Напредни композитни материјал (Ⅷ): Очвршћавање композитних материјала и поправка композитног сендвича са саћем

Feb 06, 2025

Остави поруку

1 Очвршћавање композитних материјала

Циклуси очвршћавања су циклуси времена, температуре и притиска који се користе за очвршћавање система или препрега од термореактивне смоле. Очвршћавање поправке је једнако важно као и очвршћавање оригиналног материјала дела. За разлику од поправки метала где је материјал префабрикован, композитне поправке захтевају техничаре да направе материјал. Ово укључује све функције складиштења, обраде и контроле квалитета. Циклус рестаурације за одржавање авиона почиње складиштењем материјала. Неправилно ускладиштени материјали ће почети да очвршћавају пре него што се могу користити за рестаурацију. Сва времена, температуре и захтеви морају бити испуњени и документовани. Погледајте Приручник за поправку конструкције авиона да бисте одредили исправан циклус поправке за део који се поправља.

 

1.1 Очвршћавање на собној температури

Очвршћавање на собној температури је најкорисније у смислу уштеде енергије и преносивости. Поправке на мокром полагању-осушеном на собној температури не враћају снагу или издржљивост оригиналној компоненти осушене на 250℉ (121 степен) или 350℉ (176,67 степени) и обично се користе за мокре поправке-поправке од фибергласа на не-некритичним компонентама. Поправке очвршћене на собној температури могу се убрзати загревањем. Максималне перформансе се постижу на 150℉ (65,56 степени). Вакум кеса се може користити за консолидацију ламината и обезбеђивање пута да ваздух и испарљиве материје побегну.

 

1.2 Очвршћавање на високој температури

Сви препреги се очвршћавају коришћењем циклуса високе температуре. Неки поправци мокрих слојева користе повећане циклусе очвршћавања да би повећали снагу поправке и убрзали процес очвршћавања. Пећи за очвршћавање и вруће везиве користе вакумске кесе да консолидују ламинат и обезбеде пут за излазак ваздуха и испарљивих материја. Аутоклави користе вакуум и позитиван притисак да консолидују ламинат и обезбеде пут за излазак ваздуха и испарљивих материја. Већина грејача користи програмабилне компјутерске контроле за покретање циклуса очвршћавања. Оператер може да изабере из менија доступних циклуса очвршћавања или да напише сопствени програм.

Термопарови се постављају у близини поправке и обезбеђују повратну температуру грејној јединици. Типичне температуре очвршћавања за композите су 250℉ (121 степен) или 350℉ (176,67 степени). Температура већег дела очврслог у пећници или аутоклаву може се разликовати од температуре пећнице или аутоклава током циклуса очвршћавања јер делују као хладњак. Температура дела је најважнија за правилно очвршћавање, тако да се термопарови постављају на део да прате и контролишу температуру дела. Сонда за температуру ваздуха у пећници или аутоклаву која се користи за мерење температуре пећнице или аутоклава није увек поуздан уређај за одређивање температуре делимичног очвршћавања. Ако део или алат служи као хладњак, температура пећнице и температура дела могу бити веома различите.

Циклус сушења на високим температурама састоји се од најмање три дела.

-загревање:јединица за грејање се загрева на подешеној температури, обично између 3℉ (-16,1 степени) и 5℉ (-15 степени) у минути.

-држи:јединица за грејање одржава температуру у унапред одређеном временском периоду.

-Хлађење:јединица за грејање се хлади на подешеној температури. Температура хлађења је обично испод 5℉ у минути. Када грејна јединица падне испод 125℉, део се може раставити. Када сушите делове у аутоклаву, обавезно смањите притисак у аутоклаву пре отварања врата. Као што је приказано на слици 53.

news-266-232

Слика 53: Процес очвршћавања у аутоклаву

Процес очвршћавања се постиже применом топлоте и притиска на ламинат. Како температура расте, смола почиње да омекшава и тече. На нижим температурама долази до врло мало реакције. Сви испарљиви загађивачи, као што су ваздух или вода, извлаче се из ламината помоћу вакуума за то време. Ламинат се сабија притиском, обично вакуумом (атмосферски притисак); аутоклав примењује додатни притисак, обично 50-100 пси Како се температура приближава коначној температури очвршћавања, брзина реакције се значајно повећава и смола почиње да се стврдњава. Задржавање при коначном очвршћавању омогућава смоли да заврши очвршћавање и добије жељена структурна својства.

 

2 Поправка композитног сендвича са саћем

Велики део актуелних композитних компоненти за ваздухопловство су лаке сендвич структуре које су{0}}склоне оштећењима. Пошто су сендвич конструкције везане структуре са танким панелима, оштећења сендвич структура се обично поправљају лепљењем.

Поправка сендвич структура у облику саћа користи сличне технике као и код најчешћих панелних материјала као што су стаклена влакна, угљенична влакна и Кевлар®. Кевлар се обично поправља стакленим влакнима. Као што је приказано на слици 54.

news-266-280

Слика 54: Типична поправка сендвич структура у облику саћа

2.1 Класификација штете

Краткотрајне{0}}поправке могу да испуне захтеве за чврстоћу, али су ограничене временом или циклусима лета. На крају животног века поправке, поправка се мора уклонити и заменити. Привремене поправке могу вратити потребну чврстоћу компоненте. Међутим, ова поправка неће вратити потребну издржљивост компоненте. Због тога има различите интервале или методе инспекције. Трајна поправка је поправка која враћа потребну снагу и издржљивост компоненте. Поправка има исте методе инспекције и интервале као и оригинална компонента.

 

2.2 Микрооштећење језгара сендвич структуре (паковање и поправка заливања)

Поправка инкапсулације се може користити за поправку оштећења сендвич структура саћа мањих од 0,5 инча. Материјал саћа се може оставити на месту или уклонити и напунити мешавином за заливање да би се повратила одређена снага. Инкапсулиране поправке не враћају пуну снагу дела.

Маса за заливање је обично изолационо стакло пуњено епоксидом, фенолне или пластичне микросфере, памук, миксер или други материјал. Композит за заливање се такође може користити као пунило за декоративне поправке ивица и облога. Маса за заливање се такође користи у ламинираним плочама у облику саћа као чврста тачка за вијке и завртње. Композит за заливање је тежи од оригиналног језгра, што може утицати на баланс контроле лета. Тежина поправке се мора израчунати и упоредити са тежином контроле лета и границама баланса које је одредио СРМ.

 

2.3 Оштећење једне или обе бочне плоче које захтевају замену и поправку

НАПОМЕНА: Следећи кораци су само за референцу и не треба их сматрати директно применљивим на све методе поправке.

Корак 1: Прегледајте има ли оштећења

Танки ламинати се могу визуелно прегледати и тестирати ударцима да би се утврдило оштећење. Дебљи ламинати захтевају детаљније-методе НДИ као што је ултразвучна инспекција као што је приказано на слици 55. Проверите да ли вода, уље, гориво, прљавштина или друге стране материје улазе у близину оштећења. Вода се може открити помоћу рендгенских- зрака, позадинског осветљења или детектора влаге.

news-266-88

Слика 55: Техника нокаут теста

Корак 2: Уклоните воду са оштећеног подручја

Воду треба уклонити из језгра саћа пре него што се део може поправити. Као што је приказано на слици 56, ако се вода не уклони, она ће кључати током циклуса очвршћавања на високој температури и плоча ће проширити језгро, узрокујући још више оштећења. Вода у језгру саћа такође може да се смрзне на ниским температурама на великим надморским висинама, што може довести до љуштења панела.

news-266-226

Слика 56: Метода вакуумског паковања за сушење делова

Корак 3: Уклоните оштећење

Исеците оштећену област на делу до глатког облика са заобљеним угловима, или округлог или овалног облика. Немојте оштетити неоштећене слојеве, језгра или околни материјал. Ако је језгро такође оштећено, одрежите језгро на исту контуру као и кожа језгра. Као што је приказано на слици 57.

news-266-192

Слика 57: Уклањање оштећења језгра

Корак 4: Подешавање оштећене области

Користите брусилицу са меким диском или брусилицу са ротационим плочама за брушење око очишћеног оштећења са равномерним конусом. Неки произвођачи дају однос сужења, као што је 1:40, док други одређују растојање сужења, као што је 1-инчни преклапање постојеће конусне удаљености за сваки слој. Уклоните спољашњу завршну обраду, укључујући проводни премаз на подручју које је најмање 1 инч веће од ивице конуса. Уклоните сав песак и прашину сувим компримованим ваздухом и машином за чишћење. Оштећено место очистите чистом крпом навлаженом у дозвољеном растварачу. Као што је приказано на слици 58.

news-266-198

Слика 58: Брушење подручја поправке

Корак 5: Инсталирајте Хонеицомб Цоре (мокри слој)

Исеците заменско језгро ножем. Утикачи за језгро морају бити истог типа, класе и квалитета као оригинално језгро. Ћелије језгра треба да буду оријентисане у истом правцу као и саће околног материјала. Чепови морају бити подрезани на одговарајућу дужину и очишћени растварачем са одобреним средством за чишћење.

За мокре поправке{0}}полагања, исеците два слоја тканог материјала који одговара унутрашњој површини неоштећене коже. Слојеве тканине импрегнирајте смолом и ставите у рупу. Користите смешу за инфузију око језгра и ставите је у рупу. За поправке препрега, исеците комад лепљиве фолије да стане у рупу и користите лепак од пене око блокаде. Утикач треба да додирује стране рупе. Поравнајте језгро блокаде са оригиналним премазаним материјалом. Поправите подручје вакуумском врећицом и осушите замјенско језгро помоћу пећнице, аутоклава или врућег ћебета. Поправке влажног слоја могу се очврснути на собној температури до 150℉ (65,56 степени). Поправке препрега морају бити очвршћене на 250℉ (121 степен) или 350℉ (176,67 степени). Типично, заменска језгра се лече у посебном циклусу, а не заједно-очвршћавају са закрпом. Након очвршћавања, блокада се мора избрусити у равни са околином. Ово је приказано на слици 59.

news-266-420

Слика 59: Замена језгра

Корак 6: Припремите и инсталирајте слојеве за поправку

Погледајте упутство за поправку за одговарајући материјал за поправку и број слојева потребних за поправку. Обично инсталирајте један слој више од првобитно инсталираног. Изрежите дебљину слоја на одговарајућу величину и оријентацију. Дебљина слоја за поправку мора бити постављена у истом правцу као и оригинални слој који се поправља. Импрегнирајте слој смолом за поправке{4}}мокрог полагања или уклоните подлогу са препрега. Слојеви се обично постављају коришћењем редоследа постављања са минималним полагањем. Као што је приказано на слици 60.

news-266-118

Слика 60: Инсталација закрпе

Корак 7: Вакуумирајте поправку

Када је материјал за поплочавање постављен, користите инсталацију вакуумске вреће да бисте уклонили ваздух и под притиском да се поправка очврсне. Погледајте слику 61 за упутства за постављање вакум кесе.

news-266-226

Слика 61: Вакуумски третман

Корак 8: Очвршћавање поправке

Поправите током жељеног циклуса поправке. Поправке мокрих коловоза могу се излечити на собној температури. Температура се може подићи на 150℉ (65,56 степени) да би се убрзало очвршћавање. Препрег поправке треба да се излече током повишеног циклуса очвршћавања. Компоненте уклоњене из авиона који се поправљају могу се осушити у врућој просторији, пећници или аутоклаву као што је приказано на слици 62. Загрејана ћебад се користе за поправке на авионима.

Након очвршћавања уклоните инкапсулирани материјал и проверите поправку. Поправка не би требало да буде удубљења, пликова и подручја на којима се смола добијала или губила. Лагано избрусите закрпу за поправку брусним папиром да бисте добили глатку површину која неће оштетити влакна. Нанети површинску обраду и проводни премаз (отпоран на светлосне таласе).

news-266-196

Слика 62: Осушена поправка

Корак 9: Након-инспекције поправке

За проверу дебљине поправке обично се користи визуелна, славина или ултразвучна инспекција. Ако се пронађу недостаци, поправљена закрпа се уклања. Ово је приказано на слици 63.

news-266-214

Слика 63: Провера после поправке

Ако је контролни панел лета поправљен, извршите проверу баланса и уверите се да је поправљена контролна табла у домету СРМ-а. Ако то не урадите, то може довести до брбљања у контроли лета и угрозити безбедност лета.

 

Наставиће се

Извор Јавна веб страница „Цомпоситес Фронтиер“.