩的外圓磨削。本論文探討的就是一種新型的結構,保證無溫度、無變形、無內應力狀態(tài)下粘使整流罩與工裝分離,保證整流罩不碎裂。
一、原有整流罩、磨削用鋁工裝棒及磨削工藝介紹
圖01所示為藍寶石整流罩三維圖,是由直徑140長度80藍寶石圓柱,經(jīng)內、外面磨削成半橢球型罩。
先磨里面,再將鋁工裝棒(2A12)車成與寶石內球面相同尺寸形狀,用二合一膠與寶石內球面粘接,車床夾緊鋁工裝棒左側,再磨削寶石外球面。
當寶石外球面磨完后,把鋁工裝棒與寶石罩脫離,寶石外球面磨完后用熱水化膠,使鋁工裝棒與寶石罩脫離。由于鋁變形迅速切比藍寶石變形大,若鋁不小心先加熱,致使藍寶石會瞬間脹裂,造成無法挽回的損失,這是原有工藝存在的問題!
二、磨削新結構及操作方法
鑒于藍寶石變形小易碎裂特性,必須研發(fā)出一種新型的工裝結構,保證無溫度,無變形,無內應力狀態(tài)下粘接,同等條件脫膠。
以下是研發(fā)磨削整流罩外球面新結構:
1、鋁工裝棒與藍寶石內球面之間只配合不粘膠,鋁工裝棒起到支撐寶石作用。
2、鋁工裝棒與藍寶石之間用有機玻璃作為連接中介進行粘膠固定,鋁工裝棒起到支撐藍寶石作用同時,用有機玻璃與寶石傳遞磨削扭矩。
3、磨削加工完后,鋁工裝棒可自由卸下,粘有有機玻璃的寶石放入容器內灌入丙酮等有機溶劑,密封24h后粘在寶石上的有機玻璃完全溶解,使寶石完美脫離工裝。
三、本工裝新結構如下:
a.首先將鋁棒材車削成下圖02紫色結構
b.有機玻璃粘接環(huán)加工成圖02綠色結構
c.有機玻璃圓螺母加工成圖02米黃色結構
d.如圖02所示組裝一起,用長螺栓拉緊有機玻璃圓螺母,用6個螺釘固定有機玻璃粘接環(huán)。
圖02鋁棒材、粘接環(huán)、圓螺母三件組合
e.將組合件安到數(shù)控車床上,按寶石罩內半球表面配車,要求配合間隙不得大于0.05mm。
f. 組合件右側兩紅色球面及紫色端面為有機玻璃面,該三面用302膠涂抹均勻,半分鐘內迅速與寶石罩粘貼牢固,尤其寶石端面貼實,立式放置固化24h。
g.固化后,開始磨外球面.
h. 寶石罩及有機玻璃件,放置在有氯仿溶劑的容器中溶解,需要24h,溶解后寶石罩清洗,干燥,即得寶石罩成品。
一.新舊結構設計的問題解答
1.原有50°熔化的二合一膠粘接問題
查藍寶石及鋁合金線膨脹系數(shù)得知,藍寶石系數(shù)5.8x10-6/Co,鋁合金系數(shù)24.5x10-6/Co. 。當達到50°以上時鋁有很大的變形,鋁工裝棒在藍寶石內部,同溫度加熱導致藍寶石脹裂幾率很大。
2.新結構粘接要點
A.該302膠必須在23°±2°溫度下混合粘接(見國標HGT 3827-2006),且最好在1分鐘內粘完,固化半小時強度達到一半,必須固化到時間24小時才能達到最大強度。
B.鋁工裝棒和有機玻璃支撐部分首先螺紋把緊后,上車床車外球面,與整流罩內凹面等形狀后,在有機玻璃支撐體球面上指定部位抹膠,與寶石內球面粘接,24h全部固化后再磨寶石外球面到加工完成。
C.寶石罩全部磨削加工完畢后,把粘有有機玻璃的寶石罩放入氯仿中,開始溶解有機玻璃,經(jīng)過試驗得知,氯仿針對有機玻璃的溶解速度為單面2mm/12小時,24小時內可全部溶掉,然后整流罩用氯仿及時清洗干凈即可。
D.原有工藝為粗磨、精磨分離,致使寶石反復拆裝,增大碎裂幾率,建議粗磨、精磨一序解決。
四.結論
A.新結構鋁工裝棒、有機玻璃支撐體設計簡單,加工容易,鋁棒可重復使用。
B.302膠購買方便,價格低廉,操作容易。
C.粘接后車加工簡單。
D.磨削完成后溶解有機玻璃達到了不發(fā)熱、無變形,不膨脹,無風險。
五.附加:有機玻璃溶解速度及溶脹實驗
1.選擇實驗用料:40x40x8鋁板一件,40x40x8有機玻璃一件,透明藍寶石片一件,溶解用透明容器一個(帶密封蓋),氯仿500ml一瓶,302萬能膠一套(A、B組分)
2.將有機玻璃,鋁板,藍寶石片用302粘結在一起,固化24h。
3.將粘接在一起的組件浸入氯仿溶劑,杯口密封以防氯仿?lián)]發(fā)。寶石面上透過的有機玻璃8x40輪廓清晰可見。溶解過程中,每6h插入溫度計實測亞克力溶解面溫度,并做記錄。
a.浸泡6h后,有機玻璃單面溶解1mm,并形成厚度2mm無強度膠狀混合層,環(huán)周不規(guī)則白色為302膠經(jīng)氯仿浸泡變性,變軟,發(fā)白的無強度膠環(huán),
b.浸泡12h后,有機玻璃厚度僅剩2mm厚,周圍近4mm厚為有機玻璃無強度膠狀混合層,外圍302膠變性沒有擴展;
c.浸泡24h后,有機玻璃已全面溶解,使杯中有機玻璃與氯仿全部混溶呈均勻透明狀,藍寶石上302膠環(huán)脫落,膠環(huán)發(fā)軟,無彈性,無強度。
4.總結:
A.有機玻璃在氯仿中,常溫經(jīng)24h浸泡能完全溶化(針對8mm厚有機玻璃)。
B.有機玻璃溶解過程中無發(fā)熱現(xiàn)象。
C. 有機玻璃溶解時,呈無強度溶脹,直至混合均勻呈流動粘膠狀,溶解過程中因無膨脹力,不能造成原有其它結構產生位移。
D.有機玻璃、氯仿比例大小導致溶解后黏度不同。若使溶化后的有機玻璃、氯仿混合液無強度、無黏度,必須使氯仿、有機玻璃體積比達到4:1以上。
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