复合材料典型结构层压板加筋板蜂窝结构修理

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➢ 热固化:中温固化(120oC)、高温固化( 180oC及以上 )
永久性修理 注意:修理材料在修理中应与其要求的固化温度一致
1、机械连接修理:
材料:补片、密封剂、连接件 工艺:
➢ 修理区准备 ➢ 制备补片 ➢ 均匀涂抹密封剂(修理区表面和补片胶接表面,足够填满补片 同修理表面和连接件间的间隙) ➢ 将补片放在修理区,用连接件固定 ➢ 擦去多余密封剂,室温固化 ➢ 用溶剂清洁修理区 ➢ 喷漆
第八章 复合材料典型结构修理
❖ 典型结构修理 层压板、加筋板、蜂窝结构
❖ 维修案例
层压板结构修理方法:机械连接、胶接等
纯层压板仅用在小结构件、蜂窝夹芯结构件边缘及连接处
胶接修理:按固化温度分
➢ 室温固化:清除损伤后,湿铺贴,室温下固化(可适当加热来减
少固化时间) 临时性修理(要定期检查) 永久性修理(不能用在高应力区、高温工作区和主要结构件(恢复原 结构强度和耐久性能力有限))
5、室温湿铺贴修理
适用:损伤严重 材料:室温固化胶粘剂、
补强用层压板 工艺: ➢ 修理区准备 ➢ 水膜连续实验 ➢ 干燥修理区 ➢ 配制层压树脂 ➢ 准备湿铺层并铺放 ➢ 用真空袋加压固化 ➢ 拆除真空袋 ➢ 检查修理质量 ➢ 喷漆
6、预浸料热胶接修理
适用:损伤严重
材料:碳纤维单向带或织布预浸料、玻璃织布预浸料、热固化胶膜
9、铺层修理 注意事项: 干法修理:预浸料和胶膜(待到室温 、佩戴干净手套) 湿法修理:制作湿铺层(称量好树脂和固化剂,通常将固化
剂倒入树脂,充分搅拌3~5分钟…….) 湿法冷修理有四种铺层方案(ABCD)
湿法冷修理(非穿透)
斜坡打磨 有时需泡沫粘结剂封闭蜂窝开口
湿法冷修理(非穿透)
台阶打磨 有时需泡沫粘结剂封闭蜂窝开口
8、层压板结构紧固件孔损伤修理
➢ 用砂纸沿孔周边打磨至少25mm/1in范围 ➢ 用溶剂清洗孔内外 ➢ 干燥 ➢ 将一支撑板粘结在孔下表面 ➢ 准备树脂和纤维混合物填料 ➢ 将混合物填入孔中 ➢ 用刮铲使填料光滑,擦掉多余树脂 ➢ 在孔上面铺设1~2层同材料铺层 (湿铺设)(增加孔强度) ➢ 真空袋固化 ➢ 移去真空袋 ➢ 重新钻孔
永久性修理:室温固化胶糊填平
材料:双组分环氧类糊状胶粘剂、 环氧树脂加适量固化剂和填料配制的混合剂
工艺:
➢ 修理区准备 ➢ 干燥修理区 ➢ 配制胶粘剂 ➢ 将混合剂填补缺损区,固化 ➢ 打磨修理区至原有外形 ➢ 用溶剂清洁修理区 ➢ 喷漆
2)适用:穿透表面第一层铺层
临时性修理:贴快速胶带等 永久性修理:室温固化湿铺层修理
蜂窝夹芯结构具体修理原则和要求
➢ 清除损伤的形状、制作的蜂窝芯塞、铺层补片都尽量用圆形 ➢ 蜂窝芯塞方向同原夹芯结构一致 ➢ 蜂窝夹芯件侧面用泡沫填充剂密封(防止水分和化学溶剂渗入) ➢ 对带配重的舵面,修理后检查重量平衡 ➢ 对活动零件的间隙尺寸要符合规定(不能妨碍零件活动) ➢ 蜂窝夹芯件不能直接使用紧固件(承受集中载荷能力差)
加筋板结构修理
加筋板(蒙皮和壁板):承受较大载荷
损伤:蒙皮分层、筋条与蒙皮脱粘
1、分层修理
材料:密封剂、连接件
工艺:
➢ 超声波探伤仪检查损伤区 ➢ 确定并标识内部分层 ➢ 根据分层区形状,确定紧固孔位置 ➢ 钻紧固孔 ➢ 清洁修理区 ➢ 安装连接件,用密封剂密封 ➢ 喷漆
2、筋条脱粘修理
材料:室温固化胶粘剂、密封剂、连接件 工艺:
蒸汽脱脂:主要用于清除表面油脂。
底部加热,顶部绕有水冷容器,对多脂物有较高溶解性的清洁液蒸发,蒸汽在冷蜂窝 芯上凝结形成带有污染物的溶液并滴落,而后为更纯的凝结溶液代替。一直进行到蜂 窝过热不再凝结蒸汽为止。
2)冷修理较高的蜂窝芯时,可将几块蜂窝叠起来 ➢ 切两块一样的蜂窝 ➢ 剪一块略大的纤维织布 ➢ 刮布使胶粘剂浸渍纤维织布 ➢ 用纤维织布把两块蜂窝连起
A区:若温度立即降低,检查设备并确定是否替换 B区:若停止固化,重新修理 C区:无损检测修理区域,确定是否有缺陷 D区:可以接受,但按规定检查 注:温度异常——若凝胶或不确定修理质量,重新修理
压力异常——若有压力降低,重新修理
8、检查和修整 检查蜂窝粘结情况,轻轻打磨芯塞端面(平整光滑 并高度达标)
6、封装
铺放顺序
芯塞修理区外周 均放3个热电偶
注意事项:
➢ 封装材料的铺放顺序 ➢ 芯塞厚 0.5in:只外面电热毯,外面修理区至少2个热电偶 ➢ 芯塞厚 > 0.5in:
o 可两面接近时,两面都铺电热毯,外面修理区2个热电偶, 内部修理中心1个热电偶 o 仅外面接近,外面电热毯,至少2个热电偶在孔中
➢ 热电偶探头要用胶带固定 ➢ 电热毯比修理区大2.0in ➢ 真空袋薄膜同粘封条压紧
7、固化芯塞
➢ 室温固化:不重要结构
可加温加快固化(温度不超过150OF)
➢ 加温固化:
200~230OF、250OF、350OF
固化分区:根据各时间段温度异常对修理质量的影响划分
凝胶:颗粒大小在1 埃到10埃之间的混合 物。高分子溶液和某 些溶胶,在适当的条 件下,整个体系会转 变成一种弹性的、半 固体状态的、稠厚物 质,失去流动性。这 种现象称为胶凝作用, 所形成的产物叫做凝 胶或冻胶。
注:镶接——蜂窝芯比原蜂窝高1mm(后续打磨)、芯塞的芯条方向同原蜂窝一致
2、填充修理:灌注树脂或混合物
适用:对强度要求不高的部位 特点:简单易行,但易造成局部应力集中,导致疲劳强度降低
蜂窝夹芯件修理流程
蜂窝夹芯件修理标准工艺
1、清除水分(比层合板更易积水)
内部积水(最好用电热毯) 较大或不好铺设真空袋的结构件(可用烘箱)
湿法冷修理(非穿透)
薄蒙皮
10、检查和修整
打磨表面,无损检测(范围为修理区外2in)
9、层压板边缘分层损伤修理
➢ 检查损伤区,确定损伤程度 ➢ 清理及干燥修理区 ➢ 贴胶带保护非修理区 ➢ 将树脂注入分层区(用注射器等)
(可将契子插入分层,以便树脂注射, 注射完移去) ➢ 在上下分层面放隔离布和均压板,用 胶带固定 ➢ 夹紧铺层(“C”形夹等) ➢ 固化(无需抽真空加压) ➢ 移去“C”形夹、均压板等 ➢ 打磨多余的树脂
3、打磨
➢ 用保护带盖住被打磨以外的区域 ➢ 相邻轮廓线间距:湿铺层冷修理(0.5in或1.5in)
预浸料热修理(必须0.5in) ➢ 非气动敏感区可台阶打磨;气动敏感区用斜坡打磨 ➢ 对于外部有保护层的,在铺层区域外要有一个只去除保护层的区
域 ➢ 不能用清洁剂清除漆层
4、清洁 5、制作并安装蜂窝芯
➢ 超声波探伤仪检查损伤区 ➢ 确定并标识脱粘区 ➢ 根据脱粘区大小,确定紧固孔位置 ➢ 钻紧固孔 ➢ 清洁修理区 ➢ 安装连接件,用胶粘剂/密封剂密封 ➢ 喷漆
蜂窝结构修理 上下面板通过胶膜/胶粘剂与蜂窝相连
常见损伤:
o 面板分层(冲击、粘接失效) o 板芯脱粘(声振、高温、潮湿) o 面板损伤(蒙皮裂纹是蜂窝内部出现积水的根本原因) o 凹坑(压缩强度不够、弯矩过大导致压缩损伤、外来物冲击)
材料:
➢ 原铺层单一材料: • 用原材料纤维(尤其对于碳纤维) • 修理层数同损伤层数
➢ 不同材料原铺层: • 一层玻璃纤维:一层玻璃纤维 • 一层芳纶纤维:一层玻璃纤维 • 一层碳纤维:两层玻璃纤维
3、用附加补强层修理细小损伤
适用:损伤比2更深更长 材料:高强玻璃织布浸渍低粘度环氧树脂胶粘剂
工艺:
➢ 修理区准备

➢ 水膜连续实验

➢ 干燥修理区

➢ 配制胶粘剂
➢ 将胶粘剂填补缺损区,固化
➢ 打磨修理区至原有外形
➢ 配制Fra Baidu bibliotek压树脂
➢ 准备湿铺层并铺放
➢ 放真空袋固化(可能需加热)
拆除真空袋和加热设备(若加热) 检查修理质量 喷漆
注:修理铺层须大过填平区每边0.5in
4、胶接预固化补片修理
适用:损伤比2更深更长 材料:室温固化胶粘剂/热固化胶膜、补强用层压板 工艺: ➢ 修理区准备 ➢ 水膜连续实验 ➢ 干燥修理区 ➢ 配制胶粘剂(对室温固化) ➢ 将胶粘剂填补缺损区 ➢ 准备预固化补片并粘贴固化 ➢ 拆除真空袋和加热设备(对于热固化) ➢ 检查修理质量 ➢ 喷漆
工艺: ➢ 修理区准备 ➢ 水膜连续实验 ➢ 干燥修理区 ➢ 准备胶膜并铺放 ➢ 准备预浸料铺层并铺放 ➢ 用真空袋加压固化 ➢ 拆除真空袋 ➢ 检查修理质量 ➢ 喷漆
7、边缘损伤
与其它最大不同:修补铺层应超过部件原来的尺寸,待修补完成后再修 剪成原来的尺寸。 ➢ 打磨(层数大于六时正反两面),在最大斜削层上再向外砂磨1.5in ➢ 吸尘、用溶剂清洗并干燥 ➢ 准备预浸料,剪下依铺层顺序放在清洁表面上 ➢ 在待修补层表面涂上树脂 ➢ 预浸料铺层,并用修理工具或压力板加压,清除内部气穴 ➢ 加上泄流层及吸气层等固化 ➢ 移去加压工具、泄流层等 ➢ 打磨去除多余树脂,按原切割线修剪成原来形状 ➢ 检查修理质量
o 液压油等侵蚀 o 热损伤等
损伤类型同构件所在区域关系密切
损伤评估(制定修理方案的首要任务)
综合考虑以下情况: ➢ 部件类型、损伤数量、损伤位置、损伤面积、损伤程度
修理遵循原则
➢ 对常见损伤可查阅修理手册 ➢ 查不到的:
• 修理单位制定修理方案,报生产厂家批准和适航当局批准 • 报生产厂家,由生产厂家制定并经适航当局批准
2、清除损伤
➢ 根据损伤形状选用切除工具 ➢ 尽量使用导向装置 ➢ 切除蒙皮损伤后要修整边缘,即导圆
(切口形状:圆角矩形、圆形、椭圆型等) ➢ 若切除蜂窝芯,则切除形状同蒙皮切口 ➢ 切除的蜂窝须超出目视损伤范围至少0.5in ➢ 切除碳纤维复合材料时,不能用电动马达(X)作动力源
(粉尘进入电机会造成短路损坏电机)
2、室温固化修理细小损伤
1)适用:浅表性损伤
o 只造成表面铺层破损(如划痕、擦伤、刮伤、边缘缺损等) o 未穿透表面第一层铺层 o 面积小于1in2
临时性修理:
o 贴快速胶带或其它相当材料 o 记录损伤位置 o 确保粘结带状态完好(可满足400个飞行小时间隔或更换更勤) o 5000个飞行小时内完成永久性修理
修理用胶粘剂
糊状胶粘剂、层压树脂、低黏度胶粘剂(应用最广泛)
蜂窝芯修理方法
1、镶接修理:替换蜂窝芯
➢ 对合镶接(放入切口)
• 冷修理时,芯塞尺寸同切口,芯塞外表面和切口内表面涂树脂胶 • 热修理时,芯塞尺寸比切口小0.05in,芯塞外圆周包裹泡沫胶膜
➢ 挤压镶接(挤压进切口)
芯塞尺寸比切口大1~3格(最大0.4in),芯塞比原蜂窝密两个等级
来(两部分方向一致)(在 它们上面施加压力并固化) ➢ 清洁并烘干,放进切口
3)A320手册规定: 热修理时
➢ 原始蜂窝高度10 mm——切除更换 ➢ 原始蜂窝高度10 mm
• 上下蒙皮都可接近:切除更换,上下铺设真空袋、电热毯 (结构件受热均匀) • 单面接近:切除更换受损部分蜂窝(以免传热不均影响修理 质量) 注意:要使用专用泡沫胶粘剂
10、层压板内部分层
➢ 用甲基丁酮或丙酮清除分层区周围污物 ➢ 标出注射孔位置,用钻头钻孔(达到分层处) ➢ 选用正确的修理树脂,调制后装入干净注射器中 ➢ 将混合树脂注入一个钻孔,直到树脂从另外一个钻孔溢出 ➢ 把分离膜等放在修理区上,用加压钳或重物加压 ➢ 固化 ➢ 移去加压钳、分离膜等 ➢ 用砂纸磨去多余树脂并打磨平整 ➢ 检查气穴
蜂窝结构面板层间分层 注: 临时性修理方法、会增加重量、主操纵面不采用、不能恢复原强度且会变脆
11、舱口盖角、边缘外表面织布层剥离损伤修理
➢ 检查损伤区,确定损伤程度 ➢ 贴胶带标识修理区 ➢ 去除剥离层(用刀片)(超过剥离损伤25mm以上) ➢ 砂纸打磨去除的区域 ➢ 清理及干燥修理区 ➢ 配制树脂,将树脂涂于修理区(用刮刀) ➢ 用相同织布粘在涂有树脂的损伤表面 ➢ 放分离布、吸胶布,用胶带固定 ➢ 真空袋固化 ➢ 移去真空袋等 ➢ 切去多余织布,打磨多余树脂 ➢ 喷漆
1)冷修理不高的蜂窝芯时, 可直接替换成新的
替换步骤:
➢ 测量切口深度和直径 ➢ 切一个比测量高度高1mm的蜂窝(固化时收缩、打磨需要) ➢ 清洁蜂窝芯(清洁剂中浸泡60秒或蒸汽脱脂4次每次30秒) ➢ 干燥蜂窝芯 ➢ 切口底部铺放一层含胶粘剂的玻璃纤维或碳纤维织布(填充层) ➢ 蜂窝芯四周涂添加了稠密剂的胶粘剂,放入 ➢ 在芯塞上加重物施压;若是曲面,须真空袋加热加压固化
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