מידע מתקדם של חומרים מרוכבים (Ⅷ): ריפוי של חומרים מרוכבים ותיקון סנדוויץ' מרוכבים של חלת דבש

1 אשפרה של חומרים מרוכבים

מחזורי אשפרה הם מחזורי זמן, טמפרטורה ולחץ המשמשים לריפוי מערכות שרף תרמוסט או prepregs. הריפוי של התיקון חשוב לא פחות מהאשפרה של חומר החלק המקורי. בניגוד לתיקוני מתכת שבהם החומר מוכן טרומי, תיקוני מרוכבים דורשים מהטכנאים לייצר את החומר. זה כולל את כל פונקציות האחסון, העיבוד ובקרת האיכות. מחזור השיקום לתחזוקת מטוסים מתחיל באחסון חומרים. חומרים מאוחסנים בצורה לא נכונה יתחילו להתרפא לפני שניתן יהיה להשתמש בהם לשיקום. יש לעמוד בכל הזמנים, הטמפרטורות והדרישות ולתעד. עיין במדריך התיקון המבני של המטוס כדי לקבוע את מחזור התיקון הנכון עבור החלק לתיקון.

1.1 אשפרה בטמפרטורת החדר

אשפרה בטמפרטורת החדר מועילה ביותר מבחינת חיסכון באנרגיה וניידות. תיקוני שכבה רטובה שנרפאו בטמפרטורת החדר אינם משחזרים את החוזק או העמידות של הרכיב המקורי שנרפא ב-250℉ (121 מעלות) או 350℉ (176.67 מעלות ) והם משמשים בדרך כלל לתיקוני הנחת פיברגלס רטובים- ברכיבים שאינם- קריטיים. ניתן להאיץ תיקונים שנרפאו בטמפרטורת החדר על ידי חימום. ביצועים מקסימליים מושגים ב-150℉ (65.56 מעלות). ניתן להשתמש בשקית ואקום כדי לגבש את הלמינציה ולספק נתיב לבריחת אוויר וחומרים נדיפים.

1.2 אשפרה בטמפרטורה גבוהה

כל prepregs נרפא באמצעות מחזורי טמפרטורה גבוהה. חלק מתיקוני רובדים רטובים משתמשים במחזורי אשפרה מוגברים כדי להגביר את חוזק התיקון ולהאיץ את תהליך הריפוי. תנורי אשפרה ומלכדים חמים משתמשים בשקיות ואקום כדי לגבש את הלמינציה ולספק נתיב לבריחת אוויר וחומרים נדיפים. אוטוקלבים משתמשים בוואקום ובלחץ חיובי כדי לגבש את הלמינציה ולספק נתיב לבריחת אוויר וחומרים נדיפים. רוב המחממים משתמשים בבקרות מחשב הניתנות לתכנות כדי להפעיל את מחזור הריפוי. המפעיל יכול לבחור מתוך תפריט של מחזורי ריפוי זמינים או לכתוב תוכנית משלו.

צמדים תרמיים ממוקמים ליד התיקון והם מספקים משוב טמפרטורה ליחידת החימום. טמפרטורות ריפוי אופייניות לחומרים מרוכבים הן 250℉ (121 מעלות) או 350℉ (176.67 מעלות) הטמפרטורה של חלק גדול שנרפא בתנור או חיטוי עשויה להיות שונה מטמפרטורת התנור או החיטוי במהלך מחזור הריפוי מכיוון שהם פועלים כמו גוף קירור. הטמפרטורה של החלק היא החשובה ביותר לאשפרה נכונה, ולכן צמדים תרמיים מונחים על החלק לניטור ובקרה על הטמפרטורה של החלק. בדיקה של טמפרטורת אוויר בתנור או חיטוי המשמש למדידת טמפרטורת התנור או החיטוי אינו תמיד מכשיר אמין לקביעת טמפרטורת ריפוי חלקים. אם החלק או הכלי פועלים כגוף קירור, טמפרטורת התנור וטמפרטורת החלק עשויות להיות שונות מאוד.

מחזור הריפוי בטמפרטורה גבוהה מורכב משלושה חלקים לפחות.

-חימום:יחידת החימום מתחממת בטמפרטורה מוגדרת, בדרך כלל בין 3℉ (-16.1 מעלות) ל-5℉ (-15 מעלות) לדקה.

-הַחזָקָה:יחידת החימום שומרת על הטמפרטורה לפרק זמן קבוע מראש.

-הִתקָרְרוּת:יחידת החימום מתקררת בטמפרטורה מוגדרת. טמפרטורת הקירור היא בדרך כלל מתחת ל-5℉ לדקה. כאשר יחידת החימום יורדת מתחת ל-125℉, ניתן לפרק את החלק. בעת ריפוי חלקים עם חיטוי, הקפד להוריד את הלחץ באוטוקלאב לפני פתיחת הדלת. כפי שמוצג באיור 53.

איור 53: תהליך ריפוי החיטוי

תהליך הריפוי מתבצע על ידי הפעלת חום ולחץ על הלמינציה. ככל שהטמפרטורה עולה, השרף מתחיל להתרכך ולזרום. בטמפרטורות נמוכות יותר מתרחשת תגובה קטנה מאוד. כל מזהמים נדיפים, כגון אוויר או מים, מופקים מהלמינציה עם ואקום במהלך תקופה זו. הלמינציה נדחסת על ידי הפעלת לחץ, בדרך כלל ואקום (לחץ אטמוספרי); החיטוי מפעיל לחץ נוסף, בדרך כלל 50-100 psi כשהטמפרטורה מתקרבת לטמפרטורת הריפוי הסופית, קצב התגובה עולה במידה ניכרת והשרף מתחיל להתקשות בג'ל. החזקה בריפוי הסופי מאפשרת לשרף לסיים את הריפוי ולקבל את התכונות המבניות הרצויות.

2 תיקון כריך חלת דבש מורכב

חלק גדול מהרכיבים המרוכבים הנוכחיים של תעופה וחלל הם מבני סנדוויץ' קלים-שנוטים לפגיעה. מכיוון שמבני סנדוויץ' הם מבנים מלוכדים עם לוחות דקים, נזק למבני סנדוויץ' מתוקן בדרך כלל על ידי הדבקה.

תיקון של מבני חלת דבש סנדוויץ' משתמש בטכניקות דומות לחומרי הפאנל הנפוצים ביותר כגון סיבי זכוכית, סיבי פחמן ו- Kevlar®. Kevlar בדרך כלל מתוקן עם סיבי זכוכית. כפי שמוצג באיור 54.

איור 54: תיקון אופייני של מבני סנדוויץ' חלת דבש

2.1 סיווג נזקים

תיקונים לטווח קצר- יכולים לעמוד בדרישות חוזק אך מוגבלים על ידי זמן או מחזורי טיסה. בתום חיי התיקון יש להסיר את התיקון ולהחליף אותו. תיקונים זמניים עשויים להחזיר את החוזק הנדרש של הרכיב. עם זאת, תיקון זה לא ישחזר את העמידות הנדרשת של הרכיב. לכן, יש לו מרווחי בדיקה או שיטות שונות. תיקון קבוע הוא תיקון המחזיר את החוזק והעמידות הנדרשים של הרכיב. לתיקון אותם שיטות בדיקה ומרווחי זמן כמו הרכיב המקורי.

2.2 נזק מיקרו לליבות הערימה של מבנה הסנדוויץ' (תיקון אריזה ועציצים)

ניתן להשתמש בתיקון אנקפסולציה כדי לתקן נזק למבני חלת דבש של סנדוויץ' בגודל של פחות מ-0.5 אינץ'. ניתן להשאיר את חומר חלת הדבש במקומו או להסיר ולמלא בתרכובת עציצים כדי להחזיר חוזק מסוים. תיקונים מובלעים אינם מחזירים את מלוא החוזק של החלק.

תרכובת השתילה היא בדרך כלל זכוכית בידודית במילוי אפוקסי, מיקרוספרות פנוליות או פלסטיק, כותנה, מיקסר או חומר אחר. חומר העציץ יכול לשמש גם כחומר מילוי לקצוות תיקון דקורטיביים ולוחות עור. תרכובת העציצים משמשת גם בלוחות חלת דבש למינציה כנקודה קשה לברגים וברגים. חומר העציץ כבד יותר מהליבה המקורית, מה שעשוי להשפיע על איזון בקרת הטיסה. יש לחשב את משקל התיקון ולהשוות אותו למשקל בקרת הטיסה וגבולות האיזון שנקבעו על ידי ה-SRM.

2.3 נזק לאחד או לשני לוחות הצד הדורשים החלפה ותיקון

הערה: השלבים הבאים הם לעיון בלבד ואין לראות בהם ישים ישירות לכל שיטות התיקון.

שלב 1: בדוק אם יש נזק

למינציה דקה ניתן לבדוק ויזואלית ולבדוק כלי הקשה כדי לקבוע נזק. לרבדים עבים יותר דורשים -שיטות NDI מעמיקות יותר, כגון בדיקה קולית כפי שמוצג באיור 55. בדוק אם יש מים, שמן, דלק, לכלוך או חומר זר אחר שנכנס בסביבת הנזק. ניתן לזהות מים באמצעות -רנטגן, תאורה אחורית או גלאי לחות.

איור 55: טכניקת בדיקת נוקאאוט

שלב 2: הסר מים מהאזור הפגוע

יש להסיר מים מליבת חלת הדבש לפני שניתן לתקן את החלק. כפי שמוצג באיור 56, אם המים לא יוסרו, הם ירתחו במהלך מחזור הריפוי בטמפרטורה גבוהה והפאנל ירחיב את הליבה, ויגרום לנזק נוסף. מים בליבת חלת הדבש יכולים לקפוא גם בטמפרטורות נמוכות בגובה רב, מה שעלול לגרום ללוחות להתקלף.

איור 56: שיטת שקיות ואקום לייבוש חלקים

שלב 3: הסר נזק

גזרו את האזור הפגוע בחלק לצורה חלקה עם פינות מעוגלות, או צורה עגולה או אליפסה. אל תפגע בשכבות, הליבות או החומר שמסביב ללא נזק. אם גם הליבה פגומה, חתוך את הליבה לאותו קו המתאר כמו עור הליבה. כפי שמוצג באיור 57.

איור 57: הסרת נזקי ליבה

שלב 4: הגדרה מראש של האזור הפגום

השתמש במלטשת דיסק רכה או במלטשת רפידות סיבוביות כדי לשייף סביב הנזק שנוקה בהתחדדות אחידה. חלק מהיצרנים נותנים יחס התחדדות, כגון 1:40, בעוד שאחרים מציינים מרחק התחדדות, כגון חפיפה של 1 אינץ' של מרחק המתח הקיים עבור כל שכבה. הסר את הגימור החיצוני, כולל הציפוי המוליך באזור הגדול ב-1 אינץ' לפחות מהגבול המחדד. הסר את כל החול והאבק עם אוויר דחוס יבש ומרחפת. נקה את האזור הפגוע עם מטלית נקייה הרטובה בממס המותר. כפי שמוצג באיור 58.

איור 58: שיוף אזור התיקון

שלב 5: התקן את ליבת חלת דבש (שכבה רטובה)

חותכים את הליבה החלופית עם סכין. תקעי הליבה חייבים להיות מאותו סוג, כיתה ואיכות כמו הליבה המקורית. תאי הליבה צריכים להיות מכוונים באותו כיוון כמו חלת הדבש של החומר שמסביב. יש לחתוך את התקעים באורך המתאים ולנקות את הממס עם חומר ניקוי מאושר.

לתיקוני שכבה רטובה-, חתוך שתי שכבות של בד ארוג המתאימות למשטח הפנימי של העור הלא פגום. להספיג את שכבות הבד בשרף ולהניח בתוך החור. השתמש בתרכובת עירוי סביב הליבה והנח אותה בחור. לתיקוני prepreg, חתוך פיסת סרט דבק כך שתתאים לחור והשתמש בדבק קצף מסביב לחסימה. התקע צריך לגעת בצידי החור. יישר את ליבת הליבה של החסימה עם החומר המקורי. תקן את האזור עם שקית ואקום ורפא את הליבה החלופית באמצעות תנור, אוטוקלאב או שמיכה חמה. ניתן לרפא תיקוני רובדים רטובים בטמפרטורת החדר עד 150℉ (65.56 מעלות). יש לרפא תיקוני Prepreg ב-250℉ (121 מעלות) או 350℉ (176.67 מעלות). בדרך כלל, ליבות חלופיות מתרפאות במחזור נפרד במקום{16}}מתרפאות יחד עם התיקון. לאחר אשפרה, יש לשייף את הסתימה בשיוף עם האזור שמסביב. זה מוצג באיור 59.

איור 59: החלפת ליבה

שלב 6: הכן והתקן שכבות תיקון

עיין במדריך התיקון לחומר התיקון הנכון ומספר השכבות הנדרשות לתיקון. בדרך כלל, התקן שכבה אחת יותר מההתקנה המקורית. חותכים את עובי השכבה לגודל ולכיוון הנכון. יש להתקין את עובי שכבת התיקון באותו כיוון של השכבה המקורית המתוקנת. הספוג את השכבה בשרף לצורך תיקוני שכבה רטובה-או הסר את חומר הגיבוי מהקדם-פרג. השכבות מונחות בדרך כלל תוך שימוש ברצף layup layup ראשון של מינימום. כפי שמוצג באיור 60.

איור 60: התקנת תיקון

שלב 7: שואב את התיקון בשקית ואקום

לאחר שחומר הריצוף נמצא במקומו, השתמש בהתקנת שקיות ואקום כדי להסיר אוויר וללחוץ על התיקון כדי לרפא. ראה איור 61 להוראות התקנת שקית ואקום.

איור 61: טיפול בוואקום

שלב 8: ריפוי התיקון

תיקון במהלך מחזור התיקון הרצוי. ניתן לרפא תיקוני מדרכה רטובים בטמפרטורת החדר. ניתן להעלות את הטמפרטורה ל-150℉ (65.56 מעלות) כדי להאיץ את הריפוי. יש לרפא תיקוני Prepreg במהלך מחזור הריפוי המוגבר. ניתן לרפא רכיבים שהוסרו מהמטוס לתיקון בחדר חם, בתנור או בחיטוי כפי שמוצג באיור 62. שמיכות מחוממות משמשות לתיקונים במטוסים.

לאחר ריפוי הסר את החומר העטוף ובדוק את התיקון. התיקון צריך להיות נקי מבורות, שלפוחיות ואזורים של רווח או אובדן שרף. שיוף קלות את מדבקת התיקון בנייר זכוכית כדי לתת משטח חלק שלא יפגע בסיבים. החל טיפול פני השטח וציפוי מוליך (עמיד בפני גלי אור).

איור 62: תיקון נרפא

שלב 9: לאחר-בדיקת תיקון

בדיקה ויזואלית, ברז או אולטרסאונד משמשת בדרך כלל כדי לבצע בדיקה של עובי התיקון. אם מתגלים פגמים, התיקון המתוקן מוסר. זה מוצג באיור 63.

איור 63: בדוק לאחר התיקון

אם לוח בקרת הטיסה תוקן, בצע בדיקת איזון וודא שלוח בקרת הטיסה המתוקן נמצא בטווח ה-SRM. אי ביצוע זה עלול לגרום לפטפוט בקרת הטיסה ולפגיעה בבטיחות הטיסה.

להמשך

מקור האתר הציבורי "Composites Frontier".