复合材料结构的修理1

五、清洁修理区 当清除损伤并进行打磨后，应对修理区进行 彻底清洁。清洁程序如下: (1)用无油压缩空气和吸尘器清除打磨粉尘。 (2)用浸渍过MIBK(甲基异丁基甲酮)或 MEK(甲基乙基酮)、三氯乙烷、丙酮的清洁布擦 拭修理区的表面。但是，不能把构件浸入到三氯 乙烷溶剂中，也不能在构件上过多地残留溶剂， 否则，将会损伤构件。 修理区的表面必须具有合理的清洁度，不允 许表面上有油、水、灰尘等污染物; 清洁后的表 面要注意保护。不要用手直接接触清洁后的构件 粘合剂，否则，会严重影响粘接(修理)质量。

如果采用浇注法修理损伤的夹芯，则可不必 切除损伤的夹芯。 当采用清洗或烘干法不能清洁被污染的区域 时，要将污染区域与损伤区域一起切除。当然若 另一侧的面板也有损伤时，也应切除并修理损伤 区。 清除损伤后，要检查是否切除了所有损伤。

四、修整切除损伤后的区域 切除损伤后，应对切除损伤后的周围区域按 如下程序进行打磨修整: (1)首先用保护带围出被打磨的区域 (图9.3-2)。 对于湿铺层修理，相邻层轮廓线之间的距离 为1 in。 对于采用预浸料修理的情况，相邻层轮廓线 之间的距离为0.5in。 这样，再考虑到附加修理层，就可以确定被 遮盖范围的大小。 通常，保护带的宽度为3.0~4.0 in。 T
三、清除损伤 切割损伤时，应使用导向装置。切除损伤面 板后要修整边缘，切口形状应为带圆角的矩形、 圆形或呈椭圆形。要注意切除损伤时不要弄坏末 损伤的铺层、夹芯和周围材料。 当夹芯也有损伤时，按与面板切口相同形状 切除损伤夹芯。切除的夹芯必须超过目视损伤范 围至少0.5in。切除夹芯时，要避免弄坏对面未损 伤的面板。 对于厚度大于1in的芯，可以部分地切除夹芯， 但必须确保有损伤的夹芯能被完全切除。

§9.3 损伤的清除与打磨修整
一、确定损伤程度 在清除复合材料结构损伤之前，首先要确定 损伤范围和程度。 1.目的: 1)确定该损伤构件或部件是否可以通过修理 恢复功能; 2)对可修理损伤确定清除损伤的范围。


2.方法: 首先通过目视检查初步确定损伤的范围和程 度，然后再用无损检测确定损伤的确切范围和严 重程度。应检查损伤区城及其附近有无水分、滑 油、燃油、污物以及其他外来物侵入，并进行清 除。通常采用X射线法检查损伤区域是否有水分 进入。 可以采用无损检测方法检查复合材料结构的 分层损伤，也可以采用金属铃声法检查分层损伤。 但是，用金属铃声法确定损伤是不可靠的。因此， 应尽可能采用无损检测的方法检查分层损伤。 注意：不要用化学清除剂清除涂层，这是因 为化学清除剂能与树脂起化学反应，破坏树脂系 统。


3.抽真空设备 在复合材料结构修理的固化过程中，需要采 用抽真空的办法对修理部位施加压力。所用的抽 真空设备 (如图9.2-7)必须能保持22in汞柱的最低 压力。

抽 真 空 接 头
4.其他固化设备
无粘性Tedlar片、粘封条、分离膜以及均压 板等。另外，还要使用浸渍树脂的玻璃纤维织物 作为表面和边缘的透气布。

2.加温设备 常用的加温设备有烘箱和加热毯 (图9.2-6)， 有时也可以选择使用热压罐。 要求: 1)加温设备必须能提供1~80F/min的温升率。 2)必须能保持3500F士100F的固化温度。 3)加热毯的尺寸必须至少超过修理补片边 缘2.0 in。 4)热压罐必须能够提供85+15Psi的压力。


2.热修理
2500F固化修理 热修理可分为: 3500F固化修理 2000F或3000F湿铺层固化修理 热修理一般用在部件或构件的特定区域。 注意：2500F固化修理不能用在3500F固化材 料制作的构件上。在复合材料结构修理中，修理 材料应与固化温度相适应。 例如，350 0F固化修理材料，不能在250 0F温 度下固化，不得用在250 0 F固化修理上;同样， 2500F固化材料也不能用在3500F固化修理上。

6.夹具 在大的部件修理过程中，应适当夹持工件， 以防止结构产生变形。当使用烘箱或热压罐进行 固化修理时，整个部件必须处在真空压力下，以 防夹芯与面板脱胶。另外，在修理过程中，通常 采用Freekote 33作为工具防粘剂。


7.金属喷涂设备 在修理部位表面需要喷涂铝金属材料，从而 形成导电涂层。通常采用火焰喷涂铝金属材料。 喷涂空间应有足够的通风，并有保护装置，实现 只对修理区的喷涂。


2.纤维织品 纤维织品 (纤维织物和纤维单向带)是湿铺层 修理的铺层材料。湿铺层修理是采用纤维织品浸 涂树脂进行的铺层修理。 图9.2-1给出了纤维织物的试样。 表9.2-3各种常见的修理用纤维织品。 从表中可看出，可以用规定类别的玻璃纤维 织品修理Kevlar铺层，但不能用它修理碳纤维铺 层。损伤的碳纤维铺层只能用碳纤维修理。



5.切割工具和吸尘器 在复合材料结构修理中，采用各种不同的手 持工具切除损伤部位，例如特形铣刀 (图9.2-8)、 切刀导架、样板、80和150粒度的砂轮以及切割 机等。 只能使用气动马达作为动力源。若使用电动 马达，当切割碳纤维/环氧树脂复合材料时，纤 维粉尘进入到电动马达中可能造成短路而损坏电 机。同样，在钻孔时也要使用气动钻。 在清除复合材料结构损伤时，需要使用吸尘 器清除灰尘、松脱的纤维和其他碎屑。


§9.2修理材料与设备

一、修理材料 l.树脂材科 用于浸渍纤维织品的树脂是双组分环氧树脂 系列。因此，在两组分混合使用前，各组分可以 在室温下保存很长时间。 表9.2-1给出了湿铺层冷修理时各种类型树脂 以及它们的组分、混合后的粘接适用期和加工操 作所需要的固化时间等。 表9.2-2给出了双组分的混合程序。
三、人员安全设备 修理复合材料结构时， 1.必须有良好的通风设备; 2.修理人员应戴口罩、戴氯丁橡胶手套、戴 上护目镜并穿工作服。。 3.如果上述对人体有害的修理材料喷溅到眼 睛里，应用水冲洗并去看医生。 4.当进行复合材料结构修理时，应使用防爆 设备，并尽量远离热源、电火花源和火源。 ( 在复合材料结构修理中，如果修理材料蒸气 或打磨时产生的粉尘含量过高，可能会因高温、 明火或电火花引起爆炸。)

6.蜂窝夹芯 如果损伤扩展到蜂窝夹芯，则必须清除损伤 的夹芯，用新的夹芯更换它。蜂窝材料必须符合 相应机型结构修理手册中的规定。更换夹芯的放 置方向应与原夹芯的方向一致。图9.2-5给出了蜂 窝夹芯的方向示意图。图中L为带长，W为带宽， T为厚度。

7.附加铺层材料 复合材料修理中，通常在修理铺层的外侧粘 贴附加铺层材料。 表9.2-4给出了附加铺层材料。对于混杂纤维 复合材料，如果最外层为碳纤维铺层，则必须采 用碳纤维附加铺层。 要避免在两层碳纤维铺层之间设置玻璃纤维 附加铺层。


2)不要使预浸料受到污染，用手拿预浸料时， 应戴清洁的手套。 3)当从冰箱中取出预浸料时，必须等到在室 温下包装纸上没有凝结水珠时才能打开它。 4)如果用预浸织物大量替代预浸带修理复合 材料结构，应当考虑横向刚度的增加给结构带来 的影响。

4.预固化片 很少用它。 5.薄膜粘合片（胶膜） 在复合材料结构修理中，采用薄膜粘合片实 现夹芯一预浸料片或夹芯一预固化片之间的粘接。 把薄膜粘合片剪成适当形状和尺寸，放在上述交 界面之间，有时在修补区表面上也粘贴薄膜粘合 片，它们与预浸料片一起固化。 薄膜粘合片也具有一定的贮存寿命，必须放 在冰箱中保存。当从冰箱中取出薄膜粘合片使用 时，必须等到在室温下包装纸上没有凝结水珠时， 才能打开它。


在复合材料结构修理中，应采用与固化温度 相适应的密封剂。例如，3500F的固化温度不适 用于采用BMS5-95密封剂密封的部位。
在修理碳纤维复合材料结构时，其紧固件必 须采用钛合金或不锈钢紧固件，以防产生电化腐 蚀。 在碳纤维复合材料结构中，绝对不能采用铝 合金或合金钢紧固件。 此外，当在碳纤维复合材料结构上安装铝合 金接头时，要确保在接触面上采取原有的防腐措 施。一般在油箱区采用BMS5-26密封剂，在所有 其他区域采用BMS5-95密封剂。 BMS-Boeing Material Specification

3.预浸料 预浸料用于3500F和2500F固化温度下的热铺 层修理。在复合材料结构修理中，要根据原铺层 材料选用满足相应机型结构修理手册中规定的预 浸料材料。如果机型结构修理手册中规定使用碳 纤维预浸料，就不能使用KevIar或玻璃纤维，但 可用玻璃纤维预浸料修理Kevlar(Aramid)纤维铺 层。 注意: 1)不要使用超过规定贮存期或超出规定的从 冰箱取出后累积时间的预浸料。






二、修理设备 l.冰箱 各种预浸料和薄膜粘合片都需要放在冰箱中，在 100F以下保存。这是因为如果这些材料在室温下放置超 过规定时间，它们在修理中就不会很好地固化，从而会 降低固化质量。 不同预浸料和薄膜粘合片具有不同的冰箱贮存寿命 和室温下放置的累积放置寿命。例如，BMS5-80薄膜粘 合片在100F以下贮存寿命为3个月，而BMS8-212碳纤维 /环氧树脂预浸料在100F以下贮存寿命为360天。 各种预浸料和薄膜粘合片在室温下的累积放置寿命 也是不同的。 在预浸料和薄膜粘合片的贮存过程中,要记录这些材 料在冰箱中的放置时间和在室温环境下的累积放置时间。


(2)如图9.3-3所示的那样均匀地斜坡打磨清除 损伤后的周围区域。打磨时要满足相邻层轮廓线 之间的距离要求。对于非气动敏感区，也可采用 图9.3-4所示的阶梯打磨方式。但要注意打磨时不 要损伤或暴露各层的纤维丝，否则会降低构件的 结构强度。

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(3)使用150号或更细的砂纸打磨损伤区切割 边缘。 湿铺层1in； 处表面上的漆层和导电层 预浸料0.5in 打磨时，不要暴露或损伤表面纤维。 注意：绝对不能用清除剂清除涂层。