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淺談用于飛機結(jié)構(gòu)修理的膠接固化儀的研制論文
膠接作為一種高效實用的連接技術(shù)， 已成為飛機復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和金屬薄板結(jié)構(gòu)損傷的主要修理技術(shù)手段之一。在膠接修理中， 膠粘劑的性能和固化工藝是影響膠接強的主要因素。當(dāng)選定膠粘劑后，固化溫度的控制成為影響膠接質(zhì)量的關(guān)鍵因素， 必須按照固化工藝曲線對粘接區(qū)的加熱溫度進行精確控制， 為此， 需要專用的膠接固化設(shè)備控制固化溫度。按照溫度控制的調(diào)節(jié)原理分類， 用于溫度控制的方式有： 位式控制、時間比例控制、PID 控制、模糊控制等，在對各種控制方式優(yōu)缺點進行分析的基礎(chǔ)上，本文采用脈寬調(diào)制(PWM)控溫技術(shù)和熱傳導(dǎo)原理設(shè)計出了CARM-1 型膠接固化儀。
1 膠接固化儀的組成
CARM-1 型膠接固化儀由主機和配套的附件組成。其最大輸出功率為2kW， 最高加熱溫度為160℃， 真空壓力大于90KPa。
2 膠接固化儀的設(shè)計
CARM-1 型膠接固化儀的主機由硬件和軟件兩部分組成， 硬件主要實現(xiàn)溫度信號的采集與控制、工藝參數(shù)的鍵盤輸入以及工藝曲線和信號顯示等功能， 軟件主要功能是驅(qū)動硬件電路有序工作和控制固化工藝參數(shù)。
2.1 硬件設(shè)計
膠接固化儀硬件系統(tǒng)組成�？刂坪诵倪x擇主頻達49MHz 的高性能單片機C8051F410; 加熱區(qū)溫度傳感器采用高溫NTC 溫度傳感器， 測溫精度達到0.5℃;環(huán)境溫度傳感器采用單總線微型數(shù)字溫度傳感器DS18B20， 測溫精度可達0.1℃; 模數(shù)轉(zhuǎn)換采用單片機內(nèi)置12 位AD 模塊， 在0～250℃溫度測控范圍內(nèi)， 精度可達0.1℃; 加熱源采用碳纖維基電熱毯， 耐熱性高且具有良好的柔性， 可很好的適應(yīng)各型飛機結(jié)構(gòu)的曲面修復(fù)需要， 電熱毯電源輸入回路接入數(shù)字型固態(tài)繼電器， 可實現(xiàn)控制電平的高速切換， 便于加熱功率的PWM 方式精確控制; 輸入鍵盤按鍵采用輕觸型歐姆龍按鍵， 可靠性高;電動真空泵選擇VCH1028 型，可實現(xiàn)(-90～0)KPa范圍加載; 顯示器為工作溫度范圍為-20～55℃的低功耗7.8 英寸液晶。
2.2 軟件設(shè)計
為實現(xiàn)硬件電路有序工作和固化工藝參數(shù)控制， 采用C 語言開發(fā)了各個模塊的控制軟件， 包括加熱區(qū)域溫度采集與控制、環(huán)境溫度采集、液晶顯示驅(qū)動、工藝參數(shù)存儲控制和鍵盤控制等。軟件系統(tǒng)的控制核心是采用PWM(脈寬調(diào)制)技術(shù)實現(xiàn)電熱毯加熱功率的自動控制， 以保證在不同的環(huán)境溫度和升溫速率、降溫速率以及保溫等條件下的加熱與散熱平衡，為膠粘劑的固化提供良好的溫度條件。
3 總結(jié)
本文研制的膠接固化儀， 是一種由單片機自動控制電熱毯加熱溫度、真空泵自動控制真空壓力、顯示屏實時記錄固化參數(shù)和過程的修理設(shè)備， 具有性能穩(wěn)定、溫度控制精確、制造成本低、操作使用方便等特點， 可滿足飛機復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和金屬薄板結(jié)構(gòu)膠接修理的中溫固化需要。
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