本發(fā)明屬于浮力材料制造，具體涉及一種輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法。

背景技術(shù)：

1、固體浮力材料構(gòu)件是各種潛航器、水下機(jī)器人等水下裝備的重要組成部分，對(duì)各種潛航器、水下機(jī)器人等裝備提供必須的正浮力；固體浮力材料構(gòu)件在減小水下裝備外形尺寸、增大裝備有效載荷、提高裝備結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等方面起著重要作用。

2、輕量化固體浮力材料構(gòu)件由于體積較大，很難采用整體澆注或其它整體成形的方式實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)中輕量化固體浮力材料構(gòu)件成形工藝路線具體為：

3、(1)構(gòu)件拼接方案設(shè)計(jì)，即構(gòu)件加工時(shí)先對(duì)固體浮力材料構(gòu)件進(jìn)行拼接方案設(shè)計(jì)；

4、(2)標(biāo)準(zhǔn)塊或毛坯粘接面加工，即再進(jìn)行單個(gè)固體浮力材料標(biāo)準(zhǔn)塊或毛坯的粘接面加工，加工之后進(jìn)行表面清洗，用膠粘劑粘接成條狀塊；再對(duì)條狀塊的粘接面進(jìn)行加工，加工之后進(jìn)行表面清洗，用膠粘劑粘接成層狀塊；然后對(duì)層狀塊的粘接面進(jìn)行加工，加工之后進(jìn)行表面清洗，用膠粘劑粘接成輕量化構(gòu)件毛坯；構(gòu)件毛坯最后經(jīng)過機(jī)械加工形成所需的構(gòu)件形狀。

5、按此方法成形的構(gòu)件，由于所用的標(biāo)準(zhǔn)塊或毛坯材料個(gè)體力學(xué)性能有差異，組合在一起會(huì)導(dǎo)致抗結(jié)構(gòu)應(yīng)力的能力不一樣，在后續(xù)吸水率測(cè)試過程中，力學(xué)性能較差標(biāo)準(zhǔn)塊處形成薄弱點(diǎn)，此處易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，這樣會(huì)導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件報(bào)廢，而若在深海作業(yè)使用過程中，構(gòu)件出現(xiàn)開裂，則會(huì)直接影響水下裝備的安全，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法。該方法通過改變粘接方式、減少粘接面積等方式來進(jìn)行工藝改進(jìn)，有效地解決了輕量化固體浮力材料構(gòu)件在高水壓測(cè)試環(huán)境下開裂的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，具體采用如下技術(shù)方案：

3、一種輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，包括以下步驟：

4、1)準(zhǔn)備高度相同的塊狀固體浮力材料；

5、2)以塊狀固體浮力材料為基本單元，對(duì)其沿直線拼接粘合，制備條狀固體浮力材料；

6、3)以條狀固體浮力材料為基本單元，對(duì)其沿平面拼接粘合，制備層狀固體浮力材料；

7、4)以層狀固體浮力材料為基本單元，在其長度方向的兩端或?qū)挾确较虻膬啥朔謩e設(shè)置粘結(jié)帶，對(duì)其上下拼接粘合，制備輕量化固體浮力材料構(gòu)件毛坯；所述粘結(jié)帶的粘合長度為層狀固體浮力材料的長或?qū)?，粘合寬度為塊狀固體浮力材料的高度。

8、本發(fā)明步驟4)中，若在層狀固體浮力材料長度方向的兩端設(shè)置粘結(jié)帶，則所述粘結(jié)帶的粘合長度為層狀固體浮力材料的長；若在層狀固體浮力材料寬度方向的兩端設(shè)置粘結(jié)帶，則所述粘結(jié)帶的粘合長度為層狀固體浮力材料的寬。

9、在整個(gè)構(gòu)件粘接過程中，層狀固體浮力材料之間的粘接面積最大，產(chǎn)生的粘接應(yīng)力也最大，本發(fā)明按標(biāo)準(zhǔn)塊的厚度乘以構(gòu)件的長或?qū)拋碓O(shè)計(jì)層狀固體浮力材料之間的粘接面積，并對(duì)安裝點(diǎn)或吊裝點(diǎn)承載能力按構(gòu)件自重的5～10倍進(jìn)行校核粘接強(qiáng)度；其余部位不粘接或留0.5～1mm縫隙，通過減少層與層之間的粘接面積，層與層之間形成間隙，形成透水結(jié)構(gòu)，在高水壓作用下使層與層之間所受的力抵消，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少浮力塊之間的粘接應(yīng)力和在高水壓環(huán)境下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。

10、作為優(yōu)選，上下相鄰的層狀固體浮力材料之間存在0.5～1mm的拼接縫隙。

11、作為優(yōu)選，上下相鄰的層狀固體浮力材料之間的粘接部位設(shè)置在靠近輕量化固體浮力材料構(gòu)件的安裝點(diǎn)或者吊裝點(diǎn)的位置，從而進(jìn)一步保證了足夠的安裝或吊裝強(qiáng)度余量。其中安裝點(diǎn)是指圖紙中設(shè)計(jì)用于固定、緊固構(gòu)件或安裝儀器設(shè)備用的結(jié)構(gòu)特征；吊裝點(diǎn)是指圖紙中設(shè)計(jì)用于安裝構(gòu)件時(shí)起吊用的螺紋或其它形式的結(jié)構(gòu)特征。

12、作為優(yōu)選，所述層狀固體浮力材料垂直于所述固體浮力材料構(gòu)件的安裝方向或者吊裝方向。

13、作為優(yōu)選，每個(gè)層狀固體浮力材料中，所包含的塊狀固體浮力材料之間的密度差在0.01g/cm3以下。

14、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述輕量化固體浮力材料構(gòu)件中，所包含的塊狀固體浮力材料之間的密度差在0.01g/cm3以下。

15、材料密度與力學(xué)性能緊密相關(guān)。由于生產(chǎn)固體浮力材料標(biāo)準(zhǔn)塊的批次不同，會(huì)造成標(biāo)準(zhǔn)塊的密度略有差異，密度的差異會(huì)帶來力學(xué)性能上的差異，不同密度的標(biāo)準(zhǔn)塊粘接在一起，使用過程產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力也會(huì)不同。本發(fā)明通過篩選，保證同一層狀固體浮力材料中所選用的塊狀固體浮力材料，甚至整個(gè)輕量化固體浮力材料構(gòu)件所選用的所有塊狀材料的密度基本一致，達(dá)到抗結(jié)構(gòu)應(yīng)力的能力基本一致，減少開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

16、作為優(yōu)選，相鄰條狀固體浮力材料之間錯(cuò)縫相接，錯(cuò)縫距離不小于50mm；

17、相鄰層狀固體浮力材料之間錯(cuò)縫相接,錯(cuò)縫距離不小于50mm。本發(fā)明浮力材料構(gòu)件在拼接過程中，相鄰條狀材料之間、相鄰層狀材料之間避免存在通縫拼接，從而進(jìn)一步減少塊狀材料之間、條狀材料之間以及層狀材料之間的粘接應(yīng)力。

18、作為優(yōu)選，還包括以下步驟：

19、5)對(duì)輕量化固體浮力材料構(gòu)件毛坯進(jìn)行外部整形，得到輕量化固體浮力材料構(gòu)件。所述外部整形是指達(dá)到輕量化固體浮力材料構(gòu)件所需的形狀及尺寸。

20、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：

21、(1)本發(fā)明提供的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，對(duì)比已有技術(shù)，改進(jìn)后工藝方法使拼接結(jié)構(gòu)更合理，減少標(biāo)準(zhǔn)塊之間、條塊之間以及層塊之間的粘接固化導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)應(yīng)力；

22、(2)本發(fā)明提供的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，通過篩選密度基本一致的塊狀固體浮力材料作為原料，達(dá)到了塊材力學(xué)性能一致，在使用過程中抗結(jié)構(gòu)應(yīng)力能力增強(qiáng)；

23、(3)本發(fā)明提供的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，通過減少層狀固體浮力材料的粘接面積，層與層之間形成間隙，形成透水結(jié)構(gòu)，在水壓作用下使層與層之間所受的水壓力相互抵消，減少浮力塊之間的結(jié)構(gòu)應(yīng)力；

24、(4)本發(fā)明提供的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，構(gòu)件正浮力損失小。對(duì)構(gòu)件吊裝部位進(jìn)行4倍自重承載試驗(yàn)，起吊三次，每次五分鐘后檢查吊耳無裂紋，粘接部位無裂紋。對(duì)構(gòu)件高水壓下進(jìn)行吸水率測(cè)試，無開裂等不合格現(xiàn)象，產(chǎn)品合格率顯著提升，達(dá)100％。解決了在高水壓下輕量化固體浮力材料構(gòu)件易開裂的難題。

技術(shù)特征：

1.一種輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，其特征在于，上下相鄰的層狀固體浮力材料之間存在0.5～1mm的拼接縫隙。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，其特征在于，上下相鄰的層狀固體浮力材料之間的粘接部位設(shè)置在靠近輕量化固體浮力材料構(gòu)件的安裝點(diǎn)或者吊裝點(diǎn)的位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，其特征在于，所述層狀固體浮力材料垂直于所述固體浮力材料構(gòu)件的安裝方向或者吊裝方向。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，其特征在于，每個(gè)層狀固體浮力材料中，所包含的塊狀固體浮力材料之間的密度差在0.01g/cm3以下。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，其特征在于，所述輕量化固體浮力材料構(gòu)件中，所包含的塊狀固體浮力材料之間的密度差在0.01g/cm3以下。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，其特征在于，相鄰條狀固體浮力材料之間錯(cuò)縫相接；相鄰層狀固體浮力材料之間錯(cuò)縫相接；錯(cuò)縫距離不小于50mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，其特征在于，還包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于浮力材料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕量化固體浮力材料構(gòu)件的低應(yīng)力粘接方法，包括以下步驟：準(zhǔn)備高度相同的塊狀固體浮力材料；對(duì)塊狀固體浮力材料沿直線拼接粘合，制備條狀固體浮力材料；對(duì)條狀固體浮力材料沿平面拼接粘合，制備層狀固體浮力材料；在層狀固體浮力材料長度方向的兩端或?qū)挾确较虻膬啥朔謩e設(shè)置粘結(jié)帶，對(duì)其上下拼接粘合，制備輕量化固體浮力材料構(gòu)件毛坯；所述粘結(jié)帶的粘合長度為層狀固體浮力材料的長或?qū)?，粘合寬度為塊狀固體浮力材料的高度。該低應(yīng)力粘接方法通過改變粘接方式、減少粘接面積等方式來進(jìn)行工藝改進(jìn)，有效地解決了輕量化固體浮力材料構(gòu)件在高水壓測(cè)試環(huán)境下開裂的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：董為云,席運(yùn)橋,葉斌,高建洲,呂浪,劉顯才,劉青松,張圣華,黃濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：宜昌測(cè)試技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19