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01
粘合修理修补
新一代飞机的机身和机翼结构是由固体层压板制成的,外部用共固化或共粘结的纵梁加强。这些实心层压板比蜂窝夹层结构的面板有更多层。固体层压结构的冲压修复技术与玻璃纤维、Kevlar®和碳纤维相似,但有微小的区别。
冲压修补可采用阶梯修补,或者更常见的采用切口修补(锥形修补)。围切角度通常是小的,以减轻负荷进入接头和防止粘合剂逃逸。这就意味着厚度与长度的比例为1:10到1:70。由于粘接维修的检查是困难的,与螺栓维修相比,粘接维修需要更高的质量控制承诺,更好的培训人员和清洁度。
从负载转移的角度来看,嵌入接头更有效,因为它通过紧密对齐母轴和贴片的中性轴来减少负载偏心。但是,这种配置在进行修复时有许多缺点。
首先,要保持小的锥度角,就必须去除大量的声感材料。
第二,替换层必须非常准确地铺好,并放置在修复缝中。
第三,如果没有在高压釜中固化,更换层的固化会导致强度显著降低。
第四,胶粘剂会粘到接缝底部,形成不均匀的粘接线。这可以通过一系列小步骤来近似围角来缓解。
由于这些原因,除非零件是轻负荷的,这种类型的修理通常在修理设施中进行,在那里零件可以插入到高压釜中,这可以使零件的强度与原始零件一样强。
固体层压板有几种不同的修复方法。该贴片可以预固化,然后二次粘结到母体材料。这种方法最接近于螺栓修复。如图64所示,可将预浸料制成贴片,然后与胶粘剂同时共固化。补丁也可以使用湿铺层修补。固化周期也可以在时间长度、固化温度和固化压力方面有所不同,增加了可能的修复组合的数量。
(图64)预固化的贴片可以二次结合到主基物上
02
复合材料斜面层压板的修补步骤
步骤1:损伤检查和勘测
必须使用适当的无损评估(NDE)技术准确测量待修复损伤的大小和深度。多种无损检测技术可用于复合材料结构的损伤检测。最简单的技术是目视检查,在半透明复合材料中,如玻璃-聚酯和玻璃-乙烯基酯层合板中,由于分层或树脂开裂而产生的白化可以用来指示损伤区域。
可视检查不是一种精确的技术,因为不是所有的损伤都能被眼睛检测到,特别是被油漆隐藏的损伤,位于表面以下深处的损伤,以及非透明复合材料的损伤,如碳纤维和芳纶层压板。一种流行的技术是轻敲测试,用一个轻量级的物体,如硬币或锤子,来定位损伤。敲击测试的主要好处是它简单,可以用于快速检查大面积。轻叩测试通常用于检测接近表面的分层损伤,但随着分层位于表面以下的深度,其可靠性越来越低。锥击测试对于检测其他类型的损伤是没有用的,例如树脂裂缝和断裂的纤维。
检测更先进的复合材料NDE技术是阻抗测试,x射线放射照相,热学,超声。在这些技术中,超声波可以说是最准确、最实用的,经常被用于测量损伤。超声可以用于检测位于表面下方的小层,不像视觉检查和敲击测试。
步骤2:清除损坏的材料
一旦确定了需要修复的损坏区域的范围,就必须拆除损坏的层压板。声源层压板的边缘然后逐渐变细到一个浅的角度。锥度斜率比,也称为围角,应小于12比1 (<5°),以减少修复补丁后沿粘结线的剪切应变。浅角度也补偿了一些误差在工艺和其他操作变量,可能减少贴片粘附。如图 65所示:
(图65)嵌入贴片实心层压板
步骤3:表面准备
靠近嵌接区的层压板应用砂纸轻轻打磨,然后去除灰尘和污染物。建议,如果嵌入区已经暴露在环境中相当长一段时间,应该用溶剂清洗,以去除污染。
步骤4 :成型/膜具
需要一个具有复合结构原始轮廓的刚性支撑板,以确保修复具有与周围结构相同的几何形状。
步骤5:层压
层压修补通常使用最小的层优先锥度序列。虽然这种修复是可以接受的,但它会在修复界面的每层边缘产生相对较弱的富含树脂的区域。最大厚度的第一层层压顺序,其中第一层加强织物完全覆盖工作区域,产生一个更强的界面连接。其遵循制造商的SRM说明。
加强材料的选择对于确保修复具有可接受的机械性能至关重要。加固织物或胶带应与原复合材料中使用的加固材料相同。
修补层合板内补强层的纤维取向应与原零件层合板相匹配,使修补件的力学性能尽可能接近原材料。
03
机翼后缘和过渡区域修补
控制面板的机翼后缘非常容易损坏。尾部4英寸特别容易受到地面碰撞和搬运,以及雷击。维修在这个区域可能是困难的,因为可能涉及蒙皮和后缘加固。对损坏边缘或面板上的蜂窝芯的修复类似于对一个或两个面板修复部分中所讨论的需要更换核心和损伤的夹层蜂窝结构的修复。调查损坏情况,移除损坏的层和芯,干燥零件,安装新芯,铺上修补层,固化和修后检查。典型的机翼迹缘修复,如图66所示:
(图66)机翼后缘修复
04
树脂注入修复
树脂注入修补用于轻负荷结构的固体层压板,由于分层造成的小损伤。在分层区域的外侧钻两个孔,向其中一个孔注入低粘度树脂,直至树脂从另一个孔流出。树脂注入修补有时用于夹层蜂窝结构,以修复面板脱落。树脂注入法的缺点是由于钻孔导致纤维被切断,很难将损坏区域的水分清除,难以实现树脂的完全注入,如图67所示:
(图67)树脂注入射修复
未完待续
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