И. Материјали подлоге
1.1 Смола
1.1.1 Термосетна смола
Смола је генерички термин за полимере. Смола и њен хемијски састав и физичка својства суштински утичу на обраду, производњу и коначна својства композитног материјала. Термосет смола је најразноврснија и најшире коришћена од свих вештачких-материјала. Лако се излива или формира у било који облик, компатибилан је са већином других материјала и лако се очвршћава (загревањем или катализаторима) до нерастворљиве чврсте супстанце. Термосет смола је такође одличан лепак и средство за везивање.
1.1.2 Полиестерска смола
Полиестерска смола је релативно јефтина и лака за обраду смола која се често користи у апликацијама са ниским ценама. Полиестерска смола ниског дима се користи за унутрашње делове авиона. Полиестер-ојачани влакнима може да се обрађује на различите начине. Уобичајене методе обраде обухватају одговарајуће обликовање металних калупа, мокро полагање-ламинације (вакуумско паковање), бризгање, намотавање влакана, пултрузију и пару под високим притиском.
1.1.3 Винил естарска смола
Винил естарска смола има исти изглед, својства руковања и карактеристике очвршћавања као конвенционалне смоле као полиестерске смоле. Међутим, отпорност на корозију и механичка својства винил естарских композита су знатно побољшана у односу на стандардне композите од полиестерске смоле.
1.1.4 Фенолна смола
Фенолна смола је први пут комерцијално коришћена на тржишту почетком 20. века. Уреа формалдехид и меламин формалдехид појавили су се 1920-их и 1930-их као јефтиније алтернативе за употребу на ниским температурама. Фенолна смола се користи за унутрашње компоненте због ниске карактеристике дима и ниске запаљивости.
1.1.5 Епоксидна смола
Епоксидна смола је термореактивна смола која може да се полимеризује и има широк опсег вискозитета од течног до чврстог. Са много различитих типова епоксидне смоле, техничар треба да користи приручник за одржавање да би изабрао исправан тип за одређену поправку. Епоксидна смола се широко користи у препреговима и структуралним лепковима. Предности епоксида су висока чврстоћа и модул, низак садржај испарљивости, добра адхезија, ниско скупљање, добра хемијска отпорност и лакоћа обраде. Његови главни недостаци су крхкост и деградација својстава у присуству влаге. Епоксидна смола се спорије обрађује или очвршћава од полиестерске смоле. Технике прераде обухватају аутоклавно обликовање, намотавање влакана, калуповање, вакуумско паковање, пресовање смоле и пултрузионо обликовање. Температуре очвршћавања се крећу од собне температуре до приближно 350 степени Ф (180 степени). Најчешћи распон температуре очвршћавања је између 250 степени и 350 степени Ф (120-180 степени). Као што је приказано на слици 10.
Слика 10: Оба система за полагање влажног епоксидног диспензера са пумпама
1.1.6 Полиимидна смола
Полиимидна смола се истиче у окружењима са високим{0}}температурама, где њена отпорност на топлоту, оксидативна стабилност, низак коефицијент топлотног ширења и отпорност на раствараче олакшавају дизајн. Његова главна употреба су штампане плоче, топлотни мотори и структуре авиона. Полиимидна смола може бити термореактивна смола или термопластична. Полиимидна смола захтева високе температуре очвршћавања, обично веће од 550 степени Ф (290 степени). Као резултат, уобичајени епоксидни композитни материјали за вреће нису доступни, а челични алати постају неопходни. Веома је важно користити полиимидне врећице и ослободити филмове као што је Каптон®. упилек® уместо јефтинијих најлонских навлака и фолија за отпуштање политетрафлуороетилена (ПТФЕ) је уобичајена процедура за обраду епоксидних композита.
Прелив од фибергласа због ниске тачке топљења полиестерских влакана мора бити замењен материјалом који може да дише као подлога.
1.1.7 Полибензимидазолна смола (ПБИ)
ПБИ се користи у материјалима отпорним на високе температуре због своје екстремне отпорности на високе температуре. Смоле се користе као лепкови и влакна.
1.1.8 Бисмалеимид смола (БМИ)
БМИ има већу температурну отпорност и већу жилавост од епоксидних смола и нуди одличне перформансе како на амбијенталним тако и на повишеним температурама. БМИ се обрађује слично епоксидним смолама. БМИ се користи у аеро-моторима и високотемпературним компонентама. БМИ су погодни за стандардну -прераду конзерви за врућу штампу, бризгање, ливење од смоле и ливење композита (СМЦ), између осталог.
1.1.9 Термопластична смола
Термопластични материјали се могу више пута омекшати повећањем температуре и више пута очврснути смањењем температуре. Брзина обраде је главна предност термопластичних материјала. Током обраде не долази до хемијског очвршћавања, а материјали се могу обликовати или екструдирати када су мекани.
1.1.10 Полукристална термопластика
Полу-кристални термопласти имају фиксна својства успоравања пламена, супериорну жилавост, добре механичке особине на високим температурама и након{1}}удара и ниску апсорпцију влаге. Користе се у секундарним и примарним структурама авиона. У комбинацији са ојачавајућим влакнима, могу се користити за смеше за ињекционо пресовање, пресоване насумичне листове, једносмерне калупе, препреге направљене од препрега (препрега) и препреге за тканине. Влакна импрегнирана у полукристалну термопластику укључују угљенична влакна, никловани-угљик, арамид, стаклена влакна, кварц и друга.
1.1.11 Аморфни термопласти
Аморфни термопласти су доступни у различитим физичким облицима, укључујући филмове, филаменте и прах. У комбинацији са ојачавајућим влакнима, такође се користе у бризганим композитима, компресијским пресованим лимовима, једносмерним гуменим калупима, тканим препреговима и другим. Влакна која се користе су углавном угљенична, арамидна и стаклена влакна. Посебне предности аморфних термопласта зависе од полимера. Типично, смоле су познате по лакоћи обраде, брзини, способности за високе температуре, добрим механичким својствима, одличној жилавости и чврстоћи на удар, и хемијској стабилности. Стабилност резултира неограниченим животним веком складиштења, елиминишући захтев за хладно складиштење термосет препрега.
1.1.12 Полиетеретеркетон (ПЕЕК)
ПЕЕК је високо{0}температурни термопласт. Овај ароматични кетонски материјал има одличне карактеристике високе топлоте и сагоревања и отпоран је на широк спектар растварача и заштићених растворљивих течности. ПЕЕК се такође може ојачати стакленим и карбонским влакнима.
1.2 Фазе очвршћавања смола
Термореактивна смола очвршћава се хемијском реакцијом. Постоје три фазе очвршћавања, назване А, Б и Ц.
-Фаза А: Компоненте смоле (подлога и учвршћивач) су помешане, али хемијска реакција још није почела. Током мокрог одлагања-смола је у фази А.
-Фаза Б: Компоненте смоле су помешане и хемијска реакција је започела. Материјал постаје густ и лепљив. Смола препрега је у фази Б. Да би се спречило даље очвршћавање, смола се ставља у замрзивач на 0 степени Ф. У смрзнутом стању, смола препрега остаје у фази Б. Очвршћавање почиње када се материјал извади из фрижидера и поново загреје.
-Фаза Ц: Смола је потпуно осушена. Неке смоле очвршћавају на собној температури, друге захтевају циклусе очвршћавања на високој температури да би се потпуно и адекватно очврснуле.
1.3 Препреги
Препрег се састоји од комбинације матрикса и ојачавајућих влакана. Доступан је у једносмерном облику (један правац ојачања) и у ламинираном облику (више праваца ојачања). Свих пет главних фамилија матричних смола могу се користити за импрегнацију различитих облика влакана. Смоле тада више нису у фази ниског вискозитета, већ су унапређене до нивоа очвршћавања класе Б ради бољих карактеристика руковања. Следећи производи су доступни у облику препрега: једносмерни гумени калупи, производи од тканих влакана, континуалне кудеље и сецкане простирке. Препрегови се морају чувати у фрижидеру испод 0 степени Ф да би се успорио процес очвршћавања. Препрегови се лече на повишеним температурама. Многи препрегови који се користе у ваздухопловству су импрегнирани епоксидним смолама које очвршћавају на 250 степени Ф или 350 степени Ф. Препрегови се суше у аутоклаву, пећницама или врућим ћебадима. Обично се купују и чувају у запечаћеној пластичној врећици како би се избегла контаминација влаге. Као што је приказано на слици 11.
Слика 11: Препрег за лепљиви филм и тканину
1.4 Материјали од сувих влакана
Материјали од сувих влакана, као што су карбонска влакна, стаклена влакна и кевлар®, користе се у многим поступцима поправке авиона. Сува тканина је импрегнирана смолом пре почетка поправке. Овај процес се често назива мокро ламинирање. Главна предност коришћења мокрог процеса{3}}полагања је та што се влакна и смола могу чувати на собној температури током дужег временског периода. Композит се може очврснути на собној температури или очврснути на високим температурама да би се убрзао процес очвршћавања и повећала чврстоћа. Недостаци су што је процес неуредан и својства ојачаног материјала су нижа од својства препрега. Као што је приказано на слици 12.
Слика 12: Суви материјали од тканине (од врха до дна: алуминијумски громобрански материјал, кевлар®, стаклена влакна и карбонска влакна)
1.5 Помоћна средства (тиксотропна средства)
Помоћна средства (тиксотропна средства) су у облику гела када мирују и постају течна када се мешају. Ови материјали имају високу статичку чврстоћу на смицање и ниску динамичку чврстоћу на смицање док губе вискозитет под напрезањем.
ИИ. Адхесивес
2.1 Лепкови за филм
Структурни лепкови за ваздухопловну примену се обично испоручују у облику филма, на папиру за ослобађање и чувају се у расхладним условима (-18 степени или 0 степени Ф). Лепкови за филм могу да користе високотемпературне ароматичне амине или катализована средства за очвршћавање са широким спектром флексибилизатора и учвршћивача. Лепкови за епоксидне фолије ојачани гумом се широко користе у ваздухопловној индустрији. Горња граница температуре од 121-177 степени (250-350 степени Ф) обично зависи од степена потребног каљења и укупног избора смоле и учвршћивача. Генерално, ојачане смоле резултирају нижим радним температурама. Материјал филма је обично подржан влакнима да би се побољшало руковање филмом пре очвршћавања, да би се контролисао проток лепка током процеса лепљења и да би се помогло у контроли дебљине линије везивања. Влакна се могу направити у насумично оријентисане простирке за спајање или у ткане тканине. Уобичајена влакна су полиестер, полиамид (најлон) и стаклена влакна. Лепкови који садрже ткане тканине могу имати благу деградацију животне средине због тога што влакна апсорбују воду. Насумично матирање није тако ефикасно као ткане тканине у контроли дебљине филма јер се неограничена влакна крећу током процеса везивања. Спунлаце неткане тканине се не померају и стога се широко користе. Као што је приказано на сликама 13 и 14.
Слика 13: Употреба лепкова за филм, Кевлар®, стаклених влакана и угљеничних влакана
Слика 14: Лепљиви филм
2.2 Лепкови
Лепкови се користе као замена за филмске лепкове. Често се користе за секундарно лепљење за поправку оштећених делова закрпа и у областима где је тешко применити лепкове за филм. У случају епоксидних смола, паста се углавном користи за приањање на структурно везиво. Доступни су једно-и дводелни-системи. Предност лепкова за пасте је у томе што се могу чувати на собној температури и имају дуг век трајања. Недостатак је што је тешко контролисати дебљину везе, што утиче на јачину везе.
Када се лепак нанесе, могуће је држати тканину залепљеном током процеса лепљења. Као што је приказано на слици 15.
Слика 15: Лепкови
2.3 Пенасти лепкови
Већина пенастих лепкова су епоксидне смоле класе Б дебљине 0,025- инча до 0,10 инча. Пенасти лепкови очвршћавају на 250 степени Ф (121 степен) или 350 степени Ф (176 степени). Током циклуса очвршћавања, пенасти лепак се отвара. Пенасти лепкови морају да се чувају у фрижидеру и, као и препреги, имају ограничен век складиштења. У претходној поправци, пенасти лепак се користи за спајање на саће у сендвич структури и поправку у постојећем језгру. Као што је приказано на слици 16.
Слика 16: Коришћење лепка од пене
ИИИ. Опис сендвич структуре (опис сендвич структуре)
Теоретски, сендвич конструкција је концепт структуралних панела који се састоји од две релативно танке, паралелне облоге које су раздвојене релативно дебелим или лаганим језгром. Језгро подржава облагање од савијања и против сопствених{1}}планарних смичних оптерећења. Језгро мора имати високу чврстоћу на смицање и крутост на притисак. Композитне сендвич структуре се обично производе сушењем у аутоклаву, пресовањем или сушењем у вакуум врећи. Ламинације коже могу се претходно-осушити, а затим комбиновати у операцији ко-очвршћавања или комбинацијом обе методе. Примери структура у облику саћа су: спојлери за крила, талк, елерони, закрилци, гондоле, подови и кормила. Као што је приказано на слици 17.
Слика 17: Структура сендвича у облику саћа
ИВ. Перформансе
У поређењу са алуминијумским и композитним ламинатним структурама, крутост сендвич конструкција на савијање је веома висока. Већина саћа је анизотропна, односно, својства су оријентисана. Предности коришћења саћастих структура су илустроване на слици 18. Повећање дебљине језгра у великој мери повећава крутост структуре саћа са минималним повећањем тежине. Због велике крутости саћасте структуре, нема потребе за коришћењем спољних лесонита, као у случају гредног оквира.
Слика 18: Чврстоћа и крутост сендвич материјала у облику саћа у поређењу са вредностима чврсте ламинације