系留氣球熱合成形質量控制

孫 帆

（中國航空工業(yè)第六○五研究所，湖北 荊門 448035）

系留氣球具有留空時間長、裝載能力大、無噪音、安全性好、雷達散射面積小、生存力強、開發(fā)周期短、研制與使用的費用較衛(wèi)星和大型預警機低得多等優(yōu)點，可廣泛用于反恐、緝毒、邊境管理、交通管理、環(huán)境監(jiān)測、通信、電視轉播、廣告及旅游等諸多領域。

系留氣球一般由氣囊、副氣囊、尾翼和整流罩等4大部分組成，其成形工藝方法一般包括熱合、膠接和縫合，其中熱合是其成形的主要工藝方法。由于熱合是一種特殊工藝過程，因此對其成形過程的質量控制也有其特殊性。

1 系留氣球成形工藝現(xiàn)狀

系留氣球成形工藝在國外已基本成熟，但在國內由于起步較晚，工藝技術還不夠成熟，更缺乏基礎數據的積累，因此還需要進行深入的研究與探索。目前國內從事系留氣球研制的企業(yè)還不多，批量列裝的幾乎沒有，同時由于對基礎工作的重視度不夠，因此對其成形工藝技術的研究還很薄弱。

國內外系留氣球的成形工藝方法一般包括熱合、膠接、縫合等，由于膠接和縫合工藝較為成熟，主要是過程控制方面的問題，因此本文主要對其熱合成形的質量控制進行闡述。

2 熱合成形工藝技術要求

系留氣球的熱合成形方法一般根據使用的設備的不同，分為采用熱空氣熱合法和高頻熱合法。

結合我所系留氣球型號研制經驗，提出熱合成形的工藝技術要求。實際產品研制或生產時，應將其納入工藝技術文件加以明確。

2.1 熱空氣熱合要求

按熱合形式，在空氣熱合機上安裝好相對應的熱風噴嘴、不銹鋼滾輪等夾具，將熱合裁片放入機器內用送料壓緊輪夾緊后，打開熱合開關進行熱合；

氣囊裁片在熱合之前通常不用清潔，但特別臟時則需清潔，清潔時用干凈的布（毛巾）或易揮發(fā)的清潔劑如酒精，對每片裁片的熱合部位進行清洗；

打開空氣熱合機進行預熱，按作業(yè)指導書調節(jié)熱合溫度、預熱時間、熱合速度、夾緊壓力、熱合壓力等參數；

在進行熱空氣熱合時，先進行首件樣件熱合經驗證合格后，方可進行正式生產；

熱空氣熱合時，如在氣囊材料上吹出漏洞或材料上有缺陷時要隨時修補，保證氣囊氣密。修補時，按孔徑邊距計算，密封襯布最小有效搭接寬度不小于該氣囊主接縫的對接（或搭接）熱合寬度尺寸要求；

熱空氣熱合成形兩裁片對接熱合縫隙公差不得大于5 mm，兩裁片重疊公差2 mm，熱合條按兩裁片對接縫為中心軸線，偏差不大于±2 mm。

2.2 高頻熱合要求

在進行高頻熱合時，各熱合設備按熱合形式及設備工藝參數進行首件樣件驗證合格后，方可正式生產；

高頻熱合成形兩裁片對接熱合縫隙公差不得大于1.5 mm；熱合條按兩裁片對接縫為中心軸線，偏差不大于±1.5 mm；

高頻熱合成形兩裁片搭接熱合搭接偏差不得大于±1.5 mm；

高頻熱合成形時，上一壓刀與下一壓刀應保持5 mm至10 mm的重合，保證熱合的連續(xù)性，確保熱合質量；

在熱合過程中某些特殊部位允許用小面積的熱合刀熱合過度，熱合參數（熱合電流及熱合時間）按實際熱合情況進行調節(jié)。

3 熱合成形工藝參數的確定

系留氣球熱合成形工藝參數的確定一般采取經驗加試驗確定法，即根據以往成功的生產經驗，大致確定工藝參數的范圍，然后由經驗豐富的操作者根據實際情況進行試加工，再進行手工剝離試驗，在初步確定熱合參數后，按照設計結構形式的要求，加工試驗件，試驗件制作完成后，進行抗拉強度試驗。

確定熱合成形工藝參數的試驗，應編制試驗大綱，經評審后實施。

3.1 試驗件的結構形式的確定

系留氣球熱合成形結構形式應根據結構設計的實際情況確定。試驗件的結構形式應能覆蓋產品設計的所有結構形式，如材料型號、材料成形結構形式、材料的膠面與布面的連接方式等等。

試驗件的材料應根據產品的具體要求確定，主要考慮材料的強度、透氦率、重量指標、抗老化性能等。

試驗件的連接形式主要根據產品的結構形式確定，如材料的層數、材料的連接形式（包括對接、搭接）、各層材料的牌號等。為確保試驗能夠準確的驗證設計的合理性及工藝實現(xiàn)的可靠性，試驗件的結構形式必須完全覆蓋設計確定的所有結構形式。

3.2 試驗件的制作

根據初步選定的工藝參數，對選定的每種結構形式的試驗件，參考GB/T 3923.1–1998《機織物斷裂能力和斷裂伸長的測定——條樣法》，按緯向方向制作試驗件，每類結構形式的試驗件各制備5～10件。

3.3 試驗環(huán)境的確定

環(huán)境溫度應在+5℃～+35℃之間，試驗期間溫度的變化范圍不得±2℃；

氣壓≥0.35MPa。

3.4 拉伸強度試驗

將制備好的試驗件以恒定伸長速率拉伸直至破壞，記錄破壞載荷及破壞形式。試驗過程中應勻速加載（一般以20 mm/min的速度加載為宜），加載時避免偏心加載。試驗結束后，應記錄試驗件破壞形式（分材料熱合處完全剝離和材料斷裂）和破壞載荷。

3.5 試驗結果分析及參數的確定

試驗結構要求破壞形式應均為材料熱合處完全剝離或者本體斷裂，若根據初步選定的熱合參數制作的拉伸試驗破壞形式均為材料斷裂（包括本體斷裂、對接縫斷裂、搭接根部斷裂、拉環(huán)根部斷裂），且斷裂載荷滿足設計要求，未出現(xiàn)任何形式的材料熱合處完全剝離，則可將該初選的熱合參數確定為的工藝參數。

3.6 工藝評審

經試驗確定的熱合成型工藝參數及熱合成型工藝技術要求，均應納入工藝文件一并提交工藝評審，評審通過后方可用于熱合成型。這些工藝文件應至少包括工藝總方案、工藝說明書、作業(yè)指導書等。

4 熱合成形過程質量控制要求

4.1 熱合成形過程的確認

由于熱合成形過程及產品質量不能通過后續(xù)的檢驗來確認，因此屬于特殊過程。對其成形過程的質量控制就應按照GJB 467A–2008《生產提供過程質量控制》第5.4條的有關規(guī)定執(zhí)行，即：應在正式用于生產之前，應對特殊過程實施確認，以證實其實現(xiàn)做策劃的結果的能力。特殊過程需滿足下列要求：

確認過程參數并對其控制方法和環(huán)境條件做出明確規(guī)定，對過程參數變更、設備變更或間斷生產，需要時，應按有關規(guī)定，應重新進行特殊過程的確認；

使用的機器設備、儀器儀表、工作介質和環(huán)境條件必須定期進行檢定，并確保狀態(tài)標識醒目；

輔助材料具有合格證明，必要時進行入廠復驗；

特殊過程的質量記錄應內容完整、有效且狀態(tài)受控；

適用時，應按照顧客要求在特殊過程使用前進行鑒定和批準。

4.2 首件鑒定

首件鑒定的內容應包括與產品有關特性及其過程的要求。

進行工藝設計時，應編制首件鑒定目錄，并將其一并提交工藝評審。首件鑒定按照GJB 908A–2008《首件鑒定》相關要求執(zhí)行。

對于系留氣球，其主囊體裁片熱合成形的首道工序，一般應實施首件鑒定；對于各蝴蝶結的最后組裝熱合成形的首件，也應進行首件鑒定；對于尾翼蒙皮及隔板熱合成形的首道工序，也應進行首件鑒定。

首件鑒定一般通過對其生產過程的檢驗與審查和形成的首件產品的檢驗與審查。

4.2.1 生產過程的檢驗與審查

對生產過程的檢驗與審查應包括：

生產過程的運作與策劃結果的一致性。按規(guī)定的生產過程作業(yè)文件（如工藝規(guī)程、作業(yè)指導書等）進行作業(yè)，并采用過程流程卡對過程的運作進行控制；

對特殊過程確認的檢查。當生產過程含有特殊過程時，檢查其特殊過程用于生產之前已進行了確認，過程參數獲得了批準；

器材合格。生產過程中使用的器材經進貨檢驗且有合格證明文件。對于組合件，具有零（組）件合格狀態(tài)及可追溯性標識的配套表；

生產條件處于受控狀態(tài)。為生產過程所提供的貨源和信息，涉及基礎設施、工作環(huán)境、人員資格以及文件和記錄處于受控狀態(tài)；

生產過程文實不符的現(xiàn)象已解決。當生產過程及其資源與生產作業(yè)文件不一致時，應按規(guī)定辦理更改、偏離或例外轉序的批準手續(xù)，并進行記錄。

4.2.2 產品的檢驗與審查

對產品的檢驗與審查應包括：

產品特性的符合性。產品的質量特性是否符合設計圖樣的要求；

不合格項目重新鑒定的結果。當有的質量特性不符合要求時，對不合格項目應重新進行首件鑒定，確定是否符合要求。

4.3 關鍵過程的控制

對于系留氣球的熱合成形過程，根據我所系留氣球型號研制經驗，為確保其氣密性，一般都將主囊體各裁片熱合工序定為關鍵過程；如尾翼也需充氦氣提供升力的話，一般將尾翼成形的各熱合工序定為關鍵過程。此外，各系留蝴蝶結、機械索具蝴蝶結與主囊體熱合組裝工序也被定為關鍵過程。對于確定的關鍵過程，應納入關鍵過程目錄進行管理。

對關鍵過程的控制應按照GJB 467A-2008《生產提供過程質量控制》第5.3條的有關規(guī)定執(zhí)行，即應滿足下列要求：

對關鍵過程進行標識；

對關鍵和重要特性進行百分之百檢驗；

對首件產品，按規(guī)定進行首件三檢；

適用時，應用統(tǒng)計技術進行關鍵過程的質量控制。

4.4 熱合參數控制

對熱合成形過程的控制，主要控制其熱合參數，主要包括熱合溫度、預熱時間、熱合速度、夾緊壓力、熱合壓力等。除應堅持首件三檢外，還應對其實施定期巡檢制。

每道工序開始加工之前，一般都要使用相同的材料、結構形式及確定的工藝參數進行試加工，在確認滿足要求后方可開工。

對于首件三檢（操作者自檢、其他操作者互檢、檢驗員專檢），必須在確認合格后，方可進行后續(xù)加工。

對于加工過程中的參數，應進行定期巡檢，根據經驗，一般每小時巡檢一次。巡檢時，必須對熱合材料、熱合的結構形式及熱合刀具等進行確認，對熱合溫度、預熱時間、熱合速度、夾緊壓力、熱合壓力等參數進行核實并記錄。一旦發(fā)現(xiàn)參數偏離了規(guī)定值，應立即用偏離的參數制作試驗件，進行抗拉強度試驗，確定是否滿足要求，如不能滿足設計要求，應進行返工返修。

4.5 不合格品控制

對熱合成形過程產品的不合格品，必須提交不合格品審理組織進行審理，并根據審理意見進行處置。未經審理和處置的不合格品不得轉入后續(xù)生產或投入使用。

5 結論

現(xiàn)代系留氣球系統(tǒng)應用前景十分廣闊，目前在歐美一些國家已得到了廣泛的應用，國內也已開展了一些研發(fā)工作，逐步積累了一些型號研制經驗，為后續(xù)系留氣球的全面推廣應用奠定了良好的基礎。

本文結合型號研制的實踐經驗，通過對系留氣球熱合成形工藝技術及其質量控制要求的闡述，為今后系留氣球研制質量控制方法提供參考，筆者也希望借此帶動我國系留氣球研制基礎工作向前發(fā)展。