เอกสารประกอบการทำงานขั้นสูง (（ⅸ）): ซ่อมแผงคอมโพสิต

1, แพทช์ซ่อมพันธะ

โครงสร้างลำตัวและปีกของเครื่องบินรุ่นใหม่ทำจากลามิเนตแข็งเสริมด้วยคานตามแนวยาวหรือติดตั้งร่วมกัน ลามิเนตแข็งเหล่านี้มีชั้นมากกว่าแผงของโครงสร้างแซนวิชรังผึ้ง เทคนิคการซ่อมแซมที่ประทับตราสำหรับโครงสร้างลามิเนตที่เป็นของแข็งนั้นคล้ายคลึงกับเส้นใยแก้วKevlar®และคาร์บอนไฟเบอร์ แต่มีความแตกต่างเล็กน้อย

การซ่อมแซมที่ประทับตราสามารถทำได้ด้วยการซ่อมแซมขั้นตอนหรือโดยทั่วไปด้วยการซ่อมแซมรอย (ซ่อมแซมเรียว) มุมของการตัดเส้นรอบวงมักจะมีขนาดเล็กเพื่อบรรเทาภาระเข้าไปในข้อต่อและป้องกันการหลบหนีของกาว สิ่งนี้แปลเป็นอัตราส่วนความหนาต่อความยาว 1:10 ถึง 1:70 เนื่องจากการตรวจสอบการซ่อมแซมที่ถูกผูกมัดนั้นเป็นเรื่องยากการซ่อมแซมที่ถูกผูกมัดจึงจำเป็นต้องมีความมุ่งมั่นในการควบคุมคุณภาพสูงกว่าบุคลากรที่ได้รับการฝึกฝนและความสะอาดกว่าการซ่อมแซม

จากมุมมองการถ่ายโอนโหลดข้อต่อที่ฝังอยู่นั้นมีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากช่วยลดความเยื้องศูนย์โดยการจัดแนวเพลาตัวเมียให้เข้ากับเพลาที่เป็นกลางของแพทช์อย่างใกล้ชิด อย่างไรก็ตามการกำหนดค่านี้มีข้อเสียจำนวนหนึ่งเมื่อทำการบูรณะ

ขั้นแรกต้องกำจัดวัสดุที่ไวต่อเสียงจำนวนมากเพื่อรักษามุมเรียวเล็ก ๆ

ประการที่สองเลเยอร์ทดแทนจะต้องวางอย่างแม่นยำและวางไว้ในตะเข็บซ่อม

ประการที่สามการบ่มของชั้นทดแทนอาจส่งผลให้ความแข็งแรงลดลงอย่างมีนัยสำคัญหากไม่ได้รับการรักษาในหม้อนึ่งความดัน

ประการที่สี่กาวจะติดอยู่ที่ด้านล่างของข้อต่อสร้างสายพันธะที่ไม่สม่ำเสมอ สิ่งนี้สามารถบรรเทาได้ด้วยชุดของขั้นตอนเล็ก ๆ เพื่อประมาณมุมเส้นรอบวง

ด้วยเหตุผลเหล่านี้เว้นแต่ว่าชิ้นส่วนจะถูกโหลดเบา ๆ การซ่อมแซมประเภทนี้มักจะดำเนินการในสถานที่ซ่อมแซมซึ่งสามารถแทรกชิ้นส่วนลงในหม้อนึ่งความดันซึ่งสามารถทำให้ชิ้นส่วนที่แข็งแกร่งเท่ากับส่วนเดิม

มีวิธีการซ่อมแซมที่แตกต่างกันหลายวิธีสำหรับลามิเนตที่เป็นของแข็ง แพตช์สามารถได้รับการรักษาล่วงหน้าแล้วผูกมัดรองกับวัสดุหลัก วิธีนี้ใกล้เคียงกับการซ่อมแซมสลักเกลียว ดังที่แสดงในรูปที่ 64 prepreg สามารถทำเป็นแพตช์แล้วร่วมรักษาได้ในเวลาเดียวกันกับกาว แพตช์ยังสามารถซ่อมแซมได้โดยใช้เลเยอร์ lay-up เปียก วงจรการบ่มอาจแตกต่างกันไปตามระยะเวลาการบ่มอุณหภูมิและความดันบ่มเพิ่มจำนวนชุดค่าผสมที่เป็นไปได้

รูปที่ 64: แพตช์ที่ผ่านการรักษาล่วงหน้าสามารถถูกผูกมัดเป็นครั้งที่สองกับสารตั้งต้นหลัก

2, ซ่อมแผงคอมโพสิต bevelled

ขั้นตอนที่ 1: การตรวจสอบความเสียหายและการสำรวจ

ขนาดและความลึกของความเสียหายที่จะซ่อมแซมจะต้องวัดได้อย่างถูกต้องโดยใช้เทคนิคการประเมินแบบไม่ทำลาย (NDE) ที่เหมาะสม สามารถใช้เทคนิค NDE ที่หลากหลายสำหรับการตรวจสอบความเสียหายของโครงสร้างคอมโพสิต เทคนิคที่ง่ายที่สุดคือการตรวจสอบด้วยสายตาซึ่งการฟอกสีฟันเนื่องจากการแยกหรือการแคร็กเรซิ่นในคอมโพสิตโปร่งแสงเช่นแก้วโพลีสเตอร์และลามิเนตเอสเตอร์ไวนิลแก้วสามารถใช้เพื่อระบุพื้นที่ของความเสียหาย

การตรวจสอบด้วยสายตาไม่ใช่เทคนิคที่แม่นยำเนื่องจากดวงตาที่ไม่สามารถตรวจพบได้ทั้งหมดไม่สามารถตรวจพบได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเสียหายที่ซ่อนอยู่ด้วยสีความเสียหายที่อยู่ใต้พื้นผิวและความเสียหายในคอมโพสิตที่ไม่โปร่งใสเช่นคาร์บอนไฟเบอร์และอะรามิดลามิเนต เทคนิคยอดนิยมคือการทดสอบการแตะซึ่งวัตถุที่มีน้ำหนักเบาเช่นเหรียญหรือค้อนใช้เพื่อค้นหาความเสียหาย ประโยชน์หลักของการทดสอบการแตะคือมันง่ายและสามารถใช้ในการตรวจสอบพื้นที่ขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปแล้วการทดสอบการแตะจะใช้ในการตรวจจับความเสียหายจากการหลอมละลายใกล้กับพื้นผิว แต่จะมีความน่าเชื่อถือน้อยลงเนื่องจากการ delamination อยู่ที่ระดับความลึกใต้พื้นผิว การทดสอบการแตะกรวยไม่มีประโยชน์สำหรับการตรวจจับความเสียหายประเภทอื่น ๆ เช่นรอยแตกเรซินและเส้นใยที่หัก

เทคนิค NDE ขั้นสูงเพิ่มเติมสำหรับการตรวจจับคอมโพสิตคือการทดสอบอิมพีแดนซ์การถ่ายภาพรังสีเอกซ์เรย์เทอร์โมกราฟฟีและอัลตร้าซาวด์ ของเทคนิคเหล่านี้อัลตร้าซาวด์เป็นเนื้อหาที่แม่นยำที่สุดและใช้งานได้จริงและมักจะใช้ในการวัดความเสียหาย อัลตร้าซาวด์สามารถใช้ในการตรวจจับชั้นเล็ก ๆ ที่อยู่ใต้พื้นผิวซึ่งแตกต่างจากการตรวจสอบด้วยสายตาและการทดสอบการเคาะ

ขั้นตอนที่ 2: ถอดวัสดุที่เสียหาย

เมื่อมีการกำหนดขอบเขตของพื้นที่ที่เสียหายที่จะซ่อมแซมแล้วจะต้องลบลามิเนตที่เสียหายจะต้องถูกลบออก ขอบของแหล่งลามิเนตแหล่งเสียงจะถูกเรียวเป็นมุมตื้น อัตราส่วนความลาดชันเรียวหรือที่เรียกว่ามุมเส้นรอบวงควรน้อยกว่า 12: 1 (<5°) to minimise shear strain along the bondline after repairing the patch. The shallow angle also compensates for some errors in process and other operational variables that may reduce patch adhesion. As shown in Figure 65.

รูปที่ 65: บอร์ดลามิเนตของแข็งแพทช์แบบฝังตัว

ขั้นตอนที่ 3: การเตรียมพื้นผิว

ลามิเนตใกล้กับพื้นที่ฝังตัวควรถูกขัดด้วยกระดาษทรายเบา ๆ แล้วฝุ่นและสารปนเปื้อนควรถูกกำจัดออกไป ขอแนะนำว่าหากพื้นที่ฝังตัวได้รับการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมเป็นระยะเวลานานควรทำความสะอาดด้วยตัวทำละลายเพื่อกำจัดการปนเปื้อน

ขั้นตอนที่ 4: การขึ้นรูป/เครื่องมือฟิล์ม

จำเป็นต้องมีแผ่นรองรับที่เข้มงวดพร้อมรูปทรงดั้งเดิมของโครงสร้างคอมโพสิตเพื่อให้แน่ใจว่าการซ่อมแซมมีรูปทรงเรขาคณิตเหมือนกับโครงสร้างโดยรอบ

ขั้นตอนที่ 5: การเคลือบ

โดยทั่วไปแล้วการซ่อมแซมลามิเนตจะทำโดยใช้ลำดับน้อยที่สุดของแท่งที่มีความต้องการแบบ ply ในขณะที่การซ่อมแซมนี้เป็นที่ยอมรับได้ แต่ก็สร้างพื้นที่ที่มีเรซินที่ค่อนข้างอ่อนแอที่ขอบของแต่ละชั้นที่ส่วนต่อประสานการซ่อมแซม ความหนาสูงสุดลำดับการเคลือบด้วยชั้นแรกซึ่งเป็นชั้นแรกของผ้าเสริมที่ครอบคลุมพื้นที่ทำงานอย่างสมบูรณ์ทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งขึ้น มันเป็นไปตามคำแนะนำ SRM ของผู้ผลิต

การเลือกวัสดุเสริมแรงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าการซ่อมแซมมีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอมรับได้ ผ้าหรือเทปเสริมแรงควรจะเหมือนกับวัสดุเสริมที่ใช้ในคอมโพสิตดั้งเดิม

การวางแนวเส้นใยของเลเยอร์เสริมแรงภายในไม้อัดซ่อมควรตรงกับไม้อัดส่วนเดิมเพื่อให้คุณสมบัติเชิงกลของการซ่อมแซมนั้นใกล้เคียงที่สุดกับวัสดุดั้งเดิม

3, การซ่อมแซมขอบด้านข้างของปีกและพื้นที่เปลี่ยนผ่าน

ขอบต่อท้ายของปีกของแผงควบคุมมีความไวต่อความเสียหายมาก การลาก 4 นิ้วมีความเสี่ยงโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อการกระแทกและการจัดการพื้นดินรวมถึงการโจมตีด้วยฟ้าผ่า การซ่อมแซมอาจเป็นเรื่องยากในพื้นที่นี้เนื่องจากการเสริมแรงขอบและการต่อท้ายอาจเกี่ยวข้อง การซ่อมแซมแกนรังผึ้งบนขอบหรือแผงที่เสียหายนั้นคล้ายคลึงกับการซ่อมแซมที่ต้องการการเปลี่ยนแกนและโครงสร้างรังผึ้งแซนวิชที่เสียหายที่กล่าวถึงในส่วนการซ่อมแซมหนึ่งหรือทั้งสองแผง มีการตรวจสอบความเสียหายเลเยอร์ที่เสียหายและคอร์จะถูกลบออกชิ้นส่วนจะถูกทำให้แห้งแกนใหม่ถูกติดตั้งชั้นซ่อมจะถูกนำไปใช้หายและตรวจสอบหลังจากซ่อมแซม การซ่อมแซมขอบร่องรอยปีกทั่วไปแสดงในรูปที่ 66

รูปที่ 66: การซ่อมแซมขอบด้านหน้าของปีก

4, ซ่อมโดยการฉีดเรซิ่น

การซ่อมแซมการฉีดเรซิ่นใช้สำหรับลามิเนตที่เป็นของแข็งของการก่อสร้างแสงที่มีความเสียหายเล็กน้อยเนื่องจากการปนเปื้อน มีการเจาะสองรูที่ด้านนอกของพื้นที่ delamination และเรซินความหนืดต่ำจะถูกฉีดเข้าไปในหลุมใดหลุมหนึ่งจนกว่าเรซิ่นจะไหลออกมาจากรูอื่น การซ่อมแซมการฉีดเรซิ่นบางครั้งใช้ในโครงสร้างแซนวิชรังผึ้งเพื่อซ่อมแซมแผงควบคุม ข้อเสียของวิธีการฉีดเรซิ่นคือเป็นการยากที่จะกำจัดความชื้นออกจากพื้นที่ที่เสียหายเนื่องจากเส้นใยถูกตัดออกเนื่องจากการขุดเจาะทำให้ยากต่อการฉีดเรซินอย่างสมบูรณ์ดังแสดงในรูปที่ 67

รูปที่ 67: ซ่อมแซมโดยการฉีดเรซิ่น

ที่จะดำเนินการต่อ

แหล่งที่มา "Composites Frontier" เว็บไซต์สาธารณะ