PDF《咨询通告》

中 国民用航空局航空器适航审定司 咨询通告编号:AC-21-AA-2017-39 下发日期:2017 年3月17 日 复合材料结构制造 质量体系要求指南 目录1.

总则1 1.1 目的1 1.2 依据1 1.3 相关文件

1 1.4 适用范围

1 2.质量体系

2 3. 材料规范和工艺规范

2 4. 材料

3 4.1 概述

3 4.2 树脂基体体系

4 4.3 增强纤维

5 4.4 预浸料

5 4.5 胶粘剂

5 5. 制造过程控制

5 5.1 概述

6 5.2 零部件的制造

8 5.3 组件装配

10 6. 最终验收

13 ―

1 ― 7. 存储和保护

16 7.1 未固化材料的存储

16 7.2 已固化零件的保护

17 附录 A 定义

18 ―

2 ― 复合材料结构制造质量体系要求指南 1. 总则1.1 目的本咨询通告提供了符合中国民用航空局《 民用航空产品和零 部件合格审定规定》(CCAR-21)对复合材料结构制造质量体系要 求的方法. 复合材料结构包括纤维增强材料,例如,碳( 石墨) 纤维、硼纤维、芳纶纤维和玻璃纤维增强的树脂基复合材料. 本咨询通告是一种符合 CCAR-21 质量体系要求的可接受的 方法,但不是唯一的方法. 复合材料结构制造的生产批准书持有 人或申请人可按本咨询通告所提供的方法建立和完善其质量体 系. 1.2 依据本咨询 通告依据《民用航空产品和零部件合格审定规定》 (CCAR-21)制定. 1.3 相关文件 (1) 《航空器型号合格审定程序》(AP-21-AA-2011-03-R4) (2) 《生产批准和监督程序》(AP-21-AA-2010-04R4) (3) 《 民用航空材料、零部件和机载设备的合格审定程序》 (AP-21-06) 1.4 适用范围 ―

1 ― 本咨询通告适用于开展复合材料结构制造的生产批准书持有 人(以下简称 PAH)或申请人(以下简称 PAA). 2. 质量体系 为了满足 CCAR-

21 第21.139 条要求,复合材料制造的质量 体系应包括确保入厂材料质量的程序、制造过程中制造方法的控 制程序,以及用于评估最终产品符合设计要求的试验程序. 此外, 复合材料质量体系还应包括用于非破坏和破坏性试验、制造过程 目视检查以及产品最终验收的标准. 对于确定制造中产生的缺陷 和损伤是否能够接受的标准,还应同时考虑工艺能力和检验能力. 这些标准的建立应基于经批准的数据,该经批准的数据源于按照 相关指导材料和适用的适航标准所做的结构符合性评估结果. 本 咨询通告从材料规范和工艺规范、材料、制造过程控制、最终验收、 存储和保护等方面描述了 PAH 或PAA 的质量体系需完善的内 容. 3. 材料规范和工艺规范 复合材料结构制造与金属材料制造不同,复合材料的材料性 能与复合材料结构的制造同步实现. 因此,用于生产复合材料结 构的材料和工艺规范应包含足够的信息,以确保在生产和最终检 验过程中正确使用关键工艺参数. 典型的材料规范和工艺规范应 分别包含以下信息: (1) 基本的纤维、树脂基体和固化后的试片性能以及要求的 试验,包括试验的类型、数量和频率;

―

2 ― (2) 制造过程中的条件和要求,包括但不限于制造方法、特定 工装、环境条件、重要固化参数、每一工序的检验标准以及整个制 造过程中的存储和保护要求. 4. 材料 4.1 概述 一般情况下,提交型号设计批准的所有图纸应包含足够的信 息,或者引用相应的材料规范或其他资料,以明确必要的材料和工 艺,确保零部件制造的一致性. 4.1.1 专有技术和成分组成 当复合材料结构的原材料按照专有技术生产或原材料的成分 组成为专有时,提交给局方的型号设计资料可不包括此类专有数 据. 此时,型号设计图纸应引用包括这些专有信息的规范,以保证 材料成分组成的可追溯性. 按照 CCAR-21R3 第21.33 条的规定, 局方有权对这些数据进行评审和批准. 4.1.2 原材料的入厂验收计划 为保证所购复合材料原材料符合经批准的型号设计中的材料 规范,PAH 或PAA 应具有原材料入厂复验计划. 接收的每批原材 料都应附有含实际试验结果的试验报告,但仅有材料供应商的试 验报告不足以证明原材料符合材料规范要求. 为确认供应商入厂 报告的准确性,应从不同批次材料中取样,并按照工程和制造的要 求进行 物理、 化学、 力学性能和工艺性的试验. 取样试验可由PAH 或PAA 在其生产工厂进行,也可以由 PAH 或PAA 按质量体 ―

3 ― 系要求批准的独立实验室进行. 作为 PAH 或PAA 已批准的质量 体系的一部分,如果对特定来源产品的质量已建立信任,则可以减 少入厂复验,但不能取消入厂复验. 4.2 树脂基体体系 PAH 或PAA 应有进行树脂基体材料化学表征试验的要求. (1) 典型的材料规范应设置每一原材料活性基团的上下限数 值,以及其他的设计要求( 例如粘度、颜色、水分含量). 表征试验 应确定和测量树脂系统中单个成分的量( 例如基本环氧化物、固 化剂、促进剂、硬化剂),以及由树脂混合、储存和纤维浸渍等过程 中反应产物的量. (2) 应进行高效液相色谱(HPLC)、 傅立叶变换红外光谱(FTIS)以及凝胶渗透色谱( GPC) 等化学表征试验,差示扫描量热 (DSC)、动态流变分析(DRA)等热分析和粘度 / 流动性 / 粘性 / 凝胶 特性试验,或其他等效试验,并将试验结果与材料规范中规定的标 准进行对比. 单一试验方法可能无法定量测量影响特定复合材料 性能的所有化学成分. 经验表明:用一种测试方法对某一样品会 得出相同的、满足规范限的图谱,这时样品是可接受的,但用其他 测试方法该样品会被拒收,因此,可在材料规范中规定需采用多种 化学表征试验方法进行试验. (3) 为表明材料的符合性和工艺能力,PAH 或PAA 的材料规 范应规定可接受的试验方法和试验结果. 化学表征试验方法取决 于树脂配方,因此,为保证试验方法的灵敏度,分析出不同材料成 ―

4 ― 分间的细微差异,应针对每种材料建立专用的试验方法. 4.3 增强纤维 PAH 或PAA 应在材料供应商的配合下建立入厂纤维材料(如 粗纱、丝束、织物)的质量控制程序. 力学性能试验是用于表征纤 维性能的主要方法. 拉伸强度和模量能敏感地反映复合材料力学 性能的变化,因此此方法可用于连续长丝的鉴定或筛选. 另外,也 应建立控制纤维表面处理和上浆等质量的方法. 4.4 预浸料 预浸带、预浸布或预浸粗纱作为复合材料结构的主要原材料 时,必须按照适用的预浸料材料规范对受纤维和树脂基体影响的 化学、物理和力学性能进行试验. 适用时,应从用于生产的预浸料 中提取树脂来进行化学表征试验. 4.5 胶粘剂 适用于结构胶粘剂的质量体系程序与树脂基体体系的质量体 系程序类似,因此,应有程序保证每批入厂的胶粘剂符合材料规范 中确定的化学、物理和力学性能. 5. 制造过程控制 复合材料结构制造对设计资料的符合性取决于在制造过程中 使用的工艺控制方法. 如果所有相关的工艺变量都得到控制,将 更能保证生产出合格的零部件和结构. 因此,应建立程序,以确 认: (1) 影响材料完整性和工艺性的参数是按给定范围操作的;

―

5 ― (2) 单个产品、批次、炉次符合规定的质量标准的要求. 为实现质量体系的目标,制造控制文件应明确规定具体的材 料、工装、设备、固化工艺参数、质量标准、操作人员资格、存储和保 护要求、可追溯性记录和任何其他的特殊要求. 5.1 概述 以下是质量体系中应包括的制造工艺控制要求: (1) PAH 或PAA 应建立完整的质量和生产控制程序,定义产 品构型、材料选择、工装和设施设备、校验、制造操作流程、关键过 程参数和工艺容差以及对质量标准符合性的检验要求. (2) 在复合材料零部件和结构生产区域,特别是切割、铺贴和 胶接区域,应规定环境参数( 温度、湿度、化学污染物) 并按要求控 制. (a) 除非另行批准,对于所用材料,材料操作区域温度和湿度 应按如下 要求控制:最低温度为18℃ ,相应的相对湿度不大于63%;

最高温度为 24℃ ,相应的相对湿度不大于 46%. 在以上所列 的可接受的最低和最高温度之间,对应的最大相对湿度值构成线 性关系. 为保证环境稳定性,应建立程序以明确温度及湿度的核 查和记录. (b) 对于使用的材料,如果使用中存在不受控的喷射式灰尘、 操作污染物、烟雾、含油蒸汽和存在其他会对制造工艺产生不利影 响的微粒或化学物质,或者使复合材料产品暴露于上述物质中,应 禁止在环境控制区使用该材料,例如,不允许使用脱模剂或含未固 ―

6 ― 化硅的材料. 同样,应规定操作人员操作这些材料的环境. (c) 清洁间( 特别是铺........