卫星制造技术(下).pptx

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1、,卫星制造技术(下),导弹与航天丛书卫星工程系列（140）,汇报人： 时 间：2018.9,1,2,目录,3,课本内容框架,Part 1,4,课本回顾,卫星制造技术（下）,(Chapter 610),蜂窝夹层结构件制造技术 7 防热结构制造技术 热控涂层制作工艺及检测技术 无损检测 总装及测试技术,5,主要知识点,Part 2,6,蜂窝夹层制造技术,蜂窝结构（Cellular Structure）是覆盖二维平面的最佳拓扑结构。 这种结构有着优秀的几何力学性能，因此在材料学科用有广泛应用。材料特点：质轻，比强度和比刚度高。隔音、隔热和防潮，除航空航天等领域之外，现已在微波通讯、造船工业和建筑工业

2、得到推广应用。,6,7,蜂窝夹层制造技术,蜂窝夹芯结构材料是应航空航天科技的特殊需要而发展起来的一种超轻型的复合材料。蜂窝夹芯板是由两层薄而高强度的面板材料，中间夹一层厚而极轻的蜂窝芯组成，通过粘结剂或钎焊将上下面板与芯材连接而成的整体刚性结构，也可以直接注塑或模压获得夹芯结构。,6,8,蜂窝夹层制造技术,蜂窝夹芯板典型结构如图所示。夹芯板结构有树脂基夹芯结构(占大部分)和金属夹芯结构(如铝蒙皮铝芯板等)。面板通常采用复合材料层压板、胶合板、硬塑料板和金属板等。面板要求薄而强，它是夹层结构的主要受力部分。芯材主要有塑料泡沫、塑料蜂窝、金属蜂窝、金属泡沫芯板等。它在夹层结构中起连接和支撑面板的作

3、用。,蜂窝结构特点,6,9,蜂窝夹层制造技术,蜂窝夹芯的网格形式有六边形、正方形、菱形等，其中六边形最为常见。在这些蜂窝形式中，以有加强带六角形蜂窝的强度最高，其次是正六角形蜂窝。但正六角形蜂窝用料省、制造简单、结构效率最高，所以应用最广。,蜂窝结构特点,（a）正六角形（b）菱形 （c）矩形（d）正弦曲线形（e）有加强带的六角形,6,10,蜂窝夹层制造技术,(1) 密度小：蜂窝多孔，不连续材料，实体部分的截面积小，整体质量轻，满足航天设计中的轻质要求。 (2) 隔音、隔热性能好：实体材料的体积仅13，其余空间内是密封状态的空气，由于空气的隔音、隔热性能优于任何固体材料，热量和声波的传播受到极大

4、的限制，所以蜂窝夹层板具有良好的隔音、隔热性能。 (3) 较强的减震性能：蜂窝类似许多小工字梁，可分散承担来自各方面的压力，从而起到减震作用。 (4) 优越的平整度和刚性：蜂窝芯处于竖向的受力状态，而每件蜂窝板有无数个固定的蜂窝，不会产生移动。蜂窝板内相互牵制的密集蜂窝可分散承受来自面板方向的压力，使板受力均匀，保证了其承受压力的强度和面板在较大面积时保持很高的平整度。 (5) 质轻、节材：具有相同刚度的金属蜂窝夹芯重量仅为金属板的几分之一，甚至十几分之一。 (6) 防潮：该材料不吸水，表面采用覆膜工艺，长久不变色，在潮湿环境中无霉变变形等状况，适合雨雪天气应用。,蜂窝板性能特点,6,11,蜂

5、窝夹层制造技术,成型法 成型法是先将材料辊轧或冲压成波纹状，然后将波纹状材料叠合胶结而成。 特点：蜂窝芯尺寸精度高，强度高，但效率低，一般用于航空航天等要求精确的领域。,蜂窝芯的制造方法,拉伸法 拉伸法是先在材料上涂胶条，然后将材料叠合胶结起来，最后再将叠合胶结起来的材料拉伸成蜂窝。 特点：主要用于对尺寸及强度要求不高的建筑领域。,6,12,蜂窝夹层制造技术,蜂窝芯制造,成型法制备蜂窝芯示意图,拉伸法制备蜂窝芯示意图,6,13,蜂窝夹层制造技术,（1）胶结法：胶结法是把金属面板和夹芯用热固化胶在连续成形机内加热加压复合而成的方法。 （2）钎焊法：钎焊是材料连接的又一种方法，和其它焊接技术一样，

6、均能使材料连接形成不可拆卸的冶金结合。 （3）缝焊法：缝焊是指焊件装配成搭接接头或对接接头并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。 （4）激光焊接法：激光焊接是利用高能量激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，具有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效率、高精度、适应性强等优点。 （5）面瞬间液相扩散轧制连接法：界面瞬间液相扩散轧制连接是利用过渡液相连接的原理使板材与金属芯材形成良好的大面积冶金结合的复合方法。,蜂窝芯与面板连接方法,6,14,蜂窝夹层制造技术,胶结法制备蜂窝板制造工艺流程,胶结法制备的蜂窝板,胶结法制备蜂窝板制造工艺流程如下：铝箔清洗脱

7、脂印胶条裁剪堆叠热压固化半成品加工型面拉伸加工型面成品,6,15,蜂窝夹层制造技术,钎焊蜂窝板的制造过程：将裁切成一定宽度的板条按半正六角形的形状进行波纹加工，以形成蜂窝。再用上、下面板将蜂窝芯夹紧，用夹具固定后，置于钎焊炉内钎焊成一体。,钎焊蜂窝板制造技术,6,16,蜂窝夹层制造技术,蜂窝芯制造技术,蜂窝芯初成形辊（gun）压,蜂窝芯精成形冲压,17,防热结构制造技术,卫星以极高的速度穿越大气飞行层，由于卫星对前方的空气压缩以及周围空气的摩擦，部分热量传递给卫星，如果没有防热措施，卫星很容易在大气中焚毁。防热结构是卫星返回地面的关键技术之一。,防热结构,吸热式防热结构,热辐射防热结构,烧蚀防

8、热结构,卫星结构外包裹热容大的材料，材料吸收大部分热量，使进入卫星内部的热量减少。,外蒙皮采用耐高温材料，表面涂高辐射层，把热量辐射到周围空间，从而保证星体内部温度。,返回式卫星防热结构的重要防热方式，应用最广的防热形式。利用材料在热过程中气化、分解、气体引射，表面辐射等达到防热目的。,7,18,防热结构制造技术,吸热式防热结构：只适用于加热时间短、热流密度不大的情况，温度 不能太高，一般为600700。一般使用的吸热材 料有：铝、铍、氧化铍、铜、石墨等。,热辐射防热结构：结构允许的最高热流密度取决于蒙皮材料所能承受 的最高温度。温度低于500，采用钛合金。500 950，采用铁、钴，镍等，1

9、0001650采用难熔 金属。温度更高时，采用高温陶瓷材料。,烧蚀防热结构：材料受到加热时，表面温度不断升高，材料呈现三个 不同区域，炭化区、热解区和原始材料区，防热工作 可靠，能适应较大外流条件变化，缺点是只能使用一 次，质量较大。,7,19,无损检测,设备在制造过程中，可能产生各种各样的缺陷，如裂纹、疏松、气泡、夹渣、未焊透和脱粘等，在运行过程中，由于应力、疲劳、腐蚀等因素的影响，各类缺陷又会不断产生和发展。 现代无损检测与评价技术，就是在不损伤和不破坏材料或设备结构的情况下，检测出缺陷的存在，对其做出定性、定量（形状、大小、位置、取向、内含物等）评定，进而分析缺陷对设备的危害程度，以便在

10、保证安全运行的条件下，做出带伤设备是否继续服役的选择，避免由于设备不必要的检修和更换所造成的浪费。用于早期诊断。,7,20,无损检测,无损检测（NDT）方法的适用性和特点,9,21,无损检测,X射线检测,容易穿透物质的射线有X、和中子三种，常用前两种。应用最多的灵敏度最高的是X射线检测。,用强度均匀的射线照射被检测物体，使透过的射线在照相底片上感光，显影后就得到与材料内部结构或缺陷相对应的黑底不同的图像，继之可检查缺陷的种类、大小和分布情况。,射线发生器,物件,感光片,卫星上常用的X射线检测技术及应用： 1）小直径关键对接焊接检测 2）工艺孔堵焊点检测 3）碳/环氧复合材料和金属蜂窝结构件的检

11、测,9,22,超声检测,超声波（频率高于20KHZ的声波，常用1-5MHZ）检测是利用某些晶体（如石英、钛酸钡）的压电效应，即在交变电压作用下，发生拉伸和压缩变形，并发出振动，产生超声波，入射到检测对象后如遇到缺陷，超声波会反射、散射和衰减，再经探头接受变成电信号，进而放大显示，根据波形来确定缺陷的部位、大小和性质，并由相应的标准或规范来判断缺陷的危害程度。,超声检测一般可分为共振法、穿透法和脉冲反射法等,穿透法,1脉冲波高频发生器 2发射探头 3被测工件 4缺陷 5接收探头 6放大器 7示波器,超声检测应用： 1）对复合材料而言，超声检测是最有效的探伤方法，如薄壁件复合材料探伤，大厚度复合材

12、料探伤等 2）金属材料探伤。如铝锻件的锁孔，缩松，夹杂物探伤，管材探伤，板材探伤等,9,23,激光全息检测,激光全息检测是激光技术在无损检测领域应用最早、用得最多的方法。 激光全息检测在对复合材料、蜂窝结构、叠层结构、航空轮胎和高压容器的检测上，解决了其它方法无法解决的问题。在航空航天产品中常用的蜂窝夹层结构脱胶缺陷的检测、复合材料层压板分层缺陷的检测、印制电路板内焊接头的虚焊检测、压力容器焊缝的完整性检测、火箭推进剂药柱中的裂纹和分层、壳体和衬套间的分层缺陷检测、飞机轮胎中的胎面脱粘检测、反应堆核燃料元件中的分层缺陷检测等。 激光全息检测的特点： (1) 可检测极微小(微米数量级)的变形,检

13、测灵敏度很高。 (2) 激光能够充分照射到整个产品表面，实现一次检验完毕。 (3) 可以对任何材料和粗糙表面进行检测。 (4) 可借助干涉条纹的数量和分布来确定缺陷的大小、部位和深度,便于进行定量分析。 (5) 直观感强,非接触检测,检测结果便于保存。,9,24,其他检测方法,磁粉检测 将钢、铁等铁磁性构件磁化，把磁性粉末撒在磁化表面上，由于磁场作用，磁粉会吸附在磁极附近。如果有缺陷（如裂纹），则缺陷处会出现漏磁磁场。其强度分布取决于缺陷的形状、尺寸、位置和被测表面的磁化强度。在此处吸附的磁粉的多少和形状与缺陷形状有关，由此可判断检测缺陷。 磁粉探伤法可检测典型的裂纹、重叠、发纹、冷隔和分层等

14、缺陷。 该法多用于表面探伤。发展方向是检测自动化、标准化。 检测应用 1）带漆铁磁零件的检测 2）爆炸螺栓的检测,9,25,其他检测方法,涡流检测 利用电磁感应原理，使导电试件表面产生电涡流，通过测量涡流量的变化进行试件探伤。由于缺陷的存在，涡流的大小和分布会发生变化，为使涡流绕过裂纹或在裂纹下方通过，根据所测得的涡流变化量可判断缺陷情况。 涡流探伤为非接触式探伤，检测速度快，但信号复杂，易受干扰，不易判断缺陷类型，便于实现高温检测，仅限于导体表面（及近表面）的缺陷的检测。 检测应用 1）人工缺陷校准管的检测 2）钛管的检测 3）不锈钢外壁缺陷的检测,9,26,其他检测方法,内窥检测 内窥检测

15、可将无法直视的表面通过探头和光电转化为可直观的视频图像，为无法直观部位的检测提供了可靠的方法。 电子工业内窥镜主要是针对工业的检测、维修推出的无损检测工具 ，通过视频摄像头电子显示的方式检测肉眼无法直接观测的地方，可对被检测对象的内部缺陷进行视觉定性检查和定量测量等检测工作。 检测应用 1）推进系统管路检测 2 射器异性管检测 3）铝管材缺陷深度的检测,9,27,总装及测试技术,卫星的总装及测试是指从个分系统交付总装进行验收开始至完成全部装配和测试并将合格卫星交付发生成功为止的全过程。 卫星总装及测试的主要特点： （1）高度重视质量及安全 （2）涉及专业多，综合性强 （3）多型号，小批量的生产

16、 （4）对总装及测试的环境要求严格,钳工转配，电装，热控制作，管路装配，安装精度测量， 密封检露，质量特性分析，电性能测试，力学环境试验， 热真空试验,厂房内部温度、湿度、洁净度，有机污染程度等 应满足技术要求,10,28,总装及测试技术,密封检漏,总装三大测试,精度测量和调整,质量特性测试和配平,光学瞄准测量（经纬仪加处理软件的方式，适用与大尺寸构件的无接触测量，卫星总装的测量通常使用该方法） 机械测量方法（三坐标测量仪、数控机床等，适用于尺寸较小的构件并允许接触的测量）,在卫星总装阶段，一般可实施的设备安装精度角度调整最小值为2，超过0.5的安装精度要求一般可以不进行精度测量，采用结构设计

17、保证即可达到精度要求。,测量内容一般为重量、质心、转动惯量、惯性积（视动平衡需求而定）,称重：吊钩秤进行称重 质心：采用3点测量法 转动惯量：专用扭摆台称重,密封舱体结构密封漏率 管路系统的密封漏率,10,29,总装及测试技术,三种密封漏率检测方法 保压检测法 通过对被检容器或管路充入一定压力的气体，经一段稳压时间后，检测压力变化，得到容器密封总漏率的方法。该方法较适宜在漏率指标要求较低时采用。 气泡法 对被检测容器充入一定压力的气体，然后浸水查看是否有气泡产生的方法，一般只能定性说明漏与不漏。 惰性气体质谱检测方法 在被测容器充入一定压力和比例的惰性气体，用质谱仪在容器外探测惰性气体析出的量

18、，经换算得到容器的密封漏率的方法。该检测方法精度较高，但对于总漏率指标的测量必须采取泄漏气体收集措施，有时给总装实施带来一定的困难。,10,30,工作映射,Part 3,卡尔蔡司产品调研,31,卡尔蔡司（Carl Zeiss）起始于1890年，是一家制造光学系统、工业测量仪器和医疗设备的德国企业，卡尔蔡司作为150年传统的镜头企业，在医学系列、双眼镜、相机镜头、扩大镜、眼镜、天象仪等光学设备领域里扬名海外。,公司简介,32,卡尔蔡司四大业务领域,业务领域,医疗技术领域,工业技术领域,生产技术领域,镜头镜片技术领域,显微技术,工业测量技术,光谱技术,半导体生产,眼睛镜片、相机镜头,天文星象仪,光

19、学运动等,33,医疗技术,验光设备眼部屈光评估,常规检查和隐形眼镜适配的理想设备裂隙灯,眼科手术显微镜,蔡司除了在眼科提供各种检测手术设备外，在神经外科，整形和修复外科，脊柱外科均有多种检测、手术设备。,34,工业技术-工业测量技术,蔡司的精密测量技术：三坐标测量机、形状和曲面系统、METROTOM、多探头等。,桥式三坐标测量机,CONTURA紧凑型测量机,最新一代测量机，精度更高，可兼容多种光学式探头，从而实现更广的测量范围。拥有优异的测量技术、蔡司CALYPSO测量软件以及高度优化的通用测量程序。,测量范围,长度测量误差E0 自1.5 + L/350 m起,35,工业技术-工业测量技术,蔡

20、司的精密测量技术：三坐标测量机、形状和曲面系统、METROTOM、多探头等。,在线三坐标测量机,GageMax在线三坐标测量机,高速度和高精度，可直接在生产过程中进行测量。不受温度剧烈波动和地面振动的影响，可通过主动扫描实现未知曲线和自由曲面的测量。,车间型三坐标测量 可从三个方位进行上下料操作 优异的温度稳定性，从+15C至+40C 结构紧凑，测量范围大 支持叉车搬运 主轴采用具有出色热稳定性的碳纤材料 配备4个库位的探针更换架,36,工业技术-工业测量技术,蔡司的精密测量技术：三坐标测量机、形状和曲面系统、METROTOM、多探头等。,悬臂式三坐标测量机,ZEISS CARMET Z悬臂测

21、量机,单式测量范围,长度测量误差E0 自 35 + L/50 80 m起在 16 至 24 的温度条件下,高精度的稳定性和刚硬度，灵活度高，操作畅顺、维修需求低安全性高。,37,工业技术-显微技术,光学显微镜,适用于材料研究的Axio Imager Vario,适用于生物研究的Axi Observer,38,体视显微镜和变倍显微镜,Smartzoom 5 日常检测和失效分析的自动化数码显微镜,激光焊接,气囊内激光喷丸,出口阀废气残留物,线圈导线,工业技术-显微技术,39,激光共焦距显微镜,激光共聚焦显微镜 共聚焦扫描、光谱成像和表面形貌分析 材料研究用 LSM 800,显示器磨损测量,3D表面

22、形貌,孔隙度,表面纹理,工业技术-显微技术,40,扫描电子显微镜,SEM 扫描电子显微镜,锌磷酸盐电涂层高真空下 SE探测器成像,汽车座椅垫泡沫可变真空下BSE探测器成像,锈钢断口表面， 高真空模式二次电子成像,工业技术-显微技术,41,激光显微切割系统,激光显微切割系统 PALM MicroBeam 用于分离高纯度组织的激光显微切割系统,工业技术-显微技术,适用于激光显微切割及从组织中提取出 DNA、RNA 和蛋白质的分析 可应用于冰冻切片、FFPE（福尔马林固定石蜡包埋）组织 能从标准玻片（如老旧材料）上执行激光显微捕获（LCM） 可从 AxioCam 系列中选用适用于荧光、明场、多通道荧

23、光及景深扩展功能的数码相机 可将其他组件集成至 MicroBeam 系统中并创建简单工作流程，无论是针对单个实验或配有灵活收集装置的自动化操作,42,X射线显微镜,蔡司Xradia Context microCT,工业技术-显微技术,蔡司Xradia Context是一款大视场、非破坏性3D X射线微米计算机断层扫描系统。凭借强大的平台和灵活的软件控制源及探测器定位，您可以在完整的三维环境中对大尺寸、重量25 kg内和高尺度样本进行成像，同样也可以对小样品进行高分辨率的成像。,环锂离子电池阴极的虚拟横截面 （揭示阴极颗粒和集电器的降解）,43,FIB-SEM 电子显微镜,FIB-SEM 拥有领先离子束性能的系统,工业技术-显微技术,用于纳米成像与加工。通过 Crossbeam 系统，将 Gemini 电子光学镜筒的成像与分析性能与下一代FIB的能力相结合。高达 100nA 的大束流 FIB 可以实现快速的材料切割。,最大化SEM的探测能力 低电压电子束分辨率提升高达30%。,提高FIB样品的测试加工效率 通过FIB智能的刻蚀策略，其材料移除速率可提升高达40%。,在FIB-SEM分析中体验优异的三维空间分辨率 体验整合的三维能谱分析所带来的优势,THE END,谢谢大家。,