胶粘剂装配滑环的胶粘剂可靠性验证

可行性研究论文范文第四篇：胶粘剂装配滑环的胶粘剂可靠性验证

　　摘要：当导电滑环受到空间和重量的限制，无法采用螺钉进行装配时，可采用胶粘剂替代螺钉装配。为满足滑环在温度和振动冲击下电性能要求，需要保证胶粘剂粘结的可靠性。本文以A,B,C三种胶为胶粘剂，对三种胶粘剂进行温度筛选试验和振动筛选试验，并对筛选试验前后的导电滑环进行性能测试。试验结果表明，在经过筛选试验后，环氧胶A粘结牢固，胶接处无明显异常现象，滑环动态电阻变化量满足试验要求，且在试验前后，导电滑环的绝缘电阻与抗电强度也满足使用要求。

　　关键词：胶粘剂；导电滑环；环境试验；

　　作者简介：杨佳欣（1996-），女，工程师。；

　　Abstract:When conductive slip rings are limited by space and weight, they can be assembled by adhesives instead of screws. In order to meet the electrical performance of conductive slip rings, it is necessary to ensure the reliability of adhesives when they are impacted by temperature and vibration. The temperature and vibration screening test of A, B and C adhesives were carried out, and the performances of the conductive slip ring before and after the test were tested. The test results show that A adhesive bonded firmly, and there was no abnormal phenomenon on the adhesive surface after the screening test. The dynamic resistance variation during the test and the insulation resistance and the electrical strength before and after the test can meet the requirements.

　　Keyword:adhesive; conductive slip ring; environmental test;

　　1 前言

　　导电滑环广泛应用在航空、航天等领域，随着各技术领域的不断发展，对滑环的尺寸和重量有了更高的要求[1,2,3].采用胶粘剂替代螺钉装配滑环，可减轻滑环重量及其空间尺寸，但滑环工作环境苛刻，工作过程中会受到温度冲击和振动，胶粘剂的抗振动性能差，对温度的变化敏感，会影响胶接强度。因此采用胶粘剂装配滑环，需要对胶粘剂的可靠性进行验证。

　　本文结合导电滑环的工作环境，采用A,B,C3种胶粘剂分别对滑环进行装配，通过对滑环进行温度和振动筛选试验及试验前后的性能测试，对胶粘剂应用于导电滑环进行可行性研究。

　　2 试验与分析

　　2.1 试验材料

　　连接件材料：在滑环装配过程中，需要胶接的基体材料分别为铝合金-铝合金、铝合金-刷架板。分别采用以下3种胶粘剂为胶接材料。

　　胶粘剂A为室温固化环氧胶，a组分为棕色粘液，b组分为淡黄色糊状体，流动性差，混合比为1:1（质量比），混合后0.5h后初步固化，完全固化时间为24h,固化后为淡黄色。固化后剪切强度22.6MPa,剥离强度40.1N/25mm,附着力1级。

　　胶粘剂B为UV胶，常温下呈透明白色流动性膏状液体，在365nm波长紫外光照射下固化，固化时间20s,固化后为白色。

　　胶粘剂C常温下呈白色，固化后呈白色，固化温度为120℃，固化时间为0.5h,固化后的胶表面有颗粒感。

　　2.2 滑环初始性能检测

　　分别采用上述3种胶粘剂装配同一型号的3根导电滑环，对应编号分别为滑环A、滑环B、滑环C,对装配后的滑环进行在常温下检测滑环的绝缘电阻和抗电强度。绝缘电阻要求环间绝缘电阻≥500ΜΩ/500V/DC,环与壳间≥500ΜΩ/500V/DC.抗电强度按照GJB1217A-2009《电连接器试验方法》3001条规定进行抗电强度检测，要求500V/AC/50Hz/60s不击穿、不闪烁。滑环满足初始性能要求后，才能进行筛选试验。

　　2.3 温度筛选试验

　　为了排除滑环内部潜在的缺陷和故障，以固有的可靠性水平交付产品，需要对产品施加环境应力。本文按GJB1032进行温度筛选试验，温度范围-10~+60℃，每个周期4h,共5个周期20h,试验中，在最后2个温度循环通电工作时，进行动态接触电阻检测，抽取10环检测，要求动态接触电阻变化量≤10mΩ。温度筛选温度变化曲线见图1.

　　图1 温度循环图

　　2.4 振动筛选试验

　　按GJB1032进行，试验按振动频率：20-2000Hz,功率谱密度：0.04g2/Hz,进行振动筛选试验（只需进行一次滑环径向方向的振动筛选，振动时间为15min）。试验过程中抽取10环检测，要求动态接触电阻变化量≤10mΩ。振动功率谱密度图如图2所示。

　　图2 振动功率谱密度图

　　2.5 试验后性能检测

　　对环境试验后的3根滑环进行绝缘电阻和抗电强度的检测，检测要求与2.2相同。

　　3 试验结果分析

　　3.1 初始性能检测结果

　　采用本文2.1节所述的3种胶粘剂分别对3根滑环进行装配，对装配后的滑环用绝缘电阻表和耐压测试仪进行初始性能检测，检测结果表明采用3种胶粘剂装配的滑环的性能均能满足技术要求，可继续进行环境试验。

　　3.2 筛选试验检测结果

　　按照本文2.5节和2.7节所述的试验条件进行试验，试验过程中抽取10环检测，要求动态接触电阻变化量≤10mΩ。检测结果如图3、图4所示。

　　从图3可以看出，滑环A和滑环B在第四周期和第五周期动态电阻变化量的检测结果均能满足试验要求。而滑环C在第四周期抽检的十环满足指标要求，但在第五周期仅有3个环道满足要求，由此说明，随着循环次数增加，滑环C的性能下降，甚至出现多数环道超差的现象。因此胶粘剂C虽然满足常温下的性能要求，但不能满足温度筛选试验要求。

　　从图4可以看出，在振动筛选中，仅有滑环A满足动态电阻变化量的要求。滑环B在抽检的十环内有四环出现了超差的现象，而滑环C仅有两环动态电阻变化量没有超差，这说明在整个振动筛选试验过程中，滑环A的环氧胶与基体材料的粘结状态没有发生改变，一直保持着良好的胶接状态，而胶粘剂B和胶粘剂C的粘结状态在振动的过程中发生了变化，导致基体材料出现了微小位移[4],这些微小的位移会导致刷丝与环片接触的角度与压力发生变化，从而导致了动态电阻变化量超差现象的发生。因此说明，胶粘剂A具有良好的粘结强度，能够满足滑环的振动要求。

　　图3 温度筛选动态电阻变化量检测结果

　　图4 振动筛选动态电阻变化量检测结果

　　3.3 环境试验后性能检测

　　由于滑环B和滑环C在筛选试验中均出现了超差的现象，只有滑环A满足试验要求。因此，只对滑环A进行试验后的绝缘电阻与抗电强度检测。要求与2.2节一致。

　　试验后的滑环A经过检测满足绝缘电阻和抗电强度的要求。说明经过温度和振动筛选试验后，胶粘剂A依然保持良好的粘结，滑环性能未发生明显下降现象。因此胶粘剂A可以作为滑环装配的胶粘剂。

　　对试验后的滑环打开外罩，对胶接处进行观察，滑环A胶接处未发生明显变化，粘结牢固，如图5所示。

　　图5 筛选试验后滑环A的胶接状态

　　而滑环B在刷架板与铝合金胶接处出现了轻微变形现象，刷架板一端翘起。滑环C在胶接处发生开裂现象，胶粘剂B、C发生变形和开裂的现象原因是在固化的过程中，由于体积收缩引起的收缩应力和温度引起的热应力存在于胶粘剂内部，在外部振动和温度变化的冲击下，受到内应力的影响，胶粘剂内部的微小缺陷和裂纹不断扩大，最终导致开裂失效。

　　4 结论

　　本文对环氧胶应用于导电滑环的可行性进行研究，采用3种胶粘剂对滑环进行装配，对装配后的滑环进行温度筛选和振动筛选试验。试验结果表明，胶粘剂A在试验过程中，滑环的动态电阻变化量满足试验要求，且在试验后绝缘电阻和抗电强度依然能够满足滑环的使用要求，没有出现超差现象，因此胶粘剂A可以作为滑环装配过程中的胶粘剂。

　　参考文献

　　[1]余晶晶，雷沫枝等高速滑环引电器研制关键技术分析[J]装备制造技术，2018,（7）

　　[2]黄晓刚，徐佳龙机载海面监视雷达技术特点及发展趋势[J].现代雷达，2012, 34（7）：8-11

　　[3]陈锋国外机载海面监视雷达发展现状与趋势[J]升机技术，2011（1）：64-68

　　[4]杨卫朋，郝壮，明璐环氧树脂及其胶粘剂的增韧改性研究进展[J],中国胶粘剂，2011（10），59-61