1 curiosità di materiali compositi
I cicli di cura sono cicli di tempo, temperatura e pressione utilizzati per curare i sistemi di resina termoset o le pre -preg. La cura della riparazione è importante quanto la cura del materiale della parte originale. A differenza delle riparazioni in metallo in cui il materiale è prefabbricato, le riparazioni composite richiedono tecniche per fabbricare il materiale. Ciò include tutte le funzioni di archiviazione, elaborazione e controllo della qualità. Il ciclo di restauro per la manutenzione degli aeromobili inizia con lo stoccaggio dei materiali. I materiali conservati in modo improprio inizieranno a curare prima che possano essere utilizzati per il restauro. Tutti i tempi, le temperature e i requisiti devono essere soddisfatti e documentati. Fare riferimento al manuale di riparazione strutturale dell'aeromobile per determinare il corretto ciclo di riparazione per la riparazione della parte.
1.1 Currezione a temperatura ambiente
La cura della temperatura ambiente è più vantaggiosa in termini di risparmio energetico e portabilità. Le riparazioni di lay-up bagnato a temperatura ambiente non ripristinano la resistenza o la durata dei componenti curati originali da 250 ℉ (121 gradi) o 350 ℉ (176,67 gradi) e sono in genere utilizzate per le riparazioni di lay-up in fibra di vetro bagnata su componenti non critici. Le riparazioni a temperatura ambiente possono essere accelerate dal riscaldamento. Le prestazioni massime si ottengono a 150 ℉ (65,56 gradi). Una borsa a vuoto può essere utilizzata per consolidare il laminato e fornire un percorso per fuggire aria e volatili.
1.2 Currezione ad alta temperatura
Tutti i prepreg sono curati usando cicli ad alta temperatura. Alcune riparazioni di strati bagnati utilizzano cicli di indurimento elevati per aumentare la resistenza della riparazione e accelerare il processo di indurimento. Curregare i forni e le bond di bidone a caldo usano sacchetti a vuoto per consolidare il laminato e fornire un percorso per sfuggire aria e volatili. Le autoclave utilizzano il vuoto e la pressione positiva per consolidare il laminato e fornire un percorso per sfuggire all'aria e volatili. La maggior parte dei riscaldatori utilizza controlli di computer programmabili per eseguire il ciclo di cura. L'operatore può selezionare da un menu di cicli di cura disponibili o scrivere il proprio programma.
Le termocoppie sono posizionate vicino alla riparazione e forniscono feedback di temperatura all'unità di riscaldamento. Le temperature di cura tipiche per i compositi sono 250 ℉ (121 gradi) o 350 ℉ (176,67 gradi) La temperatura di una grande parte curata in un forno o in autoclave può essere diversa dalla temperatura del forno o dell'autoclave durante il ciclo di cura perché agiscono come come si comportano un dissipatore di calore. La temperatura della parte è più importante per la correzione adeguata, quindi le termocoppie vengono posizionate sulla parte per monitorare e controllare la temperatura della parte. Una sonda per la temperatura dell'aria in forno o autoclave utilizzata per misurare la temperatura del forno o dell'autoclave non è sempre un dispositivo affidabile per determinare la temperatura della guarigione delle parti. Se la parte o lo strumento agiscono come un dissipatore di calore, la temperatura del forno e la temperatura della parte possono essere molto diverse.
Il ciclo di cura ad alta temperatura è costituito da almeno tre parti.
-Riscaldamento:L'unità di riscaldamento si riscalda a una temperatura impostata, di solito tra 3 ℉ (-16. 1 grado) e 5 ℉ (-15) al minuto.
-Presa:L'unità di riscaldamento mantiene la temperatura per un periodo di tempo predeterminato.
-Raffreddamento:L'unità di riscaldamento si raffredda a una temperatura impostata. La temperatura di raffreddamento è generalmente inferiore a 5 ℉ al minuto. Quando l'unità di riscaldamento scende al di sotto di 125 ℉, la parte può essere smontata. Quando si curificano le parti con un'autoclave, assicurarsi di alleviare la pressione nell'autoclave prima di aprire la porta. Come mostrato nella Figura 53.
Figura 53: processo di cura dell'autoclave
Il processo di indurimento si ottiene applicando calore e pressione al laminato. All'aumentare della temperatura, la resina inizia ad ammorbidire e fluire. A temperature più basse, si verificano pochissime reazioni. Eventuali contaminanti volatili, come aria o acqua, vengono estratti dal laminato con vuoto durante questo periodo. Il laminato è compatta applicando la pressione, di solito un vuoto (pressione atmosferica); L'autoclave applica una pressione aggiuntiva, di solito 50-100 PSI Man mano che la temperatura si avvicina alla temperatura di cura finale, la velocità di reazione aumenta considerevolmente e la resina inizia a gelificare. La tenuta in finale consente alla resina di finire la polimerizzazione e ottenere le proprietà strutturali desiderate.
2 Riparazione del sandwich al nido d'ape composito
Una grande percentuale di attuali componenti compositi aerospaziali sono strutture sandwich leggere per danni. Poiché le strutture sandwich sono strutture legate con pannelli sottili, i danni alle strutture sandwich vengono generalmente riparati mediante il legame.
La riparazione di strutture a nido d'ape sandwich utilizza tecniche simili ai materiali del pannello più comuni come fibra di vetro, fibra di carbonio e Kevlar®. Il kevlar viene solitamente riparato con fibra di vetro. Come mostrato nella Figura 54.
Figura 54: riparazione tipica delle strutture sandwich a nido d'ape
2.1 Classificazione del danno
Le riparazioni a breve termine possono soddisfare i requisiti di resistenza ma sono limitate dai cicli di tempo o di volo. Alla fine della vita della riparazione, la riparazione deve essere rimossa e sostituita. Le riparazioni temporanee possono ripristinare la resistenza richiesta del componente. Tuttavia, questa riparazione non ripristinerà la durata richiesta del componente. Pertanto, ha diversi intervalli o metodi di ispezione. Una riparazione permanente è una riparazione che ripristina la resistenza e la durata richieste del componente. La riparazione ha gli stessi metodi di ispezione e intervalli del componente originale.
2.2 Microdamage a sandwich Structure Stack Core (imballaggio e riparazione in canotta)
La riparazione dell'incapsulamento può essere utilizzata per riparare i danni alle strutture a nido d'ape sandwich inferiori a 0. 5 pollici. Il materiale a nido d'ape può essere lasciato in posizione o rimosso e riempito con un composto invasale per ripristinare un po 'di forza. Le riparazioni incapsulate non ripristinano l'intera resistenza della parte.
Il composto di invasatura è di solito un vetro isolante ripieno epossidico, microsfere fenoliche o plastiche, cotone, un miscelatore o altro materiale. Il composito invasatura può anche essere usato come riempitivo per bordi di riparazione decorativi e pannelli della pelle. Il composto di invasatura viene utilizzato anche nei pannelli a nido d'ape laminati come punto duro per bulloni e viti. Il composito di vasai è più pesante del nucleo originale, che può influire sul saldo del controllo del volo. Il peso della riparazione deve essere calcolato e confrontato con il peso del volo e i limiti di bilanciamento specificati dall'SRM.
2.3 danni a uno o entrambi i pannelli laterali che richiedono sostituzione e riparazione
Nota: i seguenti passaggi sono solo a riferimento e non devono essere considerati direttamente applicabili a tutti i metodi di riparazione.
Passaggio 1: ispezionare per il danno
I laminati sottili possono essere ispezionati visivamente e testati a percussione per determinare i danni. I laminati più spessi richiedono metodi NDI più approfonditi come l'ispezione ad ultrasuoni, come mostrato nella Figura 55. Verificare l'acqua, il petrolio, il carburante, lo sporco o altre materie estranee che entrano nelle vicinanze del danno. L'acqua può essere rilevata con un rilevatore di raggi X, retroilluminazione o umidità.
Figura 55: tecnica di test knockout
Passaggio 2: rimuovere l'acqua dall'area danneggiata
L'acqua deve essere rimossa dal core a nido d'ape prima che la parte possa essere riparata. Come mostrato nella Figura 56, se l'acqua non viene rimossa, bolle durante il ciclo di cura ad alta temperatura e il pannello amplierà il nucleo, causando più danni. L'acqua nel nucleo a nido d'ape può anche congelare a basse temperature ad alte quote, il che può far staccare i pannelli.
Figura 56: metodo di insaccamento a vuoto per le parti di asciugatura
Passaggio 3: rimuovere il danno
Taglia l'area danneggiata sulla parte a una forma liscia con angoli arrotondati o una forma rotonda o ovale. Non danneggiare strati, nuclei o materiale circostante. Se il nucleo è anche danneggiato, tagliare il nucleo sullo stesso contorno della pelle del nucleo. Come mostrato nella Figura 57.
Figura 57: Rimozione del danno core
Passaggio 4: preimpostazione dell'area danneggiata
Usa una levigatrice a disco morbida o una levigatrice rotante per levigare attorno al danno pulito con un cono pari. Alcuni produttori forniscono un rapporto di cono, come 1:40, mentre altri specificano una distanza di cono, come una sovrapposizione 1-} pollici della distanza di cono esistente per ogni strato. Rimuovere la finitura esterna, incluso il rivestimento conduttivo in un'area almeno 1 pollice più grande del bordo conico. Rimuovere tutta la sabbia e la polvere con aria compressa a secco e un hoover. Pulisci l'area danneggiata con un panno pulito inumidito con solvente consentito. Come mostrato nella Figura 58.
Figura 58: levigare l'area di riparazione
Passaggio 5: installa core a nido d'ape (strato bagnato)
Taglia il nucleo di sostituzione con un coltello. Le spine del core devono essere dello stesso tipo, grado e qualità del nucleo originale. Le cellule centrali dovrebbero essere orientate nella stessa direzione del nido d'ape del materiale circostante. Le spine devono essere tagliate alla lunghezza adeguata e il solvente pulito con un detergente approvato.
Per le riparazioni del lay-up bagnato, tagliare due strati di tessuto adatto alla superficie interna della pelle non danneggiata. Impregnare gli strati di tessuto con resina e posizionare nel foro. Usa il composto di infusione attorno al nucleo e posizionalo nel buco. Per le riparazioni pre -preg, taglia un pezzo di pellicola adesiva per adattarsi al buco e utilizzare l'adesivo in schiuma attorno al blocco. La spina dovrebbe toccare i lati del foro. Allineare il nucleo del nucleo del blocco con il materiale innescato originale. Ripara l'area con una borsa a vuoto e cura il nucleo di sostituzione usando un forno, autoclave o coperta calda. Le riparazioni di strati bagnate possono essere curate a temperatura ambiente a 150 ℉ (65,56 gradi). Le riparazioni pre -preg devono essere curate a 250 ℉ (121 gradi) o 350 ℉ (176,67 gradi). In genere, i nuclei di sostituzione sono curati in un ciclo separato anziché in co-cura con la patch. Dopo la cura, il blocco deve essere levigato a filo con l'area circostante. Questo è mostrato nella Figura 59.
Figura 59: sostituzione del core
Passaggio 6: preparare e installare i livelli di riparazione
Fare riferimento al manuale di riparazione per il materiale di riparazione corretto e il numero di strati richiesti per la riparazione. In genere, installare un livello in più rispetto a quello originariamente installato. Taglia lo spessore dello strato alla dimensione e all'orientamento corretti. Lo spessore dello strato di riparazione deve essere installato nella stessa direzione dello strato originale in fase di riparazione. Impregnare lo strato con resina per le riparazioni del lay-up bagnato o rimuovere il materiale di supporto dalla pre -preg. Gli strati sono generalmente posti utilizzando una sequenza di layup a conicità minima. Come mostrato nella Figura 60.
Figura 60: Installazione di patch
Passaggio 7: sottovalutazione del vuoto
Una volta che il materiale di pavimentazione è in posizione, utilizzare l'installazione della borsa a vuoto per rimuovere l'aria e pressurizzare la riparazione per curare. Vedere la Figura 61 per le istruzioni di installazione della borsa a vuoto.
Figura 61: trattamento sotto vuoto
Passaggio 8: cura della riparazione
Riparazione durante il ciclo di riparazione desiderato. Le riparazioni del pavimentazione bagnata possono essere curate a temperatura ambiente. La temperatura può essere aumentata a 150 ℉ (65,56 gradi) per accelerare la cura. Le riparazioni pre -preg devono essere curate durante il ciclo di cura elevato. I componenti rimossi dall'aeromobile per essere riparati possono essere curati in una stanza calda, un forno o autoclave, come mostrato nella Figura 62. Le coperte riscaldate vengono utilizzate per le riparazioni su aerei.
Dopo aver curato rimuovere il materiale incapsulato e ispezionare la riparazione. La riparazione dovrebbe essere priva di fosse, vesciche e aree di guadagno o perdita di resina. Levigare leggermente la patch di riparazione con carta vetrata per dare una superficie liscia che non danneggerà le fibre. Applicare il trattamento di superficie e il rivestimento conduttivo (resistente alle onde leggere).
Figura 62: riparazione curata
Passaggio 9: ispezione post-ripair
Un'ispezione visiva, di rubinetto o ad ultrasuoni viene solitamente utilizzata per eseguire un'ispezione dello spessore della riparazione. Se vengono trovati difetti, la patch riparata viene rimossa. Questo è mostrato nella Figura 63.
Figura 63: Controllare dopo la riparazione
Se il pannello di controllo del volo è stato riparato, eseguire un controllo del saldo e assicurarsi che il pannello di controllo del volo riparato rientri nell'intervallo di SRM. In caso contrario, può provocare chiacchiere di controllo del volo e compromettere la sicurezza del volo.
Continua
Sito Web pubblico "Composites Frontier" Fonte