張榮，彭祖鵬

0 引言

特紡材料是飛行員個體防護救生服裝、軍用傘和空降空投降落傘裝備產(chǎn)品的主體材料，如傘類產(chǎn)品的傘衣、傘繩、連接帶、傘衣套、傘包等均為綢、布、繩、帶、線等。產(chǎn)品涉及的紡織材料品種繁多，可通過一定的縫合方式合為一體，以便在不同的部位發(fā)揮各自的作用。

鑒于飛行員個體防護救生服裝、軍用傘和空降空投降落傘裝備的復(fù)雜使用狀況，其特紡材料在產(chǎn)品使用過程需要承受各種形式的外在機械力作用，因此除本體材料應(yīng)具有的較高強度外，產(chǎn)品接縫處的縫合強度也應(yīng)達到相應(yīng)的設(shè)計要求。由于縫合強度的大小不僅要反映縫紉工藝性的優(yōu)劣性，也是產(chǎn)品選材和結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù)，因此縫合強度試驗的真實性就顯得尤為重要。

根據(jù)公司軍品批生產(chǎn)產(chǎn)品交付、重點型號配套產(chǎn)品研制、生產(chǎn)和加工過程中對于紡織品縫合強度的試驗需求，結(jié)合現(xiàn)有試驗存在的問題，開展紡織品縫合強度試驗的改進研究，從而真實、準確地反映紡織品接縫部位的縫合強度，為產(chǎn)品的順利交付、新產(chǎn)品的順利研發(fā)等奠定良好的基礎(chǔ)。

1 市場需求分析

1.1 特紡材料批次穩(wěn)定性要求

由于特紡材料技術(shù)要求高、使用量有限，導(dǎo)致特紡材料供貨的技術(shù)狀態(tài)、批次號、供貨廠家等方面經(jīng)常發(fā)生改變。為了防止因上述原因?qū)е庐a(chǎn)品加工性能發(fā)生變化，進而影響產(chǎn)品功能的實現(xiàn)，主管部門在特紡材料復(fù)驗項目表中專門規(guī)定“項目表中標明工藝性試驗的為每個交貨批次必做項目；項目表中未標明工藝性試驗的、材料批次號變動時按Q/22S218─2009《特紡材料工藝性試驗方法》加做工藝性能試驗?！鄙鲜鰳藴手饕槍μ丶徳牧线M行裁剪工藝性和縫紉工藝性兩個試驗項目進行規(guī)定，要求在進行縫紉工藝性試驗時，除觀察檢驗縫紉接縫部位的外在質(zhì)量（如針刺斷紗等），還應(yīng)對縫合強度的一致性進行總體把控。

1.2 產(chǎn)品設(shè)計和使用需求

結(jié)合飛行員個體防護救生服裝、軍用傘和空降空投裝備降落傘的復(fù)雜使用狀況，特紡材料在產(chǎn)品使用過程需要承受充氣、加壓、雙向拉伸、壓縮扭轉(zhuǎn)等外力作用，而現(xiàn)有工藝性試驗無法真實反映上述特定的性能，導(dǎo)致產(chǎn)品加工完成后在定檢、鑒定試驗以及交付部隊使用等環(huán)節(jié)中出現(xiàn)縫合部位在受外力作用后暴露并絲、劈裂、縫線滑移、針跡破損、紗線開綻等系列問題，嚴重降低產(chǎn)品質(zhì)量，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，不但造成直接的經(jīng)濟損失，還對社會效益產(chǎn)生影響。因此迫切需要結(jié)合相關(guān)產(chǎn)品的實際使用狀況，開展特紡材料縫合工藝性能包括縫合強度的研究，預(yù)先評價特紡材料的工藝加工性能。

2 縫合強度試驗

2.1 縫合強度測試

2.1.1 縫合試樣制備

以織物類材料為例，接縫部位的縫合方式包括平縫、包縫、加強縫、來去縫、鋸齒縫等，制備試樣時通常按以下三步進行：①除非另有規(guī)定，一般每條試樣寬度為50 mm，長度不低于250 mm，試樣裁剪的基本要求是裁直，也可以采用扯邊紗的方式確保平直；②按設(shè)定的縫紉方式將兩個試條縫合成為組合試樣，為避免縫紉起止處脫線，一般需要打來回針鎖?。虎鄢橇碛幸?guī)定，組合試樣應(yīng)不少于三只。

2.1.2 縫合強度試驗

組合試樣加工完成后需在拉力試驗機上進行縫合強度的測試，試驗時一般使用鋸齒形平面夾具。為防止試驗時試樣出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，允許在夾具鉗口內(nèi)襯墊防滑材料（如厚帆布、涂抹松香等）。

2.1.3 存在的問題

縫合部位強度作為與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度密切相關(guān)的一項性能，無論是產(chǎn)品設(shè)計論證、新材料應(yīng)用、工藝驗證還是故障分析等，都離不開材料縫合強度的試驗和研究。但在試驗過程中也逐漸暴露出許多問題：①試樣寬度比較窄，很難確保兩片縫紉整齊，特別是薄型綢試樣；②試樣起止處來回針導(dǎo)致拉伸數(shù)據(jù)波動較大，影響試驗結(jié)果的可參照性；③手動夾持力度不當易出現(xiàn)試樣打滑、斷鉗口或材料本體先拉斷的現(xiàn)象；④數(shù)據(jù)離散性偏大，難以真實反映縫合強度拉伸性能。

2.2 改進措施

2.2.1 制樣方法改進

為了避免試樣縫合起止處打來回針直接引起數(shù)據(jù)偏差的問題，可通過借鑒抓樣法試驗方法進行試樣制備。抓樣法顧名思義就是中間部分被夾持的一種拉伸試驗，而目前采用的條樣法是試樣全部被夾持的拉伸試驗。用于縫合強度試驗，僅從試樣制備可體現(xiàn)以下優(yōu)勢：①試樣尺寸較大，長為152 mm，寬為101 mm,只要裁剪整齊，兩片縫合難度較小；②縫合起止處雖然也需要打來回針鎖止，但鎖止處遠離拉伸夾持部分，其不利影響可忽略不計；③為了適合抓樣法夾具的夾持，只需在組合試樣上距左側(cè)長38 mm處標示一條細線即可。

2.2.2 試驗夾具優(yōu)化

試驗時根據(jù)不同標準方法可選用不同的夾具，目前主要采用抓樣法夾具和氣動型夾具。

美國聯(lián)邦FED-STD-191A標準關(guān)于機織物可縫紉性試驗方法采用的試驗方法為抓樣法，而非條樣法，抓樣法夾具的結(jié)構(gòu)型式見圖1。試驗所用夾具有兩個鉗口，夾鉗應(yīng)設(shè)計成一個鉗口與夾鉗的剛性框架構(gòu)成一個整體，另一鉗口被固定但可沿垂直方向作微小移動。每個鉗口的表面均為光潔平整的夾持面，所有可能產(chǎn)生剪切作用的邊緣均應(yīng)倒成圓弧角，每個夾鉗上的前鉗口尺寸應(yīng)為25 mm×25 mm，后鉗口尺寸為25 mm×38 mm。

圖1 抓樣法夾具示意圖

由于抓樣法夾具采用手動夾持試樣，對于形狀復(fù)雜的縫合強度試樣有一定的局限性，因而更適合采用氣動型夾具，氣動型夾具結(jié)構(gòu)型式見圖2。氣動型夾具以壓縮空氣為動力，檢測時會自動夾緊試樣，不受人為因素影響，不會出現(xiàn)打滑或斷鉗口或材料本體先斷等異常情況。夾持試樣時，只要找準試樣上預(yù)先畫出的標示線即可，操作簡便，省時省力。主要適合用于綢布類的抓樣法試樣的拉伸強力測試，其夾持部位每個夾鉗上的前鉗口尺寸為25 mm×25 mm，后鉗口尺寸為25 mm×38 mm。

圖2 氣動型夾具

2.3 試驗方法

2.3.1 抓樣法夾具夾持

采用抓樣法夾具進行夾持試驗時，將縫合試樣縫合縫的一端放入鉗口中間，將上夾鉗的前鉗口面的垂直外邊邊緣與試樣上所畫的細線對正，擰緊上夾鉗，將縫合試樣縫合縫的另一端放入下鉗口中間，下鉗口的前鉗口面的垂直外邊邊緣與試樣上所畫的細線對正，擰緊下夾鉗，將試樣的縫合縫應(yīng)夾在上、下夾鉗的中間部位進行測試。

2.3.2 氣動型夾具夾持

采用氣動型夾具進行夾持試驗時，應(yīng)按以下步驟進行：①檢查壓縮機與氣動型夾具的連接，確保氣體管路通常，壓力穩(wěn)定；②啟動氣動型夾具上夾鉗的松弛開關(guān)，松開上夾鉗前、后面；③將試樣的一端居中放置在上夾鉗中間部位，啟動氣動型夾具上夾鉗的夾緊開關(guān)，夾緊試樣；④啟動氣動型夾具下夾鉗的松弛開關(guān)，松開下夾鉗的前、后面；⑤將試樣的另一端居中放置在下夾鉗的中間部位，啟動氣動夾具下夾鉗的夾緊開關(guān)，夾緊試樣。

表1 縫合強度試驗結(jié)果

2.4 試驗驗證

按照改進方案，選用輕質(zhì)高強抗燃織物進行縫合強度的試驗驗證，縫合部位拉伸試驗方法采用抓樣法進行，試驗時設(shè)定上下夾持距離為76 mm、拉伸速度為300 mm/min，試驗結(jié)果見表1。

由表1可知，輕質(zhì)高強抗燃織物縫合部位的縫合強度試驗采用抓樣法進行測試，測試結(jié)果顯示所測得的數(shù)據(jù)一致性較好，數(shù)據(jù)不勻率低，試驗過程中未出現(xiàn)打滑或斷鉗口的現(xiàn)象，僅出現(xiàn)縫合部位縫線被拉斷的現(xiàn)象。

3 結(jié)論

縫合強度是上述特種裝備和產(chǎn)品必不可少的結(jié)構(gòu)設(shè)計強度性能通用指標，在設(shè)計選材時被作為重要指標進行考核。綜合考慮，特種裝備產(chǎn)品的使用需求，對目前縫合強度試驗中存在的問題進行改進，并取得良好的效果。該研究方法可以真實、準確地反映紡織品的縫紉性能，為特紡材料的設(shè)計提供有價值的參考數(shù)據(jù)，對于提升中國個體防護救生裝備、軍用傘、空降空投等裝備的技術(shù)水平也有著重要的意義。