جزوه کامپوزیت های پیشرفته (Ⅷ): پخت مواد کامپوزیت و تعمیر ساندویچ لانه زنبوری کامپوزیت

1 پخت مواد کامپوزیت

چرخه های پخت چرخه هایی از زمان، دما و فشار هستند که برای پخت سیستم های رزین ترموست یا پیش آغشته سازی استفاده می شوند. پخت و پز تعمیر به اندازه پخت مواد اصلی مهم است. بر خلاف تعمیرات فلزی که مواد پیش ساخته هستند، تعمیرات کامپوزیت نیازمند تکنسین ها برای ساخت مواد است. این شامل تمام عملکردهای ذخیره سازی، پردازش و کنترل کیفیت می شود. چرخه بازسازی برای تعمیر و نگهداری هواپیما با ذخیره سازی مواد آغاز می شود. موادی که به طور نامناسب ذخیره شده اند، قبل از استفاده برای ترمیم شروع به درمان می کنند. همه زمان ها، دماها و الزامات باید رعایت و مستند شوند. برای تعیین چرخه تعمیر صحیح قطعه مورد تعمیر، به کتابچه راهنمای تعمیرات سازه هواپیما مراجعه کنید.

1.1 پخت در دمای اتاق

پخت در دمای اتاق از نظر صرفه جویی در انرژی و قابلیت حمل بسیار سودمند است. تعمیرات لایه‌برداری مرطوب{1}}در دمای اتاق، استحکام یا دوام قطعه اصلی 250 ℉ (121 درجه) یا 350 ℉ (176.67 درجه) را بازیابی نمی‌کند و معمولاً برای تعمیرات لایه‌برداری مرطوب فایبرگلاس-در اجزای غیر بحرانی استفاده می‌شود. تعمیرات پخت شده در دمای اتاق را می توان با گرم کردن تسریع کرد. حداکثر عملکرد در 150 ℉ (65.56 درجه) به دست می آید. از کیسه خلاء می توان برای یکپارچه سازی لمینت استفاده کرد و مسیری برای خروج هوا و مواد فرار فراهم کرد.

1.2 پخت در دمای بالا

تمام پیش آغشته ها با استفاده از چرخه های دمای بالا پخت می شوند. برخی از تعمیرات لایه مرطوب از چرخه های پخت بالا برای افزایش استحکام تعمیر و سرعت بخشیدن به فرآیند پخت استفاده می کنند. کوره های پخت و باندرهای داغ از کیسه های خلاء برای تثبیت لمینت و ایجاد مسیری برای خروج هوا و مواد فرار استفاده می کنند. اتوکلاوها از خلاء و فشار مثبت برای تثبیت لمینت استفاده می کنند و مسیری را برای خروج هوا و مواد فرار فراهم می کنند. اکثر هیترها از کنترل های کامپیوتری قابل برنامه ریزی برای اجرای چرخه درمان استفاده می کنند. اپراتور می تواند از منوی چرخه های درمانی موجود انتخاب کند یا برنامه خود را بنویسد.

ترموکوپل ها در نزدیکی تعمیر قرار می گیرند و بازخورد دما را به واحد گرمایش ارائه می دهند. دمای پخت معمولی برای کامپوزیت ها 250 ℉ (121 درجه) یا 350 درجه سانتیگراد (176.67 درجه) است. دمای بخش بزرگی که در اجاق یا اتوکلاو پخته می شود ممکن است با دمای اجاق یا اتوکلاو در طول چرخه پخت متفاوت باشد زیرا مانند یک هیت سینک عمل می کنند. دمای قطعه بیشترین اهمیت را برای پخت مناسب دارد، بنابراین ترموکوپل هایی برای نظارت و کنترل دمای قطعه روی قطعه قرار می گیرند. کاوشگر دمای هوای آون یا اتوکلاو که برای اندازه گیری دمای اجاق گاز یا اتوکلاو استفاده می شود، همیشه دستگاه قابل اعتمادی برای تعیین دمای پخت قطعه نیست. اگر قطعه یا ابزار به عنوان یک هیت سینک عمل می کند، دمای فر و دمای قطعه می تواند بسیار متفاوت باشد.

چرخه پخت در دمای بالا حداقل از سه قسمت تشکیل شده است.

-گرم کردن:واحد گرمایش در دمای تنظیم شده، معمولا بین 3℉ (-16.1 درجه) و 5℉ (-15 درجه) در دقیقه گرم می شود.

-برگزاری:واحد گرمایش دما را برای مدت زمان از پیش تعیین شده حفظ می کند.

-خنک کننده:واحد گرمایش در دمای تنظیم شده خنک می شود. دمای خنک کننده معمولاً زیر 5 درجه در دقیقه است. هنگامی که واحد گرمایش به زیر 125 ℉ می رسد، می توان قطعه را جدا کرد. هنگام پخت قطعات با اتوکلاو، حتما قبل از باز کردن درب، فشار داخل اتوکلاو را کاهش دهید. همانطور که در شکل 53 نشان داده شده است.

شکل 53: فرآیند پخت اتوکلاو

فرآیند پخت با اعمال گرما و فشار به لمینت انجام می شود. با افزایش دما، رزین شروع به نرم شدن و جاری شدن می کند. در دماهای پایین تر، واکنش بسیار کمی رخ می دهد. هر گونه آلاینده فرار مانند هوا یا آب در این مدت با خلاء از لمینت استخراج می شود. لمینت با اعمال فشار، معمولاً خلاء (فشار اتمسفر) فشرده می شود. اتوکلاو فشار اضافی اعمال می کند، معمولاً 50{5}}100 psi با نزدیک شدن دما به دمای پخت نهایی، سرعت واکنش به طور قابل توجهی افزایش می یابد و رزین شروع به سخت شدن ژل می کند. نگه داشتن در زمان پخت نهایی به رزین اجازه می دهد تا عمل آوری را به پایان برساند و خواص ساختاری مورد نظر را به دست آورد.

2 تعمیر ساندویچ لانه زنبوری کامپوزیت

بخش بزرگی از اجزای مرکب فعلی هوافضا به ساختارهای ساندویچی سبک آسیب‌دیده-می‌آیند. از آنجایی که سازه های ساندویچی سازه های باندی با پانل های نازک هستند، آسیب های وارده به سازه های ساندویچی معمولا با باندینگ ترمیم می شوند.

تعمیر سازه های لانه زنبوری ساندویچی از تکنیک های مشابه با رایج ترین مواد پانل مانند الیاف شیشه، فیبر کربن و Kevlar® استفاده می کند. کولار معمولا با الیاف شیشه تعمیر می شود. همانطور که در شکل 54 نشان داده شده است.

شکل 54: تعمیر معمولی سازه های ساندویچی لانه زنبوری

2.1 طبقه بندی خسارت

تعمیرات کوتاه مدت-می‌تواند الزامات قدرت را برآورده کند، اما توسط زمان یا چرخه پرواز محدود می‌شود. در پایان عمر تعمیر، تعمیر باید حذف و جایگزین شود. تعمیرات موقت ممکن است استحکام مورد نیاز قطعه را بازیابی کند. با این حال، این تعمیر دوام مورد نیاز قطعه را باز نمی‌گرداند. بنابراین فواصل یا روش های بازرسی متفاوتی دارد. تعمیر دائمی تعمیری است که استحکام و دوام مورد نیاز قطعه را بازیابی می کند. تعمیر دارای همان روش ها و فواصل بازرسی قطعه اصلی است.

2.2 میکرو آسیب به هسته های پشته ساختار ساندویچی (بسته بندی و تعمیر گلدان)

تعمیر کپسوله را می توان برای ترمیم آسیب ساختارهای لانه زنبوری ساندویچی کمتر از 0.5 اینچ استفاده کرد. مواد لانه زنبوری را می توان در جای خود رها کرد یا برداشت و با یک ترکیب گلدانی پر کرد تا مقداری استحکام را بازیابی کند. تعمیرات کپسوله استحکام کامل قطعه را باز نمی گرداند.

ترکیب گلدان معمولاً یک شیشه عایق پر از اپوکسی، میکروکره های فنلی یا پلاستیکی، پنبه، مخلوط کن یا مواد دیگر است. از کامپوزیت گلدان می توان به عنوان پرکننده لبه های ترمیم کننده تزئینی و پانل های پوست نیز استفاده کرد. همچنین از ترکیب گلدانی در پانل های لانه زنبوری لمینت شده به عنوان نقطه سختی برای پیچ و مهره استفاده می شود. کامپوزیت گلدانی سنگین تر از هسته اصلی است که ممکن است بر تعادل کنترل پرواز تأثیر بگذارد. وزن تعمیر باید محاسبه شود و با محدودیت وزن کنترل پرواز و تعادل مشخص شده توسط SRM مقایسه شود.

2.3 آسیب به یک یا هر دو پانل جانبی که نیاز به تعویض و تعمیر دارد

توجه: مراحل زیر فقط برای مرجع هستند و نباید به طور مستقیم برای همه روش‌های تعمیر قابل اجرا در نظر گرفته شوند.

مرحله 1: بررسی آسیب دیدگی

لمینت های نازک را می توان به صورت بصری بررسی کرد و برای تعیین آسیب، ضربه کوبه ای را آزمایش کرد. ورقه‌های ضخیم‌تر به روش‌های NDI عمیق‌تری مانند بازرسی اولتراسونیک همانطور که در شکل 55 نشان داده شده است، نیاز دارند. وجود آب، روغن، سوخت، کثیفی یا سایر مواد خارجی که در مجاورت آسیب وارد شده است را بررسی کنید. آب را می توان با اشعه ایکس، نور پس زمینه، یا آشکارساز رطوبت تشخیص داد.

شکل 55: تکنیک تست ناک اوت

مرحله 2: آب را از منطقه آسیب دیده حذف کنید

قبل از اینکه بتوان قطعه را تعمیر کرد، باید آب از هسته لانه زنبوری خارج شود. همانطور که در شکل 56 نشان داده شده است، اگر آب حذف نشود، در طول چرخه پخت با دمای بالا می جوشد و پانل هسته را منبسط می کند و آسیب بیشتری ایجاد می کند. آب موجود در هسته لانه زنبوری نیز می تواند در دماهای پایین در ارتفاعات بالا یخ بزند که می تواند باعث کنده شدن پانل ها شود.

شکل 56: روش بسته بندی خلاء برای خشک کردن قطعات

مرحله 3: حذف آسیب

ناحیه آسیب دیده روی قسمت را به شکل صاف با گوشه های گرد یا به شکل گرد یا بیضی برش دهید. به لایه ها، هسته ها یا مواد اطراف آسیب نخورده آسیب ندهید. اگر هسته نیز آسیب دیده است، هسته را به همان کانتور پوست هسته برش دهید. همانطور که در شکل 57 نشان داده شده است.

شکل 57: حذف آسیب هسته

مرحله 4: از پیش تنظیم منطقه آسیب دیده

از یک سنباده دیسکی نرم یا سنباده پد چرخشی برای سنباده زدن اطراف آسیب تمیز شده با یک نوار یکنواخت استفاده کنید. برخی از تولید کنندگان نسبت مخروطی مانند 1:40 را تعیین می کنند، در حالی که برخی دیگر فاصله مخروطی را مشخص می کنند، مانند همپوشانی 1 اینچی از فاصله مخروطی موجود برای هر لایه. پوشش بیرونی، از جمله پوشش رسانا را در ناحیه ای حداقل 1 اینچ بزرگتر از حاشیه مخروطی بردارید. تمام ماسه و گرد و غبار را با هوای فشرده خشک و یک هوور پاک کنید. محل آسیب دیده را با یک پارچه تمیز مرطوب شده با حلال مجاز تمیز کنید. همانطور که در شکل 58 نشان داده شده است.

شکل 58: سنباده کاری محل تعمیر

مرحله 5: هسته لانه زنبوری (لایه مرطوب) را نصب کنید

هسته جایگزین را با چاقو برش دهید. شاخه های هسته باید از نوع، درجه و کیفیت هسته اصلی باشند. سلول های هسته باید در جهتی مشابه با لانه زنبوری مواد اطراف قرار گیرند. دوشاخه ها باید به طول مناسب بریده شوند و با یک پاک کننده تایید شده با حلال تمیز شوند.

برای تعمیرات لایه‌برداری مرطوب، دو لایه پارچه بافته شده مناسب برای سطح داخلی پوست سالم برش دهید. لایه های پارچه را با رزین آغشته کرده و در سوراخ قرار دهید. از ترکیب تزریقی در اطراف هسته استفاده کنید و آن را در سوراخ قرار دهید. برای تعمیرات پیش آغشته، یک تکه فیلم چسب را متناسب با سوراخ برش دهید و از چسب فوم در اطراف انسداد استفاده کنید. پلاگین باید کناره های سوراخ را لمس کند. هسته اصلی انسداد را با مواد اولیه اولیه تراز کنید. ناحیه مورد نظر را با کیسه جاروبرقی تعمیر کنید و هسته جایگزین را با استفاده از اجاق، اتوکلاو یا پتوی داغ خشک کنید. تعمیر لایه مرطوب ممکن است در دمای اتاق تا 150 درجه سانتیگراد (65.56 درجه) پخت شود. تعمیرات پیش پرگ باید در دمای 250 ℉ (121 درجه) یا 350 ℉ (176.67 درجه) پخت شود. به طور معمول، هسته‌های جایگزین در یک چرخه جداگانه پخت می‌شوند تا اینکه{16}}همراه با پچ درمان شوند. پس از عمل آوری، انسداد باید همسطح با ناحیه اطراف سمباده شود. این در شکل 59 نشان داده شده است.

شکل 59: جایگزینی هسته

مرحله 6: لایه های تعمیر را آماده و نصب کنید

برای اطلاع از مواد صحیح تعمیر و تعداد لایه های مورد نیاز برای تعمیر به دفترچه راهنمای تعمیر مراجعه کنید. به طور معمول، یک لایه بیشتر از نصب اولیه نصب کنید. ضخامت لایه را به اندازه و جهت درست برش دهید. ضخامت لایه تعمیری باید در همان جهت لایه اصلی در حال تعمیر نصب شود. لایه را با رزین آغشته کنید تا{4}}تعمیرات لایه‌برداری مرطوب یا مواد پشتی را از پیش آغشته بردارید. لایه‌ها معمولاً با استفاده از حداقل layup first taper layup ترتیب می‌شوند. همانطور که در شکل 60 نشان داده شده است.

شکل 60: نصب پچ

مرحله 7: تعمیر کیسه های جاروبرقی

هنگامی که مواد روسازی در جای خود قرار گرفتند، از نصب کیسه خلاء برای حذف هوا استفاده کنید و تعمیر را تحت فشار قرار دهید تا خشک شود. برای دستورالعمل های نصب کیسه خلاء به شکل 61 مراجعه کنید.

شکل 61: درمان با خلاء

مرحله 8: درمان تعمیر

در طول چرخه تعمیر مورد نظر تعمیر کنید. تعمیر روسازی مرطوب را می توان در دمای اتاق درمان کرد. برای تسریع عمل آوری می توان دما را تا 150 درجه سانتیگراد (65.56 درجه) افزایش داد. تعمیرات Prepreg باید در طول چرخه درمان بالا درمان شوند. اجزای خارج شده از هواپیما برای تعمیر می توانند در یک اتاق گرم، اجاق گاز یا اتوکلاو همانطور که در شکل 62 نشان داده شده است پخت شوند. پتوهای گرم شده برای تعمیرات در هواپیما استفاده می شوند.

پس از پخت، مواد محصور شده را بردارید و تعمیر را بررسی کنید. ترمیم باید عاری از حفره ها، تاول ها، و نواحی افزایش یا از دست دادن رزین باشد. وصله تعمیری را به آرامی با کاغذ سنباده سنباده بزنید تا سطح صافی داشته باشید که به الیاف آسیبی وارد نشود. اعمال سطح و پوشش رسانا (مقاوم در برابر امواج نور).

شکل 62: تعمیر پخته شده

مرحله 9: ارسال{1}}بازرسی تعمیر

معمولاً برای بازرسی ضخامت تعمیر از بازرسی چشمی، ضربه ای یا اولتراسونیک استفاده می شود. در صورت مشاهده نقص، پچ تعمیر شده حذف می شود. این در شکل 63 نشان داده شده است.

شکل 63: بررسی پس از تعمیر

اگر پنل کنترل پرواز تعمیر شده است، یک بررسی تعادلی انجام دهید و مطمئن شوید که پنل کنترل پرواز تعمیر شده در محدوده SRM قرار دارد. اگر این کار را انجام ندهید ممکن است باعث ایجاد پچ پچ کنترل پرواز و به خطر افتادن ایمنی پرواز شود.

ادامه دارد

منبع وب سایت عمومی "کامپوزیت مرز".