電熱毯校驗

徐天杰

（北京飛機維修工程有限公司重慶分公司，重慶 400000）

1 電熱毯介紹

電熱毯即柔性加熱器，被廣泛用于復合材料的熱修補，通過熱傳導將熱量施加到修理部位，加速復合材料膠接修理處固化，是OEM 推薦原位修理所使用的加熱工具。電熱毯由兩層柔性硅橡膠板制成，兩層硅膠板之間封裝了均勻間隔的加熱電阻絲，電阻絲連接到外部電源線。電熱毯常見的構(gòu)型是矩形或圓形，如圖1 所示，還可以根據(jù)修理部件的特殊構(gòu)型，定制包括二維和三維形狀在內(nèi)的各種尺寸的電熱毯，如圖2 所示，具有某型雷達罩外形輪廓的電熱毯。

圖1 常用電熱毯

圖2 某型雷達罩修理使用的雷達罩

根據(jù)安放在修理區(qū)域的電熱偶反饋給熱補儀主機的監(jiān)測溫度，熱補儀控制電熱毯的功率輸出以達到調(diào)節(jié)電熱毯的熱量輸出的目的。電熱毯的額定功率密度單位為瓦特/平方英尺。對于常規(guī)復合材料修理來說，功率密度為5 瓦特/平方英尺的電熱毯輸出是足夠的。在大面積修理中，可以使用低功率輸出的電熱毯，如3 到4 瓦特/平方英尺，以降低電流安培數(shù)的需要。正常狀態(tài)下的電熱毯，可以提供恒定的熱流密度，即電熱毯的功率密度輸出是恒定的，但是恒定的功率密度輸出不能保證電熱毯上所有位置的溫度完全相等，只有在理想狀態(tài)下，電熱毯上的熱量損失相等時，溫度才會相同。在常規(guī)修理過程中，只有盡量把熱損失差異降到最小，才可以避免出現(xiàn)明顯的冷熱點。除了熱損失導致的溫度變化外，電熱毯邊緣區(qū)域比其中心區(qū)域溫度更低，因為電熱毯有效加熱區(qū)域是電熱毯的中間區(qū)域，邊緣2 英寸區(qū)域為低溫區(qū)域。圖3 所示的淺色區(qū)域為電熱毯有效加熱區(qū)域，深色區(qū)域為低溫區(qū)域。

圖3 電熱毯有效加熱區(qū)域示意圖

有些電熱毯沒有柔性，因為在硅橡膠板中加有玻璃纖維增強材料，僅適用用于平面結(jié)構(gòu)的修理。如果在彎曲的表面上，或者在修理部件的邊緣區(qū)域使用，可能會折斷電熱毯中的電阻絲。如果零件有明顯起伏的輪廓，則使用沒有玻璃纖維增強材料的柔性電熱毯，或者符合零件形狀輪廓的電熱毯，如圖2。

電熱毯在運輸和存放時，不能折疊出現(xiàn)折痕，以免損壞加熱電路。電熱毯“懸掛”儲存，這樣可以避免可能的接觸損壞，但禁止使用電源線懸掛。使用前，務必檢查電熱毯和電源線。如果有電源線裸露在外，為了安全施工，需要修理或更換電熱毯。不能使用所有含異物、有撕裂區(qū)域、折痕或其他損壞的電熱毯。

2 電熱毯校驗

電熱毯都應有標識標簽為確?？勺匪菪裕鐖D4，標簽應至少包含下述信息之一：序列號或者初始電阻值。初始電阻值應由供應商提供，或在收到電熱毯后立即進行測量和記錄，該信息值將作為標定電阻值用于驗證電熱毯電路的狀況。

圖4 電熱毯標識

在對飛機主要結(jié)構(gòu)部件進行修理時，必須對所使用的電熱毯進行校驗，以判斷電熱毯是否可以用于修理[1]。對飛機次要結(jié)構(gòu)部件進行修理時，雖然結(jié)構(gòu)修理手冊沒有對電熱毯校驗進行要求，但盡量對電熱毯進行驗證，以免因為電熱毯加熱不均勻而造成不必要的返工。

電熱毯的校驗包含電阻測試和熱均勻性測試。在電熱毯的整個使用周期內(nèi)，應保存主要的測試數(shù)據(jù)，相當于建立一個“健康信息卡”，以確定變化趨勢，并警告可能出現(xiàn)的性能下降。

2.1 電阻測試

在使用電熱毯前，需要進行電阻測試。使用歐姆表測量其電阻值，將歐姆表連接到電熱毯電源線上，測量并記錄其電阻。

用測量的電阻值與標定電阻值進行比較，標定電阻值標記在電熱毯或者電熱毯標簽上，如果小于±3.5%（標定值與測量值之差與標定值的比值），則表示該電熱毯電路處于良好狀態(tài)。如果超過±3.5%，則需要進一步驗證，接著做熱均勻性測試。只有在測試結(jié)果通過以后才能使用該電熱毯，但是需要更改標定電阻值，使用該測量的電阻值作為電熱毯新的標定電阻值。否則，不能使用該電熱毯。電熱毯內(nèi)可疑的斷線可通過X 射線檢查定位。

2.2 熱均勻性測試

使用電熱毯時，須在電熱毯的有效加熱區(qū)域內(nèi)獲得盡量均勻的加熱溫度?？赏ㄟ^紅外傳感器測試，熱成像測試或熱電偶網(wǎng)格測試來確定電熱毯上的溫度分布以及達到所需固化溫度的能力。測試應在無風的區(qū)域下進行。

將電熱毯放置在操作平臺上，為了降低平臺吸收熱量影響測試結(jié)果，可以在電熱毯下面多放置絕緣材料，如真空袋修理中使用的透氣層材料。如圖5 所示安裝真空袋。將電熱毯連接到合適的電源控制器（熱補儀）上，選擇溫度250℉（120℃）或350℉（180℃），等待溫度平衡。硅橡膠電熱毯能夠承受的最高溫度為450℉（230℃）。使用時，提供加熱的溫度通常應限制在350℉（180℃）以下。

圖5 熱均勻性測試示意圖

如圖6 所示，使用紅外傳感器（紅外傳感器測試）或者熱成 像攝像機（熱成像測試），在電熱毯的有效加熱區(qū)域內(nèi)的長度和寬度方向上進行2 英寸（50 毫米）間距的網(wǎng)格格點的溫度測量。測量時也可以使用熱電偶（熱電偶網(wǎng)格測試）來進行，在安裝真空袋之前，在間隔2 英寸（50 毫米）的相應位置安裝熱電偶，但由于需要的熱電偶數(shù)量的關(guān)系，這只適用于小的電熱毯測試。記錄所有溫度讀數(shù)。測量溫度的平均值，可以接受±10℉（約±5℃）的公差，測量記錄的溫度相差最多不超過20℉（約±10℃）。否者，測試不能通過，不能使用該電熱毯。

對于面積小于650 平方英寸的電熱毯，通過電阻測試后就可以直接使用，否者只有在通過熱均勻性測試以后才可以使用。對于面積大于650 平方英寸的電熱毯無論電阻測試通過與否，都必須做熱均勻性測試。大面積修理過程中，電熱毯如果存在過多的熱點/冷點，會存在過度固化/固化不足的風險，對修理質(zhì)量造成很大的影響。

3 結(jié)論

復合材料維修過程中，通過電熱毯加熱固化修理材料，而修理材料的固化效率和固化質(zhì)量與電熱毯的熱量傳遞有密切關(guān)系。使用了不合格的電熱毯，可能會導致局部加熱溫度過高或者不夠，導致過度固化或固化不足，最終造成復合材料修理不合格。針對熱補儀報警顯示電熱毯加熱溫度相差過大的情況，維修人員通過拔掉反饋溫度低的熱電偶來解除報警的行為是不可取的。雖然電熱毯會定期校驗，但是對于復合材料修理是遠不夠的，在主結(jié)構(gòu)修理中使用電熱毯必須對電熱毯進行校驗。在電熱毯的整個使用周期內(nèi)，應保存主要的測試數(shù)據(jù)，即對每張電熱毯建立“健康信息卡”，以確定變化趨勢，并警告可能出現(xiàn)的性能下降，只有驗證合格的電熱毯才能使用。電熱毯的驗證是復合材料修理中的一個重要環(huán)節(jié)，也是平時維修活動中所缺失和忽略的。