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成型工艺与技术

当加热到成型温度时，透明亚克力塑料变得柔软而柔韧，几乎可以形成任何形状。冷却后，它们会保持原来的形状。如果材料很薄，弯曲半径至少是板材厚度的180倍，亚克力塑料可以冷弯成单曲率。超过这些极限的冷弯曲对塑料表面施加了如此大的压力，以至于形成了微小的裂缝或裂痕，称为裂纹。

加热

处理塑料时要戴上棉手套，以消除柔软表面上的手指印。在加热任何透明塑料材料之前，把所有的屏蔽纸和胶粘剂从塑料片上拿掉。如果片材有灰尘或脏，用清水洗净并冲洗干净。用柔软的吸水纸巾吸干片材。

为了获得最佳的效果，要持续到热成型丙烯酸达到制造商推荐的温度。使用强制空气烤箱，可操作温度范围120-374°F(49-190°C)。如果零件在成型过程中温度过高，可能会在表面形成气泡，损害板材的光学质量。

为了均匀加热，最好将片材垂直悬挂，用弹簧夹抓住它们的边缘，并将夹子挂在架子上。如图90所示，如果布料太小，无法用夹子夹住，或者没有足够的装饰面积，可以将布料铺在铺有柔软毛毡或法兰绒的架子上。确保有足够的开放空间，让空气在片材周围循环，均匀加热。

（图90）悬挂丙烯酸薄板

小型成型作业，如落地灯罩，可以在厨房的烤箱中加热。如果红外热灯布置在7到8英寸的中心，并在一堆中使用足够多的红外热灯，可以均匀地加热薄片。把灯放在离材料18英寸的地方。

千万不要用热水或蒸汽直接加热塑料，因为这可能会导致丙烯酸树脂变成乳白色或浑浊。

成型

加热丙烯酸塑料模具几乎没有压力，所以使用的形式可以非常简单的结构。由压木、胶合板或石膏制成的形状足以形成简单的曲线，但可能需要增强塑料或石膏来形成复杂或复合曲线。由于热塑料符合任何波纹或不均匀，使用的形式必须完全光滑。为了确保这一点，用砂纸打磨，用柔软的布料覆盖它，如户外法兰绒或台球毡。模具应该足够大，以延伸超出装饰线的部分，并应作出规定，以保持热塑料紧贴模具，让它冷却。

利用损坏的零件本身，可以为复杂的零件制作模具。如果零件坏了，用胶带把它们粘在一起，在里面打蜡或涂油，这样石膏就不会粘在上面，然后用沙子把整个零件支撑起来。用石膏填充零件，让它变硬，然后从模具中取出。把粗糙的地方弄平，用软布盖上。现在可以用来形成新的部分了。

成型方法

简单的弯曲成型

将塑料材料加热到推荐的温度，从热源移开，小心地将其覆盖在准备好的模板上。小心地将热塑料压在模板上，握住或夹紧薄片，直到它冷却。这个过程可能需要10-30分钟。不要强行冷却。

复合弯曲成型

复合弯曲成型通常用于冠层或复杂翼尖光罩，需要大量的专用设备。有四种常用的方法，每一种都有其优缺点。

拉伸成型法

预热的丙烯酸薄板被机械地拉伸在形状上，以与简单的弯曲件相同的方式。要特别注意保持材料的均匀厚度，因为有些部分必须比其他部分拉伸得更大。

凸凹模具成型

凸凹模具成型需要昂贵的配套凹凸模具。加热的塑料片材放在模具之间，然后配对。当塑料冷却后，模具被打开。

异形模板真空成型

许多飞机的舱盖都是用这种方法制成的。在这个过程中，一块切成所需形状轮廓的面板被连接到真空盒的顶部。然后将加热软化的塑料片夹在面板上。当盒子里的空气被抽走时，外部的空气压力迫使热塑料通过开口，形成凸罩。是塑料的表面张力塑造了凸罩。

凹形真空成型

如果所需要的形状不是由表面张力形成的，则必须使用凹形模或相关形状。放置在塑料片材的下方，连接真空泵。当从成型的空气被抽走时，外部的空气压力迫使热塑料片材进入模具并充满它。

片切及钻孔

片切

几种类型的片切可用于透明塑料;然而，圆锯是最好的直线切割。叶片应该是中空的，或有一些固定的地方，以防止结扎。边齿固定后，应该侧切，使切口边缘光滑。推荐使用带锯切割扁平的亚克力板，当切口必须是弯曲的，或当板材被切割到一个粗略的尺寸后再进行修整时。严格控制尺寸和形状可以通过带锯一块到1⁄16英寸内所需的尺寸，由塑料上的刻痕线标记，然后用滚筒或带砂机打磨到正确的尺寸。

钻孔

与软金属不同，丙烯酸塑料的导热性能很差。钻孔时要准备好去除热量。深孔需要冷却，水溶性切削油是一种令人满意的冷却剂，因为它没有破坏塑料的倾向。

在丙烯酸塑料上使用的钻头必须小心地研磨，不能有影响表面光洁度的缺口和毛刺。如图91所示，用比软金属更大的夹角打磨钻头。斜角应该为零，以便刮，而不是切割。

（图91）使用夹角为150°的麻花钻钻丙烯酸塑料

获得专利的Unibit®适用于在飞机挡风玻璃和窗户上钻孔。如图92所示，它可以在1⁄32英寸的增量中切割1/8到1/2英寸的孔，并产生良好的光滑孔，边缘周围没有应力裂纹。

（图92） Unibit®钻孔丙烯酸塑料

粘合

可聚合粘合是将催化剂添加到已经很厚的单体聚合物液体中以促进快速硬化的粘合剂。PS-30®和Weld-On 40®是这种类型的可聚合粘合剂。它们适用于胶结所有类型的有机玻璃，丙烯酸铸板和由有机玻璃成型球团成型的零件。在室温下，混合成分后，粘合剂在容器中大约45分钟就会硬化(聚合)。温度越高，它们变硬的速度越快。黏合接头通常在组装后4小时内就可以处理。接头装配后4小时内可加工，但最好等待24小时。

粘合的应用

PS-30®和Weld-On 40®接头在户外暴露后保持良好的外观和颜色稳定性。这些粘合产生清晰透明的胶状物,当胶状物的颜色和外观出现结合点时是很重要的应用。

PS-30®和焊接40®应在不低于65°F（18.33℃）的温度下使用。如果在低于65°F（18.33℃）的室内进行固化，则需要更长的硬化时间，接头强度也会降低。

胶粘剂应按照制造商说明中的正确比例配制，并充分混合，确保混合容器和混合桨都不会增加颜色或影响粘合的硬化。最好使用清洁的玻璃或聚乙烯混合容器。由于它们的存续寿命很短(大约45分钟)，粘合PS-30®和焊接40®在混合组件后必须迅速使用。在准备过程中消耗的时间缩短了有效的工作时间，因此有必要在粘合混合之前将一切准备就绪。为了更好的处理，在搅拌20分钟内倒入粘合剂。为了达到最大的接缝强度，最终的粘合剂接缝应该没有气泡。通常情况下，让混合后的粘合剂静置10分钟，然后进行固化，使气泡上升到表面就足够了。缝隙连接技术只能用于无色有机玻璃、丙烯酸或在接缝隐藏的情况下。如果需要用彩色有机玻璃和丙烯酸进行不明显的连接，则部件必须紧密贴合，使用封闭的V型槽、对接或弧线连接。

只要胶粘剂表面不接触粘合剂，就可以用遮蔽胶带制作粘合模板或粘合剂。这是很容易做到的，用一条玻璃纸胶带放置在屏蔽胶带粘合剂。胶带必须仔细挑选。普通玻璃纸胶带上的粘合剂可以防止PS-30®和焊接40®的固化。在实际制造零件之前，应尝试样品接头，以确保使用的胶带系统不会损伤粘合剂。因为让所有的粘合剂都保持在缝隙中是很重要的，所以应该只使用接触压力。

在灌注粘合剂后，气泡倾向于漂浮到缝隙接头中粘合剂的顶部。如果气泡被加工掉，这些不会造成任何问题。可以用一根小电线(不是铜线)或类似的物体将一些气泡从接点中提出来;然而，粘合剂接缝应尽可能少受到干扰。

可聚合粘合剂随着粘合硬化而收缩。因此，新浇筑的粘合剂应留在被胶结的表面之上，以补偿收缩。如果对外观有必要，可以在粘合剂凝固后用机器将胶珠取下。

修复

只要有可能，更换而不是修理被大面积损坏的丙烯酸塑料。

一个精心修补的部分并不等于一个新的部分，无论是在光学上还是结构上。在裂缝发展的第一个迹象，用# 30或1⁄8英寸的钻头在裂缝的极端末端钻一个小孔。如（图93）这是为了定位裂纹，并通过在大范围内分布应变来防止进一步分裂。如果裂缝很小，用钻孔堵住裂缝就足够了，直到可以进行更换或更永久性的修复。

（图93）停止钻裂缝

（所有最初引起裂纹的应变都集中在A点，并倾向于扩展裂纹。因此，用#30或1/8”钻头，在裂纹点的末端钻一个小孔A1，将应变分布在更大的区域。）

（在任何孔洞或裂口处出现的每个裂缝都是以相同的方式钻取的）

清洁

塑料在飞机使用上比玻璃有许多优点，但它们缺乏玻璃的表面硬度，在维修飞机时必须小心避免刮伤或损坏表面。用大量的水和温和的肥皂清洗塑料，使用干净，柔软，无砂砾的布，海绵，或徒手。不要使用汽油、酒精、苯、丙酮、四氯化碳、灭火器或除冰液、漆稀释剂或窗户清洁喷雾。这些都会软化塑料，导致开裂。

塑料不应该用干布摩擦，因为这很可能造成划痕，并形成静电电荷，吸引灰尘颗粒到表面。如果，在去除污垢和油脂后，没有大量的划痕是可见的，用优质的商业蜡整饰塑料。将蜡涂在一层薄薄的均匀的外套上，用软布轻轻擦拭，使其高度抛光。

抛光

在表面清洁之前，不要尝试手工抛光或磨光。建议使用柔软、开放式的棉或法兰绒抛光轮。轻微的划痕可以用手用力擦拭受影响的区域，使用蘸有松节油和粉笔混合物的柔软清洁布，或者用湿布涂抹汽车清洁剂。取下清洁剂，用柔软干燥的布擦拭。丙烯酸和醋酸纤维素塑料是热塑性塑料。抛光或磨光时间过长所产生的摩擦可以产生足够的热量来软化表面。这种情况会产生视觉扭曲，应该避免。

挡风玻璃安装

更换面板应使用与飞机制造商最初使用的相同的材料。市场上有许多种透明塑料。它们的性能差异很大，特别是膨胀特性、低温下的脆性、阳光下的耐变色性、表面检查等。关于这些性能的信息见MIL-HDBK-17，飞行器用塑料，第二部分透明玻璃材料，可从政府印刷办公室(GPO)获得。飞机制造商选择在其设计中使用的材料时考虑了这些特性，而使用具有不同特性的替代品可能会导致后续的困难。

安装过程

更换面板时，请使用与飞机制造商相同的安装方法。虽然实际安装因飞机类型不同而不同，但在安装更换面板时应考虑以下主要原则。

1.永远不要迫使塑料面板变形，使其适合框架。如果更换的面板不容易安装，请更换新的面板或加热整个面板并重新成型。如果可能，在普通室温下切割并安装新面板。

2.在将塑料面板夹紧或螺栓固定到其安装件上时，不要将塑料置于过大的压应力下。这是很容易发生超过1000 psi的塑料过度扭矩的螺母和螺栓。拧紧每个螺母，使其牢固，然后将螺母旋转一圈(直到它们很紧，仍然可以用手指旋转)。

3.用螺栓安装时，应使用垫片、项圈、肩垫或止动螺母，以防止螺栓过度拧紧。当飞机制造商使用这些设备时，请将它们保留在更换装置中。重要的是要使用原来数量的螺栓，包括垫圈、垫片等。当使用铆钉时，提供足够的间隔或其他令人满意的方法，以防止框架与塑料过度紧固。

4.在橡胶、软木或其他垫片材料之间安装塑料板，使安装防水，减少振动，并有助于分配塑料上的压应力。

5.塑料的膨胀和收缩比安装它们的金属通道大得多。将挡风玻璃面板安装到通道中足够的深度，以防止面板在低温下收缩或在负载下变形时脱落。当制造商的原始设计允许时，安装面板到最小深度为11⁄8英寸，并在塑料和通道底部之间有1⁄8英寸的间隙。

6.在涉及螺栓或铆钉的安装中，使孔穿过塑料特大号1⁄8英寸并居中，以便塑料不会在孔的边缘绑定或开裂。也建议使用开槽孔。

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上海芳磊复合材料有限公司

Panny 翻译译本

2022年11月28日