I. Meleg préselés
A forró préselési eljárás során az anyagot kemencében az olvadékhőmérséklet feletti hőmérsékletre (340-430 fok, vagyis 645-805℉) melegítik, gyorsan (1-10 s) az öntőformába szállítják, sajtolják, majd megszilárdulnak és lehűtik nyomás alatt 4 kPa, {3}. Ahogy a 42. ábrán látható, a gyártás során a présformázó szerszám általában acél- vagy alumíniumszerkezet konvex{17}}konkáv kombinációja. A prototípuskészítési folyamatban azonban olyan anyagokat is fel lehet használni, mint a gumi, fa, fenol stb. A teljes öntőforma szobahőmérsékleten tartható a formázási-szilárdítási ciklus alatt. A forró formák (120-200 fok, vagy 250-390 ℉) használata azonban lehetővé teszi a hűtési sebesség szabályozását (elkerüli az alkatrészek vetemedését és szabályozza a félkristályos hőre lágyuló prepregek, például a PEEK és a polifenilén-szulfid morfológiáját), és meghosszabbítja a formázási ablakot és elősegíti a jobb fektetést.
42. ábra: Melegsajtoló berendezés
Ennek a módszernek a fő hátránya, hogy a prés csak egy irányba fejt ki nyomást, ami megnehezíti az összetett formájú (pl. gyöngyök, zárt sarkok) vagy közel -függőleges támasztékú alkatrészek gyártását. Mivel a komplett formakészlet hőmérsékletét nem kell minden alkatrésznél ciklusba állítani, így préseléssel 10 perc és 2 óra közötti gyors prototípuskészítési idő érhető el.
II. Hőelem (szonda)
A hőelem (TC) egy termoelektromos eszköz, amelyet a hőmérséklet pontos mérésére használnak. Csatlakoztatható egy egyszerű hőmérséklet-leolvasó eszközhöz vagy egy hőkapcsolóhoz, sütőhöz vagy más típusú szabályozóhoz a hő szabályozása érdekében. A TC egyetlen vezetékből vagy két különböző fémből készült vezetékből áll, és a vezetékek egyik vége össze van kötve. A fűtött csatlakozó elektromos áramot hoz létre, amelyet egy TC-monitor hőmérséklet-leolvasássá alakít át. Válasszon olyan vezetéktípust (J vagy K) és csatlakozótípust, amely kompatibilis a helyi hőmérséklet-ellenőrző berendezésekkel (termikus csatlakozók, sütők, autoklávok stb.). A TC vezetékek különböző típusú szigetelt berendezésekhez csatlakoztathatók; ellenőrizze a gyártó termék adatlapját, hogy a szigetelés képes-e ellenállni a legmagasabb kötési hőmérsékletnek. A teflon szigetelésű huzal általában 390 ℉ (198,89 fok) és az alatti hőkezelésre alkalmas; magasabb hőmérsékleten poliimid (Kapton) szigetelt vezetéket kell használni.
III. Hőelem elrendezés
A hőelemek elhelyezése a javítási folyamat során kritikus fontosságú a megfelelő kikeményedési hőmérséklet eléréséhez. Általánosságban elmondható, hogy a hőmérséklet-szabályozásra használt hőelemeket a lehető legközelebb kell elhelyezni a javítóanyaghoz anélkül, hogy beágyaznák őket a javítóanyagba vagy bemélyedéseket hoznának létre a javítási folyamat során. Megfelelően melegen vagy hidegen is el kell helyezni őket, hogy biztosítsák az anyag megfelelő kikeményítését, de ne legyenek kitéve olyan túlzott hőmérsékletnek, amely ronthatja az anyag szerkezeti tulajdonságait. A hőelemeket a lehető legközelebb kell elhelyezni a megfigyelendő területhez. A hőelemek használatakor a következő lépéseket kell végrehajtani.
-Legalább három hőelem a fűtési ciklus figyeléséhez.
-Helyezze el a hőelemeket a tapasz közepe közelébe, ha elő-kikeményedett tapaszokat köt össze.
-A vezérlő hőelemek egy alacsony hőmérsékleten (200 F (93,33 fok) vagy ennél alacsonyabb) együtt kikeményített tapasz közepén helyezkedhetnek el, feltéve, hogy egy vékony fémlemez tetejére helyezik őket, hogy megakadályozzák a hőelemek benyomódását a tapaszba. Ez lehetővé teszi a tapasz hőmérsékletének pontosabb szabályozását.
-A javítófolt köré szerelt hőelemeket körülbelül 0,5'-re kell elhelyezni a ragasztóvonal szélétől.
-Helyezze el a kiömlött szalagot a hőelem hegyei alá és fölé, hogy megóvja azokat a gyanta kiömlésével, és megóvja a vezérlőegységet a rövidzárlattól.
-Ne helyezzen hőelemet a vákuumnyílások alá, mert a nyomás károsíthatja a vezetékeket, és téves leolvasást okozhat.
-Ne helyezzen hőelem vezetékeket a hőátadó takaró tápvezetékek mellé vagy keresztbe, nehogy a mágneses fluxusvezetékek téves hőmérsékleti értékeket okozzanak.
-Ne helyezzen semmilyen szabályozó hőelemet a fűtőtakaró két- hüvelykes átfedésébe, hogy megakadályozza, hogy a vezérlő megpróbálja kompenzálni az alacsonyabb hőmérsékletet.
-Mindig tartsa lazán a hőelem vezetékeit a vákuumzsák alatt, nehogy a hőelem kihúzódjon a megfigyelési területről a vákuum alkalmazása során.
IV. A javítási terület hőfelügyelete
A maximális szerkezeti ragasztott kompozit javítások elérése érdekében elengedhetetlen, hogy ezek az anyagok az ajánlott hőmérsékleti tartományon belül térjenek ki. A megfelelő hőmérsékleten történő kikeményedés elmulasztása gyenge foltokat vagy ragasztott felületeket eredményezhet, és a javítás üzem közbeni meghibásodását eredményezheti. A javítás telepítése előtt hőmérést kell végezni a megfelelő és egyenletes hőmérséklet elérése érdekében. A hőfelmérés meghatározza a fűtési és szigetelési követelményeket, valamint a TC elhelyezését a javítási területen. A hőmérések különösen hasznosak a fűtési módszerek meghatározásához (meleg levegő modulok, hőlámpák, hőpaplan módszerek és monitoring követelmények, ahol radiátorok vannak a javítási területen). Minden típusú fűtési módszert tesztelni kell, hogy elkerüljük a helyreállítási terület alul-, túl- vagy egyenetlen melegítését.
V. Hőmérsékletváltozások a javítási területen
A helyreállítási területen tapasztalható hőmérséklet-változásoknak számos oka lehet. Ezek közül a legfõbb az anyag típusa, az anyag vastagsága és a helyreállítási terület mögöttes szerkezete. Ezen okok miatt fontos megérteni a javítandó terület szerkezeti összetételét. A helyreállítási területen található alépítmények elvezetik a hőt a helyreállítási területről, így közvetlenül a szerkezet felett hideg folt keletkezik. A vékony felületek gyorsan felmelegednek, és könnyen túlmelegedhetnek. A vastagabb felületek lassabban veszik fel a hőt, és hosszabb ideig tart az áztatási hőmérséklet elérése. A hőmérések azonosíthatják ezeket a problémás területeket, és lehetővé teszik a technikus számára a hő- és szigetelési beállítások kialakítását, amelyek szükségesek a javítási terület egyenletes felmelegítéséhez.
VI. Hőmérések
A hőmérési folyamat során próbálja azonosítani a lehetséges meleg és hideg területeket a javítási területen. Ideiglenesen helyezzen fel egy azonos anyagú és vastagságú tapaszt, több hőelemet, fűtőtakarót és egy vákuumzacskót a javítási területre. Melegítse fel a területet, és jegyezze fel a hőelem hőmérsékletét, miután a hőmérséklet stabilizálódott. Ha a hőelem hőmérséklete több mint 10 fokkal eltér az átlagos hőmérséklettől, szigetelést kell hozzáadni. A hosszú sávokkal és bordákkal ellátott területek alacsonyabb hőmérsékletet jeleznek, mint a folt közepe, mivel hűtőbordákként működnek. Helyezzen szigetelést ezekre a területekre a hőmérséklet növelése érdekében. Ahogy a 43. ábra mutatja.
43. ábra: Hőmérési jelmagyarázat
VII. Megoldások a hőelvezetési problémákra
A javítási területen további szigetelés helyezhető el. Ez a szigetelés túlnyúlhat a javítási területen, hogy minimalizálja a hő elvezetését. A szellőzőszelep anyaga és az üvegszálas kendő jól működik, akár a vákuumzsák tetején vagy belsejében, akár a szerkezet hozzáférhető hátoldalán. Tegyen több szigetelést a hideg területeken és kevesebbet a meleg területeken. Ha hozzáfér a javítási terület hátuljához, további fűtőtakarókat helyezhet el oda, hogy egyenletesebben melegítse fel a javítási területet.
VIII. A fedőbevonat típusai
A száraz szövetet a nedves{0}}felrakási folyamat során gyantával impregnálják. A gyantarendszert a javítás előtt összekeverik. Fektesse a javítást egy szövetdarabra, és impregnálja az anyagot gyantával. A szövet impregnálása után a javítórétegeket levágják, egymásra rakják a megfelelő fektetési irányban-, és zsákokkal becsomagolják. A nedves fektetési-javításokat gyakran üvegszállal használják nem-szerkezeti alkalmazásokhoz. A szénszálas és kevlar® száraz szövetek nedvesen{9}} lerakott gyantarendszerekkel is használhatók. Sok gyantarendszert szobahőmérsékleten nedves fektetésekkel térhálósítanak,{11}}amit könnyű befejezni, és az anyag szobahőmérsékleten hosszú ideig tárolható. A szobahőmérsékletű-nedves{14}}rétegezés hátránya, hogy nem állítja vissza az eredeti szerkezetek és alkatrészek szilárdságát és tartósságát, amelyeket a gyártási folyamat során 250 ℉ (121 fok) vagy 350 ℉ (176,67 fok) hőmérsékleten kötöttek ki. Néhány nedves rétegű gyanta javított tulajdonságokkal rendelkezik a magas hőmérsékleten történő kikeményítés révén. Általában a nedves réteganyagok tulajdonságai alacsonyabbak, mint a prepregeké.
Az epoxigyantákat használat előtt le kell hűteni. Ez megakadályozza az epoxi károsodását. A tartályokon található címkék jelzik az egyes alkatrészek megfelelő tárolási hőmérsékletét. A legtöbb epoxigyanta tipikus tárolási hőmérséklete 40 ℉ (4,4 fok) és 80 ℉ (26,67 fok) között van. Egyes gyantarendszereket 40℉ (4,4 fok) alatt kell tárolni.
IX. Prepreg
A prepreg anyagok a gyártási folyamat során gyantával impregnált szövetek vagy szalagok. A gyantarendszert összekeverték, és a térhálósodás B szakaszában van. A prepreget 0℉ (-17,78 fok) alatti fagyasztóban tárolják, hogy megakadályozzák a gyanta további kikeményedését. Az anyagot általában egy tekercsre helyezik, a hátlap pedig az anyag egyik oldalára kerül, hogy a prepregek ne tapadjanak össze. Ez a prepreg ragadós és hajlamos más rétegekhez tapadni a halmozás során. Ki kell venni a prepreget a fagyasztóból, és hagyni kell az anyagot felolvadni, ami egy teljes tekercs esetén akár 8 órát is igénybe vehet. Tárolja a prepreget lezárt, nedvességálló tasakban. Ne nyissa ki ezeket a zacskókat, amíg az anyag teljesen fel nem olvad, nehogy az anyag nedvességgel szennyeződjön.
Miután az anyagot felolvasztották, egymásra rakták és eltávolították a hordozóanyagról, vágja fel javítórétegekre, rakja egymásra a megfelelő fektetési -irányban és vákuumozza le. Felrakáskor ne felejtse el eltávolítani a hátlapot. A prepreget magasabb kikeményedési ciklusban kell kikeményíteni; a leggyakoribb hőmérséklet 250 ℉ (121 fok) és 350 ℉ (176,67 fok). Melegsajtoló tartályok, kemencék és forró kötőanyagok használhatók a prepregek keményítésére.
Ha az alkatrész több réteg prepregből készül, a kikeményedés azért szükséges, mert nagy mennyiségű levegő fog beszorulni az egyes prepreg rétegek közé. Távolítsa el ezt a beszorult levegőt úgy, hogy a prepreget perforált elválasztó fóliával és légáteresztő réteggel vonja be, és helyezzen fel egy vákuumzacskót. Vákuumot 10-15 percig szobahőmérsékleten. Jellemzően az első réteg tömörített rétegelt lemezt a szerszámfelületre viszik fel, és az eljárást 3 vagy 5 rétegenként megismétlik, a prepreg vastagságától és az alkatrész alakjától függően.
Tárolja a prepreg-et, a filmragasztót és a habragasztót fagyasztóban 0℉ (-17,78 fok) alatti hőmérsékleten. Ha ezeket az anyagokat szállítani kell, helyezze őket speciális szárazjéggel töltött tartályokba. A fagyasztó nem lehet automatikus leolvasztó típusú; az automatikus leolvasztási ciklus időszakonként felmelegíti a fagyasztó belsejét, ami csökkentheti a tárolási időt és lemerítheti a kompozit anyag megengedett gyári idejét. A fagyasztóknak 0℉ (-17,78 fok) vagy az alatti hőmérsékletet kell tartaniuk; a legtöbb otthoni fagyasztó megfelel ennek a szabványnak. A nagyméretű fagyasztók nagy kapacitású hűtőtárolókhoz használhatók. Ha kevés a felhasználás, elegendő lehet egy dobozos fagyasztó. A fagyasztók lamináló- és ragasztóanyagok tárolására szolgálnak, és 40 ℉ (4,4 fok) közelében kell őket tartani. Ahogy a 44. ábra mutatja.
A nem térhálósított prepregeknek időkorlátja van a tárolásra és a felhasználásra. A prepregek alacsony hőmérsékleten való tárolásának maximális időtartamát eltarthatósági időnek nevezzük, és ez jellemzően 6 hónap és 1 év között van, amint az a 45. ábrán látható. Az anyagot az anyag gyártója tesztelheti és a tárolási időt meghosszabbíthatja.
44. ábra: Prepreg anyagok tárolása kis fagyasztókamrában
45. ábra: Prepreg anyagok tárolási ideje
Az anyag szobahőmérsékleten történő kikeményedéséhez szükséges maximális időt mechanikai élettartamnak nevezzük. A burkoláshoz és a tömörítéshez szobahőmérsékleten ajánlott időt üzemidőnek nevezzük. Az üzemi élettartam rövidebb, mint a mechanikai élettartam. A mechanikai élettartamot az anyag fagyasztóból való kivétele és az anyag fagyasztóba való visszahelyezése között mérik. A kezelőnek fel kell jegyeznie a fagyasztóba be- és kilépési időt. A mechanikai élettartamát meghaladó anyagokat el kell dobni.
Sok karbantartó létesítmény kisebb készletekre vágja az anyagokat, és nedvességálló{0}}zacskókban tárolja, amelyek a fagyasztóból való kivétel után gyorsabban felolvadnak. Ez lerövidíti azt az időt is, ami alatt nagy tekercsek kerüljenek ki a fagyasztóból.
Minden fagyasztott prepreg terméket nedvességálló{0}}zacskóban kell tárolni a nedvességszennyeződés elkerülése érdekében. Minden prepreg anyagot óvni kell a portól, olajtól, gőztől, füsttől és egyéb szennyeződésektől. Tiszta szoba kívánatos a javításhoz-, de ha ilyen nem áll rendelkezésre, akkor a prepregeket zsákokban vagy műanyaggal letakarva kell tartani. Fedje le a prepreg védetlen szélét egy elválasztó membránnal a fektetés megkezdése előtt-, és tisztítsa meg a javított területet közvetlenül a javítóréteg lerakása előtt.
A prepregek hőmérsékletérzékenyek. A túl magas hőmérséklet az anyag kikeményedését okozza, a túl alacsony hőmérséklet pedig megnehezíti a kezelését. Nagyon hideg vagy nagyon meleg éghajlaton végzett repülőgép-javítások esetén a javítási területet sátorral kell védeni a terület körül. A prepreg javítóréteget szabályozott hőmérsékletű környezetben készítse elő, és közvetlenül a használat előtt vigye el a javító területre.
X. Együtt{1}}keményítés
A ko-keményedés egy olyan folyamat, amelyben egyszerre két rész térhálósodik. A két rész közötti interfész tartalmazhat kötőréteget, vagy nem. A ko-kikeményedés általában a panel felületének gyengébb minőségét eredményezi, ami megelőzhető egy -kikeményített másodlagos fedőanyag használatával a standard térhálósítási ciklusban vagy egy ezt követő töltőanyag-homogenizálási művelettel. Az együtt kikeményedett felületek mechanikai tulajdonságai is gyengébbek lehetnek, ezért alacsonyabb tervezési értékeket kell használni.
Egy tipikus együtt{0}}keményítési alkalmazás a merevítők és a héjak egyidejű kikeményítése. Gyakran ragasztófóliát helyeznek el a merevítő és a bőr határfelületén, hogy növeljék a fáradtságot és a hámlásállóságot. Az együtt térhálósodási folyamat fő előnyei a ragasztókomponensek közötti jó illeszkedés és a felület tisztaságának biztosítása.
XI. másodlagos kötés
A másodlagos ragasztás előre -keményített kompozit komponenseket használ, hogy két előre kikeményített kompozit komponenst ragasztóréteggel ragassza össze. A méhsejt szendvics alkatrészeket általában másodlagos kötési eljárással ragasztják az optimális szerkezeti teljesítmény biztosítása érdekében. A méhsejt magokon lévő együtt térhálósított laminátumok deformált rétegei lehetnek, amelyek behatoltak a magsejtekbe. Ennek eredményeként a nyomómerevség és a szilárdság akár 10, illetve 20 százalékkal is csökkenhet.
A másodlagos ragasztáson átesett, előre kikeményedett laminátumok ragasztási felületén általában vékony nejlon- vagy üvegszálas ragasztóréteg található. Bár a lehámló-réteg néha akadályozza az előkeményített laminátumok roncsolásmentes ellenőrzését, ez a leghatékonyabb módszer a ragasztás előtti tiszta felület biztosítására. A lehúzódó réteg eltávolítása után érintetlen felületet kapunk. Az enyhe csiszolócsiszolás eltávolítja a felesleges gyanta lenyomatokat a hámozott rétegszövetről, amely eltörés esetén repedéseket okozhat a kötésben.
A kompozitok felhasználhatók alumínium, acél és titán alkatrészek szerkezeti javítására, helyreállítására vagy megerősítésére. A kompozit erősítések kombinálása képes lassítani vagy megállítani a kifáradási repedések kiterjedését, pótolni a korróziós kopás miatt elveszett szerkezeti területeket, valamint szerkezetileg megerősíteni a kis és negatív élfelületeket. Ezt a technikát általában fémragasztással és kompozit ragasztott javításokkal együtt használják hagyományos repülőgépeken. Erre az alkalmazásra leggyakrabban az epoxigyantával ellátott bór prepreg szalagokat használják.
XII. Társ-kötés
Az együtt-ragasztás során az egyik alkatrész elő-keményedik, az illeszkedő rész pedig a ragasztóval egyidőben térhálósodik. A fóliaragasztókat gyakran használják a hámlási szilárdság javítására.
Folytatás következik
Forrás: "Composites Frontier" nyilvános webhely