复合材料结构修理-6.2 复合材料结构修理方法
复合材料修复
压力管道复合材料补强
管道补强七步曲
表面处理
缺陷填平
涂刷底漆
粘贴片材
固化养护
测试验收
补强防护
ASME补强效果鉴定
降低缺陷处的应力 降低缺陷处的应变 恢复并提高管道的承压能力
飞机复合材料修复
不同材料的性能
修复步骤
抽真 空干 燥待 修部 件 真空 包热 补仪 固化 维修
找出 损伤 区域
填补 损伤 蜂窝
单侧修补
修补设备及其附件
压缩空气
连接到修补垫的真空管 电源线 热电偶 修补片 加热装置 输出到加热层
真空袋
加热层
双侧修补
谢谢 请您指正！
损伤类型
典型的修复方法
修理方法 适用范围
树脂注射法 非补片修理 混合物注射法 表面涂层法 抽钉法
孔隙、小的分层、小的脱胶等 小的凹陷、蜂窝蒙皮的损伤 密封、恢复表面保护层 层合板内部的分层
外搭接补片胶接法（贴补） 补片修理 外界补片螺接法（贴补） 补片楔形胶接法（挖补）
可以修理16层的蒙皮，适用于外场修理 可以修理50-100层厚、损伤区直径 100mm的蒙皮，不适用于外场修理
填补损伤蜂窝结构
用胶膜、发泡胶修理蜂窝
制作铺层
真空包热补仪固化维修
高速列车复合材料修复
复合材料损伤分类
表板上有压痕 、伤痕 、擦伤或腐蚀 ,但没有穿孔或裂纹。有损伤，但另一层板无损伤。 有贯穿厚度的洞孔和损伤，两表板和夹心均有损伤。 大面积损伤，不作修补，需更换整个夹层件或组件。
复合材料修复
复合材料修补应遵循的原则
一． 修理时，必须按照“检查修理流程图”中规定的步骤进行，否则被视为未经批准的， 违反条例的修理。 二． 如果所进行的修理超出了《结构修理手册》中规定的范围，则在修理前，应先将修理 方案报请部件原设计部门批准。 三． 在修理时，修理材料必须与该部件原来的材料相匹配，即：1、只能用碳纤维材料修 理碳纤维结构；2、只能用玻璃纤维材料修理玻璃纤维结构和芳纶结构。 四． 修补层的铺层顺序与原结构的铺层顺序相一致，其铺层数比原结构铺层数至少要多一 层。这一附加铺层方向一般为45度。 五． 修理区的胶接面应加工成斜面或台阶。斜面的坡度应不大于1/18，台阶的宽度应不小 于12mm。 六． 修理时的固化温度不得超过该部件制造时的固化温度。 七． 修理层（湿法铺贴铺层或胶膜加预浸料铺层）固化时，应施加真空压力。 八． 当修复面积较大的损伤时，应使用局部或整体模具，以恢复部件原有的结构外形和气 动表面。 九． 复合材料结构在制造时的固化温度下重复加热次数不得超过5次，否则，将会降低结 构的强度和耐久性能。
飞机复合材料的修理方法—复合材料结构修理准则及修理流程
2
修理基本原则
1)满足结构强度稳定，即恢复结构的承裁能力，压剪裁荷下不失稳 2)满足结构刚度要求，包括挠度变形、气弹特性和裁荷分布等 3)满足耐久性要求，包括疲劳、腐蚀、环境影响等诸方面向题 4)要恢复使用功能，如燃油系统密封、雷击防护、隐身功能等 5)修理增重要小，并注意操纵面等动部件的质量平衡要求 6)满足气动光滑性要求，变形变化要小，保证原结构的光滑完整 7)修理时间要少 8)修理成本要低
4
复合材料结构修理流程
5
复合材料结构修理流程
3
永久性修理用材准则
பைடு நூலகம் 结构上原来用什么材料，原则上只能用该材料进行修理 芳纶复合材料结构可用E玻璃纤维复合材料进行修理,其补片铺层
的层数应比原结构铺层多一倍 修理材料必须与固化温度相适应 可选择与原结构用增强材料和树脂基体属同一类型，性能和工艺
在同一水平的材料修理，修理前须得到部件原设计部门的批准。 碳纤维复合材料修理，紧固件选用
飞机复合材料的修理方法—复合材料结构修理方法
适用范围
在复合材料结构修理中，机械连接修理适用于被修理件较厚 且对气动外形要求不高的结构件以及外场快速修理。
根据连接紧固件的种类，机械连接修理可细分为螺接修理 和铆接修理。
修理主要考虑因素
01 补片的材料种类及厚度； 02 紧固件种类、数量； 03 紧固件排列方式； 04 正确的制孔工艺； 05 制孔对原结构强度造成的影响； 06 紧固件的装配与密封。
补片材料
• 补片材料可以是金属板或者复合材料预固化层合板。金属 板材料一般为钛合金板、不锈钢板或者铝合金板。
• 当铝合金板与碳纤维复合材料连接在一起时，需采取电偶 腐蚀防护措施。通常采用在铝合金板与碳纤维结构之间铺 一层玻璃纤维布或涂一层密封胶使它们隔开。
气动外形要求
对于飞机气动敏感区域的外部加强修理，一般需要采用埋头紧固件。 此时补片必须有足够的厚度，以便安装埋头紧固件。
时，修理材料要与固化温度要匹配
修理方法决定因素
复合材料结构修理是否采用热修理以及采用哪种温度，除了取决于损 伤结构原来采用何种固化温度制造外，还要考虑到损伤的程度、结构 种类以及修理方法。如果损伤范围较小或者临时性修理，可采用低于 原固化温度的固化温度修理。
某机型副翼层合 板修理方案
修理工作流程
➢ 封装是抽真空、加热固化前的必要工序。
冷修理
在室温下固化的修理又称为冷修理。冷修理一般应用于 受载不大或者次要复合材料构件修理。为了缩短树脂的 固化时间，有的时候冷修理也采用加热固化，但通常加 热温度不超过150oF。
冷修理一般不用在高应力区和主要结构件的修理上。
热修理
需要在一定温度下加热固化的修理又称为热修理 加热温度：200oF～230oF、250oF和350oF 200～230oF温度适用于采用湿铺层料的修理 250oF和350oF两种温度适用于采用预浸料的修理 复合材料主要结构一般采用热修理。采用热修理
复合材料结构修理技术探究
复合材料结构修理技术探究作者：刘岩松张子健宋晓晨王童滕飞来源：《航空维修与工程》2018年第11期摘要：复合材料因具有减轻结构质量、可降低油耗和提高飞行性能等优点，已广泛应用于航空航天领域。
飞机在生产和服役过程中不可避免地会出现缺陷和损伤，因此对复合材料修理的探究变得尤为重要。
本文介绍了复合材料无损检测方法、常见损伤缺陷及复合材料修理方法，分析了复合材料修理技术与理论的研究现状和存在问题，展望了复合材料修理技术的发展趋势。
关键词：复合材料;缺陷;损伤;修理技术0引言近年来，随着民航领域的快速发展，各大航空公司机队规模逐渐扩大，复合材料用量呈明显递增趋势，其用量和比例已成为衡量飞机是否先进的重要标准之一[1]。
波音公司、空中客车公司生产的新型大型民用飞机的复合材料用量不断增加，空客新一代超宽体客机A350XWB复合材料用量占结构总重的比例将达到52%，图1给出了波音和空客部分机型的复合材料用量。
由于复合材料普遍存在层间性能弱、易受冲击损伤等缺点，在服役期间易受到挤压、超载、冲击和环境等因素的影响造成损伤，从而影响复合材料的整体结构性能。
因此，复合材料发展和应用对其缺陷损伤修理提出迫切要求。
王长越等[2]阐述了因冲击载荷造成损伤的复合材料修复技术的研究进展，分别从冲击损伤评估、无损检测和修复技术三方面介绍了国内外研究进展，并展望了冲击损伤下复合材料修复技术的发展前景。
徐绯等[3]通过总结归纳前人在复合材料修理方面的理论知识，总结出复合材料结构修理问题的现状。
1复合材料常见缺陷及损伤修理容限1.1常见典型损伤和缺陷生产过程中工艺控制不当、在服役过程中受到物体冲击或受环境条件影响，这些因素都会造成复合材料的损伤或缺陷。
表1给出了复合材料在制造和使用中的常见缺陷和损伤。
复合材料结构损伤修理流程图如图2所示。
1.2损伤容限与修理容限修理容限指的是两个定量的界限，在复合材料修理中即表述为出现缺陷或损伤后需不需修、能不能修。
复合材料加强筋结构修理
6.2.2 加强筋结构修理对于损伤直径152-203mm的加劲板，提出了五种修补方法。
筋条之间的距离为178mm。
损伤包括筋间蒙皮和筋条的损伤。
对于修补方法的比较：修补工艺的难易程度和结构完整性情况。
第一种修补方法，是将与损伤结构相匹配的预固化补强件原位胶接到损伤部位。
修补中把石膏模置于损伤部位，在帽型筋条损伤部分用纤维带填平。
当然在磨具上要先涂一层脱模剂。
把模具的修补部分密封，保持真空，铺层，涂胶，在结构内外抽真空，用加热器加热到固化温度。
二次固化后，取出石膏模。
另外还需要一个石膏模用于保证筋条的外形。
第二种方法，是用复合泡沫塑料在筋条的损伤部分发泡，形成筋条的内行，而在筋条之间的蒙皮损伤部分用石膏模成形。
在填充泡沫塑料部分的筋条损伤部位铺层，固化，蒙皮损伤修补仍采用二次固化法。
第三种方法与第二种方法相似，只是成形筋条时填充的复合泡沫是预先成形的泡沫塑料块。
外形如果不适合，可以再加填充物加以修正。
在填充物的表面用玻璃/环氧层密封。
预固化填充物和玻璃/环氧层，然后再铺设选用的纤维和树外脂，接着加热，用真空袋加压，固化。
对于特别复杂的几何外形，还需要加一个外形模具。
第四种方法，是用0.5mm厚的薄铝板成型为筋条的内型模。
先在铝模上铺设玻璃/环氧层，用于调整厚度。
接着铺设预先选定的复合材料层，进行加热加压固化。
任何去除成型模，在外表面胶接板弯薄铝件。
如果外形几何形状复杂，需要将复合材料层合件预先成型，预固化，再胶接到损伤部位。
第五种方法，是用机械连接方法。
在损伤区内外两个补强件，补强件的外形要与损伤尺寸相协调。
紧固件用虎克铆钉或“大脚”螺栓。
上述五种修补方法的比较列入下表。
从表中看出，第五种机械修补最容易，使用工具简单，不需要加热加压固化设备。
在四种胶接修补方法中，第三种较好，采用预先成型的填充泡沫塑料块，不需要复杂的工模具。
关于结构完整性方面，主要指每一种登顶修补后强度恢复的程度。
第二，第三种方法用内外两个不补强件，实际上是一种等强度代换，并且搭接长度较长，可以保证胶接强度。
飞机复合材料结构修理总结
飞机复合材料结构修理总结飞机复合材料结构修理是航空维修中的重要工作之一，以下是对飞机复合材料结构修理的总结：1. 仔细评估损伤：在进行复合材料结构修理之前，必须仔细评估损伤的类型、范围和严重程度。
这包括使用适当的检测工具和技术，如超声波探伤或热红外成像，来确定损伤的位置和扩展情况。
2. 选择修复方法：根据损伤的性质和位置，选择适当的修复方法。
修复方法可以包括表面修补、填充修复、层压修复或补强修复等。
选择修复方法时要考虑到结构的强度和刚度要求，以及修理后的重量和性能影响。
3. 准备工作：在进行修理之前，必须对修复区域进行适当的准备工作。
这包括清除损伤区域周围的污垢和残留物，清理表面以确保良好的粘接或结合。
4. 材料选择和制备：选择适当的修复材料，如复合材料补片、粘接剂或填充剂。
材料的选择应考虑到与原材料的兼容性和结构要求的匹配性。
在使用之前，要确保修复材料经过适当的制备，如切割、打磨和涂覆。
5. 修复操作：按照修复方案和操作规程进行修复操作。
这可能涉及到粘接、固化、热处理或压制等步骤。
在操作过程中，要严格控制时间、温度和压力等参数，以确保修复的质量和一致性。
6. 检验和测试：完成修复后，必须进行检验和测试以验证修复的有效性和质量。
这包括使用非破坏性测试方法，如超声波检测或光学显微镜观察，来检查修复区域的完整性和质量。
7. 记录和报告：对修复过程和结果进行记录和报告。
记录包括修复方案、使用的材料和工艺参数，以及检验和测试结果。
这些记录对于后续的维护和审计是必要的。
总而言之，飞机复合材料结构修理需要严格的操作和控制，以确保修复的质量和可靠性。
只有经过合适的评估、选择合适的修复方法、正确准备和操作、进行检验和测试，并记录和报告修复过程，才能有效地修复飞机复合材料结构，并确保飞机的安全和性能。
复合材料结构的损伤与修理
修理程序通 常采用以下 1 : O步 ( ) 出损 伤部 位.通过 肉眼观察 , 打听声等方法 1找 敲 进行初步判 断 . 找出损伤大致部位 .
常见的分层是两层 或两层 以上 的材料层 片间 的分 离. 通 常是 由于复合 材料 构件受到 冲击 , 敷设 , 钻孔 , 紧固件在 织 物及无纬碳纤 维, 玻璃纤维或凯芙拉纤 维增强体 中安 装 或取 出所致 . 制造过程 中不小心带人 的异物也会 引起复合 材 料 的分层 . ( 脱胶 3) 工程 中常 见的是粘接线脱胶 . 通常 发生在 蜂窝芯与蒙 皮之 间 , 蒙皮与次极结构之 间的粘接地带 . 以及
维普资讯
2 o .. o 47
复合材料结构的损伤与修理
蔡 文海 , 金 延 中
( 空军航 空大学 基础部 , 吉林 长春 10 2 ) 30 2
摘 要: 结合航 空装备 结构的修理 , 简要地介绍 了复合材料结构 常见 的损伤类型 , 修理的基本程序 和主要 方法. 关键词 : 复合材料 ;结构 ;损伤 ;修 理
圈
�
( O 修理 的监 控.主要是 指对修理过 的部 位进 行定 1)
索无松 动 , 套管表 面没有 发现 开裂和 纵 向裂 缝 , 断 检查 拉
部位 5 %在钢索本 体 ,另 一部分断在铜套管端头 口尾 端 0
处.
编结接头 , 可用于生产 中. 故 采用新工艺后 . 产品所用各种 直径 的钢索有 19根 . 9 0 有 3根摆脱 了手工 编结 . 占全机 的 8 %. 5 解脱 了笨重的手工劳动 , 提高 了产 品质 量 , 功效 比手
( 编辑 毕 胜)
34 螺 栓 连接 的 加 强 板 .
作者 简介 : 文 海 ( 96 ) 男, 授 , 蔡 14 一 , 教 主要 从 事航 空机械 和相 关力 学
复合材料的维修
• 蒙皮损伤不超过三个铺层的厚度 这种情况，除用胶粘剂填充固化外，还。需在
表面覆盖一外铺层，再恢复表面涂层。见图3-8。
图3-8 不超过三个铺层厚度的永久性修理 42
• 蒙皮损伤超过三个铺层厚度的埋头修理 这种情况可用室温固化湿铺层或预浸料热补的
22
• 嵌入式补片修理（不含蜂窝芯修补） 该方法适用于修理含穿透性或半穿透性损伤较
厚的零部件。修理时需要去掉一部分母体材料，便制 成斜面或台阶面，工艺较复杂，耗时较多，一般在永 久性修理时采用，效果较好。
接头形式有两种：斜削式和阶梯式。 补片材料一般为复合材料单向带，铺层结构与 母体相同，固化形式也有两种：预固化和共固化。
类型：
临时性修理 和 永久性修理
临时性修理也叫外厂紧急修理，这种情况切实可
行的办法是采用金属补片机械连接。
永久性修理业叫返厂修理（或内厂修理），一般
在飞机定检时进行，当损伤比较严重时，应将可拆卸
的部件送到复合材料维修中心进行修理。
3
第二节 修理复合材料结构的设计原则
所有复合材料结构，特别是易受到损伤的部件， 在设计时就应考虑到可修理性、修理技术的可行性、 有效性和经济性。同时，应使修理后的结构强度和刚 度恢复尽可能的高，重量增加尽可能的小，还应恢复 原结构的功能，保持原结构的光滑完整。为此，设计 中应考虑下列修理的设计原则：
7
（3）分层：如层压板分层，面板与蜂窝芯分层等。 （4）脱胶：如胶接面脱胶，层压板脱胶及面板与蜂窝
芯之间脱胶等。 （5）慢性长期损伤：如疲劳裂纹等。 （6）渗水、吸潮损伤。 （7）制造过程产生的损伤，如气孔等。
8
根据损伤的程度和损伤的部位的重要性，可将 复合材料飞机结构的损伤分为三大类：
飞机复合材料结构修理技术
飞机复合材料结构修理技术1 复合材料在飞机上的应用复合材料是由两种或两种以上的不同材料、不同形状、不同性质的物质复合形成的新型材料。
一般由基体材料和增强材料所组成。
复合材料可经设计，即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现了出色的综合性能。
随着玻璃纤维、凯夫拉、碳纤维等复合材料的发展，并且早期复合材料结构的使用预示着复合材料运用的辉煌。
在飞机上翼尖小翼、雷达罩和尾锥上少量玻璃纤维增强塑料的使用标志着飞机设计上复合材料的重新应用。
从那时起复合材料在这些部件上的成功应用导致在每一种新机型上复合材料应用的增加。
波音747使用了超过10000平方英尺表面的复合材料结构。
在过去几年当中先进复合材料技术运用到诸如大翼面板、地板梁等主要结构上[2]。
显而易见对基本复合材料结构和复合材料结构修理技术的理解对航空企业特别是航空维修企业是多么重要。
2 复合材料结构修理技术飞机复合材料的修理目的是最大限度的恢复飞机结构的完整性和安全性，主要修理的效果如何与多种因素有关，如修理后的强度、耐久性、气动平滑度、重量、工作温度、环境因素等[3]，强度主要考虑恢复结构的刚度、静强度和疲劳强度，因此，为了避免修理中出现意外的错误，必须严格按照一定的操作规程进行，一般的修理程序为：找出损伤区域→评估损伤的程度→损伤应力的评估→修理方案设计→修理结构的准备→补丁的制造→补丁的安装→修理后的无损检测。
当今复合材料修理的主要工艺有以下几种：2.1 复合材料的连接和打孔飞机复合材料不同于其他金属或合金材料，由于自身的特点，在修理时容易出现下列问题[4]：复合材料件装配前的钻孔困难，容易磨损钻具，钻孔附近易出现分层现象；复合材料与金属件连接时，由于电位差较大，容易腐蚀金属件；复合材料装配时易造成损伤等，基于这种种原因，必须对打孔和连接工艺做特殊的处理，才能保证复合材料件的安装和修理后的使用安全。
复合材料结构与修理PPT课件
▪ 波音认为复合材料除减重外，还可提供更好的耐 久性，降低使用维护要求，增加未来发展的潜力 和空间。
▪ 主要用材体系为T800/韧性环氧，已在B777完成 验证和使用。
▪ 所上的新技术还包括： ▪ TiGr层板，即碳纤维增强钛板，一种新的超混杂
复合材料，其由Ti箔加上IM6/PEEK相间制成，具 有优异的抗疲劳性能。 ▪ 结构健康监控技术，以光纤系统为传感器，连续 探测损伤，监视结构完整性，预报早期的结构维 护、修理的要求。
53
图3-11 腐蚀控制 54
先进复合材料在飞机上的应用
近30多年欧美民用飞机上复 合材料占整机结构重量的百 分比（不包括支线飞机）
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国内飞机上的复合材料应用情况
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国外民用飞机上的复合材料应用情况
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图3－12先进复合材料在波音737－300上的应用
58
图3－13先进复合材料在波音757上的应用
3
第一章 复合材料的简介
复合材料的定义 材料的形式 纤维增强材料 织物 基体和环氧树脂体系 粘接剂 蜂窝及蜂窝夹芯结构
4
定义
由两种或两种以上的材料组合而成的材 料称之为复合材料。复合材料的范围包括 玻璃纤维增强复合材料、碳纤维/环氧树脂 复合材料、碳/碳复合材料、金属基、陶瓷 基复合材料。
二. 对称 对称是复合材料层合板即为在中轴两边有相同数目的铺 层，且距离中轴相同之处的铺层的方向相同。 例如：（ +45°,0°,0°,90°，－45°/－45°,90°，0°,0°， +45°）是对称层合板。
46
图3-7 铺层方向符号
47
图3-8 拉伸与压缩问题及解决方法 48
夹层结构有以下典型特点：
复合材料的维修
补片材料一般为复合材料单向带，铺层结构与
母体相同，固化形式也有两种：预固化和共固化。
2.根据损伤程度和性能要求分为四种类型
（1）临时性修理（暂时性修理） 这种修理主要针对许可损伤或有时间限制的许可
损伤进行修理或实施保护性措施。可用结构性材料或
非结构性材料，能满足强度要求，并含有装饰性的目
临时性修理 和
永久性修理
临时性修理也叫外厂紧急修理，这种情况切实可
行的办法是采用金属补片机械连接。
永久性修理业叫返厂修理（或内厂修理），一般
在飞机定检时进行，当损伤比较严重时，应将可拆卸 的部件送到复合材料维修中心则
所有复合材料结构，特别是易受到损伤的部件，
办法。
第二章 修理程序
虽说复合材料的修理分类很多，但其具体修理方 法主要就是湿铺贴法和预浸料法（其中有少量的机械 法，如铆接、螺接等）其修理的大体程序基本相似。 第一节 修理程序 具有代表性的较全面的修理程序如下：
——材料识别
——标明损伤区域
——切除损伤材料（如蒙皮、蜂窝芯等） ——切口（坡形或台阶形）打磨或去除表面层 ——干燥修理区域 ——清洁修理区域 ——安装新蜂窝芯（如果损坏了） ——固化蜂窝芯（如果损坏了）
“B级过渡性修理”。
（3）永久性修理
该修理能在飞机寿命期限内，恢复并保持飞机结
构完整性（即要求强度也要求耐久性）的修理方法。 一般可在飞机“C”检完成，其检查时间和检查间隔与 原始部件相同，这种修理也叫“A级损伤允限修理”。 （4）更换部件 损伤严重，无法用修理来恢复其结构的完整性， 即使能修理，但经济不合算，故更换零部件是唯一的
外场条件下这种方法较容易实现，且强度可恢复到
复合材料结构修理常用方法
复合材料结构修理常用方法1. 引言复合材料在航空、汽车、船舶等领域得到越来越广泛的应用，其优异的力学性能和低密度使得复合材料结构成为一些特殊领域的选择。
因为其特点，复合材料在受损后进行修理时需要特殊的考虑。
本文主要讨论在航空领域中的复合材料结构常见的修理方法。
2. 损伤评估和表征在进行复合材料结构修理之前，必须先进行损伤评估和表征。
在损伤表征中，要了解受损部位的尺寸、形状、深度、类型以及受损的程度等信息。
对于损伤的类型，包括裂纹、孔洞、烧穿等，需要进一步分析其性质和影响，以便确定后续修复方案。
3. 常见的修理方法3.1 外补丁法外补丁法是一种在结构中增加补丁的方法。
其主要步骤包括往受损区域周围贴上预制的复合材料片，使用胶水固定住，然后进行碳化处理，接着进行表层处理以及终端加工。
这种方法的优势在于处理时会对整个结构有较小的影响，同时成本和维护工作也较少。
但是在一些情况下，使用外补丁法可能会对结构的流线性产生一定的影响。
3.2 内补丁法内补丁法是一种在复合材料结构内部添加补丁的方法。
首先将受损区域周围挖去一定量的复合材料，并将补丁塞入然后对其进行胶接和热处理。
这种方法需要在深度困难区域内施工，因此通常需要使用专业设备。
在对结构产生影响时，内补丁法表现良好。
3.3 局部替换法局部替换法是一种把受损的结构部件替换为新的构件的方法。
这种方法会更改结构的刚度、质量等结构特征，也会对结构强度产生影响。
通常，该方法仅在不得不对结构进行深刻改变的情况下使用。
3.4 补丁替换法补丁替换法是一种将已损害的叶子或层替换为新的部件的方法。
这种方法通常会影响到结构的刚度，需要对结构进行重新设计。
4. 结论复合材料结构因其特性而得到广泛应用，对其损伤进行的修复需要考虑到结构的几何形状以及其深度和损伤类型。
本文介绍了外补丁法、内补丁法、局部替换法和补丁替换法等常见的修理方法，但根据具体情况仍然需要进行选择和评估。
在选择一种修理方法时，需考虑到其对结构特性的影响，既要保证了结构损伤得到有效修复，又不会对结构力学性能产生负面影响。
复合材料的定义以及修复的方法
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料按一定方式组合而成的新材料，具有综合性能优于单一材料的特点。
复合材料的修复方法可以根据具体情况选择，常见的修复方法包括：1. 补丁修复：将与原材料相似的复合材料片或布贴在损坏区域，使用胶水或树脂将其固定在一起。
2. 粘接修复：使用特殊的胶水或树脂将损坏的复合材料部分粘接在一起，使其恢复原有的结构和性能。
3. 层叠修复：在损坏区域的周围添加多层复合材料，以增加其强度和稳定性。
4. 纤维增强修复：在损坏区域附近添加纤维增强材料，如碳纤维或玻璃纤维，以增加复合材料的强度和耐久性。
5. 热压修复：使用热压机将损坏的复合材料部分与新的复合材料片压合在一起，通过热和压力使其粘接在一起。
6. 焊接修复：对于某些特殊的复合材料，可以使用适当的焊接方法将损坏的部分焊接在一起，使其恢复原有的结构和性能。
需要注意的是，复合材料的修复方法应根据具体情况和材料特性选择，并且修复后的材料可能会有一定的性能损失，因此修复后的复合材料应进行必要的测试和评估，以确保其安全可靠。
复合材料结构修理-6.2 复合材料结构修理方法汇编
注胶修理示意图
其他应用
• 注胶修理也适用于孔边分层和结构边缘部 位的分层、层板的气泡、脱粘等损伤的修 理。
修理步骤
（１）采用准确的无损检测技术，确定脱胶 或分层位置；
（２）在分层区按一定距离钻若干个树脂注 射孔和泄出孔，其深度应恰好到达分层或
脱胶层面； （３）向分层或脱胶区注入树脂，直至从泄
出孔溢出树脂； （４）施加一定压力，加温固化。
胶接方式
• 单搭接 • 双搭接 • 斜接 • 阶梯形搭接
胶接方式
适用范围
• 当被胶接件较薄时，可采用简单的单搭接 或双搭接形式。
• 当被胶接件较厚时，单搭接或双搭接存在 着较大的偏心力矩，宜采用阶梯搭接或斜 接，但工艺复杂，成本高。
胶接破坏模式
（１）被胶接件拉伸（或挤压）破坏 （２）胶层剪切破坏 （３）剥离破坏
第6章 飞机复合材料结构修理
6.2 复合材料结构修理方法
修理方法
• 铺层修理 • 注胶与填胶修理 • 胶接修理和机械 • 连接修理
1.填胶修理
• 填胶修理是将树脂胶或其他填料填充或灌 注到损伤区以恢复其结构完整性的一种修 理方法。
填充修理示例
适用范围
1. 主要应用于表面划痕、凹坑局部蜂窝芯损伤、蒙 皮位置错钻孔、孔尺寸过大等允许损伤的修理和 表面密封
（１）拉伸（或挤压）破坏
• 当被胶接件较薄，胶接强度足够时，被胶 接件易产生拉伸断裂或者挤压失稳破坏。
（２）胶层破坏。
（３）剥离破坏
• 当被胶接件厚度达到一定程度后，搭接长 度与板厚之比又不足够大时，在偏心力矩 的作用下，由于复合材料各铺层层间强度 低，将在接头端部发生剥离破坏（双搭接 也如此）。对于复合材料结构胶接接头来 说，这种破坏不像金属胶接接头那样容易 在胶层上产生剥离（劈开）破坏，而是层 合板在接头端部易产生分层破坏。
飞机夹层结构复合材料零部件的损伤形式及修理方法
常见飞机蜂窝板损伤形式及修理方法航空器复合材料中的蜂窝板是由薄而强的两层面板中间胶接蜂窝材料而成的一种新型复合材料，也称蜂窝层合结构(见图1)。
其面板选材有金属板、玻璃纤维、石英纤维、碳纤维等；夹心材料主要有芳纶、玻璃纤维、铝合金及发泡型结构。
蜂窝可制成不同的形状。
飞机上的蜂窝结构是由耐腐蚀夹心、面板、衬垫、隔板（假梁）、边肋等零件胶合而成。
面板与夹芯之间用胶膜胶接，蜂窝夹芯用芯子胶和耐腐蚀胶根据实际需要形状施加真空压力后加温胶接成型。
图1 蜂窝夹心板结构一、航空复合材料蜂窝结构损伤种类根据航空复合材料蜂窝结构部件在使用过程中可能出现损伤的情况，我们可以大致将胶接蜂窝结构部件的损伤分以下5类：1、表面损伤图2 典型表面凹坑此类损伤一般通过目视检查发现，包括表面擦伤、划伤、局部轻微腐蚀、表面蒙皮裂纹、表面小凹坑和局部轻微压陷等。
这类损伤一般对结构强度不产生明显的削弱。
2、脱胶及分层损伤该损伤是指纤维层与层之间或面板与夹芯之间的树脂失效缺陷，主要通过敲击检查、超声波检测等手段发现。
此类损伤一般不引起结构外观变化，大多是在生产过程中造成的初始缺陷，并在反复使用过程中缺陷不断扩展而导致的。
脱胶或分层面积过大会引起整体复合材料强度的削弱，应及时予以修补。
3、单侧面板损伤这类损伤包括单侧面板局部压陷、破裂或穿孔，一般通过目视检查即可发现。
该类型损伤能使一侧面板和蜂窝夹芯都受到损伤（表面塌陷），对气动性能和结构强度影响较大。
一旦发现该类损伤必须经过修理和检验确认后方能能重新使用。
4、穿透损伤该类型损伤是指蜂窝部件出现穿透性损伤、严重压陷和较大范围的残缺损伤等。
此类损伤对结构性能和强度有严重的影响，根据受损情况立即予以修理或按需更换新件。
5、内部积水该损伤原因主要由于蜂窝结构边缘或蜂窝材料对接边缘密封不严或密封失效，在长期使用过程中由于雨水渗透、油液浸泡以及水汽冷凝而造成蜂窝夹芯出现积水。
虽然一般情况蜂窝内部积水不会造成严重影响；但在冬季日夜气温变化较大的情况下，由于积液结冰膨胀将会会造成复合材料部件内部树脂基体脱胶；同时在积液的长期浸泡下也会使复合材料的树脂基体的胶接强度大幅降低而降低部件的整体性能；特别是各类复合材料制备的舵面、襟翼、翼身整流罩及发动机部件等，均应及时检查其内部蜂窝结构的积水情况并作出相应修理措施。
复合材料汽车零部件的修补方法
复合材料汽车零部件的修补方法复合材料应用于汽车行业最早始于1953年。
55年来，复合材料在汽车行业中的应用保持着持续增长的发展势头，并且这种发展趋势还将继续。
复合材料在汽车行业中的用量之所以会持续增长，是因为它具备了许多优异的性能，如：强度高、重量轻和耐腐蚀。
此外，与铝材和钢材相比，其加工成本更低、设计灵活性更强，且更容易成型。
总之，复合材料是汽车行业替代金属材料的一个很好的可选项。
然而，事实上，汽车制造领域其制作材料并没有完全直接从金属材料转换到复合材料，尤其在大批量生产的汽车方面，复合材料的应用还很有限。
这是因为，有许多和复合材料使用相关的技术问题仍然没有很好地得到解决，其中包括准确的材料定性、生产、油漆、维修、与金属材料的连接以及回收等问题。
尽管近年来世界上复合材料的新材料、新工艺和新技术不断涌现，从而在很大程度上使上述问题得到了改善，促进了复合材料在各类汽车中的广泛应用，但不可否认的是，复合材料在汽车上的广泛应用、特别是在中国汽车行业中真正意义上的广泛应用，仍然存在应用技术方面的各类问题，需要我们去关注、研究、探讨和实践。
对于碰撞受损后的汽车维修，传统上只是简单地将受损变形的车身固定，用加热、机械拉伸的方式进行维修，然后再靠榔头等简单工具调整和修复车身钢板、车门和立柱等的间隙和形状，最后靠腻子、原子灰以及修补漆等使其恢复原貌。
目前，人们对钢板车身的维修已驾轻就熟了。
但随着汽车复合材料在汽车车身上应用的日益广泛，对它的维护修复却开始成为汽车行业新的困惑。
那么，汽车复合材料部件在碰撞受损后，究竟能不能修复？如果可以，怎么进行修复？经修复后的车身能否恢复到受损前的状态？对于这些问题，答案是明确的：目前，在汽车上所使用的复合材料部件都是可以修复的，而且完全能达到受损前的状态。
之所以会得出这样的结论，是因为在过去的若干年中，维修汽车复合材料所用的粘结剂等产品已得到了极大的改进，维修的工艺技术也日臻成熟。
复合材料—复合材料的修复(航空材料)
(3) 热黏结修理 在这种修理中，首先清除已破坏铺层，将新的修补层用共固化修补，以得到一个
气动埋头修理。 优点：具有恢复原有形状及保持光滑气动外形的能力，可以剪裁成任意尺寸、任意蒙 皮厚度和纤维方向； 缺点：环氧树脂体需要冷藏，许多情况下固化需要热源和压力源。
2. 修理的方法
➢ 热修补 ➢ 用湿法完成先进复合材料结构的热黏合修理时温度为93-110℃，121℃或177
复ห้องสมุดไป่ตู้材料的修复
复合材料的修复
1. 修理的类型
➢（1）螺接修理 将预固化复合材料补片或铝补片铆接或螺接在破损区的这种用紧固件连接修理的方法
称为螺接修理。 优点：可以快速作临时性的修理； 缺点：有时候找不到通向部件或层合板后面的通道，不能使受压部位回复到修理钱的强 度。 ➢（2）冷黏结 将预固化的补片粘结在破损的表面的修理方法称为冷粘结修理。 优点：在正确的条件下，它可作为一种非常快捷的永久性修理； 缺点：需要手头有足够数量的一定厚度、一定铺层方向、一定直径和形状的补片，切不 能用于大面积的修理。
℃也可接受。结构维修手册为每个部件提供了修理数据，并规定了应用范围以 及最大尺寸。 ➢ 常用的维修工具：电热毯，电炉或者热压罐。 ➢ 冷修补 ➢ 使用湿法铺层材料的冷修补是在室温到66 ℃下进行的。为了加速树脂的固化时 间，允许使用电热毯、加热灯或者热空气烘箱。
复合材料结构修理技术探究
复合材料结构修理技术探究一、引言复合材料是由两种或两种以上材料组合而成的材料，其具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域得到广泛应用。
然而，复合材料的结构在使用中可能会出现损伤或破裂，因此研究复合材料结构修理技术具有重要意义。
二、复合材料结构修理技术的分类复合材料结构修理技术主要分为表面修理和内部修理两类。
1. 表面修理表面修理主要针对复合材料表面的划痕、磨损等轻微损伤进行修复。
常见的表面修理方法包括填补、喷涂和维修补丁等。
其中，填补方法是将填料填充到损伤处，然后研磨至平整；喷涂方法是将修补材料喷涂在损伤处，形成一层保护涂层；维修补丁方法是将预先制备好的复合材料片贴合在损伤处，然后进行固化。
2. 内部修理内部修理主要针对复合材料结构的内部损伤，如层间剥离、孔洞等进行修复。
常见的内部修理方法包括注射、层间填充和增强等。
其中，注射方法是将修补材料注入到损伤处，填补空隙；层间填充方法是将填料填充在层间剥离的区域，增强结构的粘接强度；增强方法是在损伤处增加补强材料，提高结构的强度和刚度。
三、复合材料结构修理技术的研究进展随着复合材料在各个领域的广泛应用，复合材料结构修理技术也得到了迅速发展。
目前，研究人员主要关注以下几个方面的内容：1. 修理材料的研究修理材料是复合材料结构修复的关键。
目前，研究人员正在开发各种适用于不同损伤类型的修复材料，包括填料、胶粘剂、增强材料等。
研究中重点考虑修复材料与复合材料的相容性、粘接强度和耐久性等性能。
2. 修理工艺的研究修理工艺是实施复合材料结构修复的关键步骤。
研究人员通过对修理工艺的优化，提高修复效果和修复速度。
例如，采用自动化设备进行修复，能够实现高精度和高效率的修复。
另外，还有研究人员探索新型的修理工艺，如激光修复技术、电弧修复技术等。
3. 修理性能的评估方法修理性能的评估是判断修复效果的重要指标。
研究人员正在研究各种评估方法，包括力学性能测试、热性能测试和耐久性测试等。
复合材料结构的修理方法
复合材料结构的修理方法
林金赐
【期刊名称】《洪都科技》
【年(卷),期】1991(000)001
【摘要】全世界先进复合材料的消耗量大约2500万磅,用于制造零部件的费用达1.5亿美元.(年增长率16％)。
尽管先进复合材料总量的60％用于航空工业,然而由于技术上的原因,飞机上只用10～20％的复合材料。
复合材料使用的进展比人们预期的要缓慢得多。
问题在于对损坏的复合材料结构缺乏相应的修理技术。
与热固性复合材料相比。
【总页数】3页(P47-48,F003)
【作者】林金赐
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】V267.46
【相关文献】
1.直升机复合材料结构修理方法与验证技术的思考 [J], 裴煜彤;赵帅;
2.航空复合材料结构修理方法 [J], 孙雨辰;季佳佳;冯蕴雯
3.直升机复合材料结构修理方法与验证技术研究 [J], 许大援
4.直升机复合材料结构修理方法与验证技术的思考 [J], 裴煜彤;赵帅
5.短纤维橡胶复合材料结构一性能关系理论研究现状──I短纤维橡胶复合材料结构参数的表征 [J], 张立群;周彦豪;耿海萍;钱百年;瞿雄伟;陈松
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冷修理
• 在室温下固化的修理又称为冷修理。冷修 理应用于受力不大、不重要的复合材料结 构修理。有的时候，冷修理也采用加热固 化，但通常加热温度不超过１５０F，加热 的主要目的是为了缩短树脂的固化时间。 注意，冷修理不能用在高应力区和主要结 构件的修理上。
热修理
• 非室温固化的加热固化修理又称为热修理。 通常加热的温度有２００～２３０F、２５ ０F和３５０F三种。其中２００～２３０F 温度适用于采用湿铺层料的修理，２５０F 和３５０F两种温度适用于采用预浸料的修 理。通常，复合材料主要结构都采用热修 理。热修理能够恢复原结构符合适航要求 的强度。采用热修理时，修理用的材料要 与所取固化的温度相适应。
5.机械连接修理
• 机械连接修理（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌ
是指在损伤结构表面采用螺栓或铆钉固定 一外部加强补片，使损伤结构遭到破坏的 载荷传递路线得以重新恢复的一种修理方 法。机械连接修理一般用于层合板的损伤 修理，加强补片与被连接件的结合面常用 同时涂胶黏剂胶接。
副翼复合材料层合板修理方案
修理工作流程
4. 胶接连接修理
• 复合材料结构修理多数采用胶接修理，胶接修理 适用于薄件或者较薄件的修理。广义的胶接连接 修理包括前面所述的铺层修理、注胶和填胶修理 等。这里介绍相对狭义的胶接连接修理。胶接连 接修理是指对一个构件因损坏断裂成两个部分或 者原来胶接连接的构件之间出现脱胶损伤，以特 定的连接形式，通过胶粘剂，使之连接成一体， 恢复其功能的修理方法。有的情况下，胶接修理 还需与机械连接修理一起对损伤实施修理。
第6章 飞机复合材料结构修理
6.2 复合材料结构修理方法
修理方法
• • • • 铺层修理 注胶与填胶修理 胶接修理和机械 连接修理
1.填胶修理
• 填胶修理是将树脂胶或其他填料填充或灌 注到损伤区以恢复其结构完整性的一种修 理方法。
填充修理示例
适用范围
1. 主要应用于表面划痕、凹坑局部蜂窝芯损伤、蒙 皮位置错钻孔、孔尺寸过大等允许损伤的修理和 表面密封 2. 可用于装饰性结构和受载较小的蜂窝夹层结构修 理。在受载较小的蜂窝夹层板上采用填充、灌注 修理可以提高面板稳定性和密封损伤区，防止湿 气的渗入以及损伤的进一步扩大。 3. 对连接孔的损伤，如孔变形或摩擦损伤，紧固件 孔位置钻偏，或者孔尺寸过大，一般情况下可采 用填胶修理，然后重新钻孔。
胶接方式
• • • • 单搭接 双搭接 斜接 阶梯形搭接
胶接方式
适用范围
• 当被胶接件较薄时，可采用简单的单搭接 或双搭接形式。 • 当被胶接件较厚时，单搭接或双搭接存在 着较大的偏心力矩，宜采用阶梯搭接或斜 接破坏 （２）胶层剪切破坏 （３）剥离破坏
2。注胶修理
• 注胶修理是指对层合板结构和夹芯结构的小面积 的内部分层或脱胶损伤，采用注射的方法将流动 性和渗透性好的低黏度树脂直接注入到分层或脱 粘区域，并使之固化粘合的一种修理方法。对于 层合板出现的小面积的分层损伤，通常在分层损 伤边缘至少钻两个小孔，分别作注射孔和通气孔 （出胶孔）。这些孔要通到分层损伤处。如果这 些孔没有通到损伤层，树脂便不能注入到损伤区； 孔太深了，则会使原来没有损伤的部位人为地造 成新的损伤。这两种情况都达不到预期的修理效 果。
修理方法决定因素
• 复合材料结构的修理是否采用热修理，采用哪种温度，除 了取决于原结构是采用什么样的温度固化制造的，还要考 虑到损伤的程度和范围、结构的重要性以及修理方法。如 果原结构采用２５０“固化制造，原则上修理时就应采用 ２５０”固化的热修理，绝不能采用３５０“固化修理。 如果原结构采用３５０”固化制造，原则上修理时也应采 用３５０“固化的热修理。但是，如果损伤较小或者临时 性修理，就可采用低于原固化温度的温度固化修理。在飞 机结构修理手册中提供的修理方案中有允许采用低于原固 化温度修理的案例。如波音某型飞机结构修理手册５７章 对副翼及副翼配平片的蒙皮修理。
3.铺层修理法
• 铺层修理法是指清除损伤后，采用湿铺层 或预浸料实施铺层修理，经封装后，在室 温下或者加热到某一温度实施固化的修理 方法。 • 铺层修理是复合材料结构修理方法中最重 要和最具有代表性的修理方法。复合材料 结构超出允许损伤的可修理损伤绝大多数 需采用铺层修理法实施结构修理。
封装
• 封装是指在完成铺层工序之后，采用一些 辅助材料，如分离膜、吸胶透气布等，并 且根据需要铺放均压板、电热毯（Ｅｌｅ ｃｔｒｉｃＨｅａｔＢｌａｎｋｅｔ）、 透气棉毡等，然后用真空袋（Ｖａｃｕｕ ｍＢａｇ）或真空袋薄膜将铺层修理处密 封起来，这是为抽真空、加热固化作准备 的一个工序。
（１）拉伸（或挤压）破坏
• 当被胶接件较薄，胶接强度足够时，被胶 接件易产生拉伸断裂或者挤压失稳破坏。
（２）胶层剪切破坏
• 双搭接连接易产生胶接面剪切破坏。
（３）剥离破坏
• 当被胶接件厚度达到一定程度后，搭接长 度与板厚之比又不足够大时，在偏心力矩 的作用下，由于复合材料各铺层层间强度 低，将在接头端部发生剥离破坏（双搭接 也如此）。对于复合材料结构胶接接头来 说，这种破坏不像金属胶接接头那样容易 在胶层上产生剥离（劈开）破坏，而是层 合板在接头端部易产生分层破坏。
注胶修理示意图
其他应用
• 注胶修理也适用于孔边分层和结构边缘部 位的分层、层板的气泡、脱粘等损伤的修 理。
修理步骤
（１）采用准确的无损检测技术，确定脱胶 或分层位置； （２）在分层区按一定距离钻若干个树脂注 射孔和泄出孔，其深度应恰好到达分层或 脱胶层面； （３）向分层或脱胶区注入树脂，直至从泄 出孔溢出树脂； （４）施加一定压力，加温固化。