I. Varm formpressning
I den heta formpressningsprocessen värms materialet upp i en ugn till en temperatur över smälttemperaturen (340-430 grader, eller 645-805℉), snabbt (1-10 s) levereras till formningsformen, formpressas och stelnas och kyls under tryck ({3}k eller {3}k under tryck). Som visas i figur 42, i produktion, är pressformen- vanligen en konvex-konkav kombination av stål- eller aluminiumkonstruktion. Emellertid kan material som gummi, trä, fenol, etc. användas i prototypprocessen. Hela formen kan förvaras i rumstemperatur under hela formnings- och stelningscykeln. Användningen av heta formar (120-200 grader, eller 250-390℉) tillåter dock kontroll av kylningshastigheten (undviker delskevning och kontrollerar morfologin hos semikristallina termoplastiska prepregs, såsom PEEK och polyfenylensulfid) och förlänger gjutningsfönstret och främjar bättre glidning.
Figur 42: Varmpressutrustning
Den största nackdelen med denna metod är att pressen applicerar tryck i endast en riktning, vilket gör det svårt att tillverka delar med komplexa former (t.ex. pärlor, slutna hörn) eller delar med nästan-vertikala stöd. Eftersom temperaturen på den kompletta uppsättningen av formar inte behöver cyklas med varje del, är snabba prototyptider mellan 10 minuter och 2 timmar att uppnå med pressformning.
II. Termoelement (sond)
Ett termoelement (TC) är en termoelektrisk enhet som används för att exakt mäta temperaturen. Den kan anslutas till en enkel temperaturavläsningsenhet eller till en termisk länk, ugn eller annan typ av styrenhet för att reglera värmen. En TC består av en enda tråd, eller två trådar av olika metaller, med ena änden av ledningarna sammankopplade. Den uppvärmda kontakten genererar en elektrisk ström som omvandlas till en temperaturavläsning av en TC-monitor. Välj en ledningstyp (J eller K) och kopplingstyp som är kompatibel med lokal temperaturövervakningsutrustning (termiska kopplingar, ugnar, autoklaver, etc.) TC-ledningar kan anslutas till olika typer av isolerad utrustning; kontrollera tillverkarens produktdatablad för att säkerställa att isoleringen klarar de högsta härdningstemperaturerna. Teflonisolerad tråd är vanligtvis lämplig för härdning vid 390℉ (198,89 grader) och lägre; polyimid (Kapton) isolerad tråd bör användas för högre temperaturer.
III. Termoelement layout
Placering av termoelement under hela reparationsprocessen är avgörande för att uppnå korrekta härdningstemperaturer. Generellt sett bör termoelement som används för temperaturkontroll placeras så nära reparationsmaterialet som möjligt utan att bädda in dem i reparationsmaterialet eller skapa fördjupningar under reparationsprocessen. De bör också placeras lämpligt varma eller kalla för att säkerställa att materialet är tillräckligt härdat, men inte utsätts för alltför höga temperaturer som kan försämra materialets strukturella egenskaper. Termoelement bör placeras så nära området som ska övervakas som möjligt. Följande steg bör vidtas när du använder termoelement.
-Minst inte mindre än tre termoelement för att övervaka en uppvärmningscykel.
-Placera termoelementen nära mitten av plåstret om du binder för-härdade plåster.
-Kontrolltermoelement kan placeras i mitten av en lågtemperatur (200 grader F (93,33 grader) eller lägre) sam-härdad lapp så länge de placeras ovanpå en tunn metallplåt för att förhindra att termoelementen dras in i plåstret. Detta möjliggör en mer exakt kontroll av plåstrets temperatur.
-Termoelement installerade runt reparationsplåstret bör placeras ungefär 0,5 tum från kanten av limlinjen.
-Placera spilltejp under och ovanför termoelementspetsarna för att skydda dem från hartsspill och för att skydda kontrollenheten från strömkortslutningar.
-Placera inte termoelement under vakuumportar eftersom trycket kan skada ledningarna och orsaka felaktiga avläsningar.
-Placera inte termoelementledningar bredvid eller tvärs över värmeöverföringsfiltarnas strömledningar för att förhindra att magnetiska flödeslinjer orsakar felaktiga temperaturavläsningar.
-Placera inga kontrolltermoelement i en två-tums överlappande reparation av värmefilten för att förhindra att styrenheten försöker kompensera för lägre temperaturer.
-Behåll alltid slack i termoelementtrådarna under vakuumpåsen för att förhindra att termoelementet dras bort från övervakningsområdet under vakuumapplicering.
IV. Termisk övervakning av reparationsområdet
För att uppnå maximala strukturellt limmade kompositreparationer är det viktigt att dessa material härdas inom det rekommenderade temperaturintervallet. Underlåtenhet att härda vid rätt temperatur kan ge svaga fläckar eller sammanfogade ytor och kan resultera i att reparationen under drift misslyckas. Termiska mätningar bör göras före installation av reparationen för att säkerställa att korrekta och enhetliga temperaturer uppnås. Den termiska undersökningen bestämmer värme- och isoleringskraven, samt placeringen av TC i reparationsområdet. Termiska undersökningar är särskilt användbara för att bestämma uppvärmningsmetoder (varmluftsmoduler, värmelampor, värmefiltmetoder och övervakningskrav där radiatorer finns i reparationsområdet). Alla typer av uppvärmningsmetoder bör testas för att förhindra under-, över- eller ojämn uppvärmning av restaureringsområdet.
V. Temperaturvariationer i reparationsområdet
Temperaturvariationer i restaureringsområdet kan ha en mängd olika orsaker. De främsta bland dessa är typen av material, tjockleken på materialet och restaureringsområdets underliggande struktur. Av dessa skäl är det viktigt att förstå den strukturella sammansättningen av det område som ska repareras. Understrukturer som finns i restaureringsområdet leder värme bort från restaureringsområdet, vilket resulterar i en kall plats direkt ovanför strukturen. Tunna ytor värms snabbt upp och kan lätt överhettas. Tjockare ytor absorberar värme långsammare och tar längre tid att nå blötläggningstemperatur. Termiska mätningar kan identifiera dessa problemområden och tillåta teknikern att utveckla de värme- och isoleringsinställningar som behövs för att jämnt värma upp reparationsområdet.
VI. Termiska mätningar
Under den termiska mätningsprocessen, försök att identifiera möjliga varma och kalla områden i reparationsområdet. Applicera tillfälligt ett plåster av samma material och tjocklek, flera termoelement, värmefiltar och en vakuumpåse på reparationsområdet. Värm upp området och registrera termoelementets temperaturer efter att temperaturen har stabiliserats. Om termoelementets temperatur varierar mer än 10 grader från medeltemperaturen bör isolering läggas till. Områden med långa band och revben indikerar lägre temperaturer än mitten av plåstret eftersom de fungerar som kylflänsar. Lägg till isolering till dessa områden för att öka temperaturen. Som visas i figur 43.
Figur 43: Termisk mätning Legend
VII. Lösningar på problem med värmeavledning
Ytterligare isolering kan placeras i reparationsområdet. Denna isolering kan också sträcka sig utanför reparationsområdet för att minimera värme som transporteras bort. Ventilationsventilmaterial och glasfiberduk fungerar bra, antingen ovanpå eller inuti vakuumpåsen eller på den tillgängliga baksidan av strukturen. Lägg mer isolering i kalla områden och mindre i varma områden. Om du har tillgång till baksidan av reparationsområdet kan du placera ytterligare värmefiltar där för att värma upp reparationsområdet jämnare.
VIII. Typer av ytbeläggning
Det torra tyget impregneras med harts under våtläggningsprocessen-. Hartssystemet blandas innan reparationen utförs. Lägg reparationen på en bit tyg och impregnera tyget med harts. Efter att tyget har impregnerats skärs reparationsskikten, staplas i rätt uppläggningsriktning- och packas med en dammsugare. Våtläggningsreparationer- används ofta med glasfiber för icke-strukturella applikationer. Kolfiber och torra kevlar®-tyger kan också användas med våt-hartsystem. Många hartssystem härdas med våtuppläggningar i rumstemperatur-, som är lätta att avsluta och materialet kan förvaras i rumstemperatur under långa perioder. Nackdelen med våt-rumstemperatur-lager är att den inte återställer styrkan och hållbarheten hos de ursprungliga strukturerna och komponenterna som härdades vid 250℉ (121 grader) eller 350℉ (176,67 grader) under tillverkningsprocessen. Vissa våtuppläggningshartser har förbättrade egenskaper med användning av högtemperaturhärdning. I allmänhet är egenskaperna hos våtuppläggningsmaterial lägre än för prepregs.
Epoxihartser kan behöva kylas innan användning. Detta förhindrar att epoxin försämras. Etiketterna på behållarna anger rätt förvaringstemperatur för varje del. Typiska lagringstemperaturer för de flesta epoxihartser sträcker sig från 40 ℉ (4,4 grader ) till 80 ℉ (26,67 grader ). Vissa hartssystem kräver lagring under 40℉ (4,4 grader).
IX. Prepreg
Prepregs är tyger eller tejper som impregneras med harts under tillverkningsprocessen. Hartssystemet har blandats och är i steg B härdning. Prepreg förvaras i en frys under 0℉ (-17,78 grader) för att förhindra ytterligare härdning av hartset. Materialet läggs vanligtvis på en rulle och underlagsmaterialet placeras på ena sidan av materialet så att prepregs inte klibbar ihop. Denna prepreg är klibbig och tenderar att fästa vid andra lager under stapling. Du måste ta bort prepreg från frysen och låta materialet tina, vilket kan ta upp till 8 timmar för en hel rulle. Förvara prepreg i en förseglad fuktsäker påse. Öppna inte dessa påsar förrän materialet är helt tinat för att förhindra att materialet blir förorenat med fukt.
Efter att materialet har tinats upp och staplats och tagits bort från underlagsmaterialet skär du det i reparationsskikt, staplar dem i rätt uppläggningsriktning- och vakuum. Glöm inte att ta bort underlagsmaterialet när du staplar. Bota prepreg vid en högre härdningscykel; de vanligaste temperaturerna är 250 ℉ (121 grader ) och 350 ℉ (176,67 grader ). Varmpresstankar, härdningsugnar och varma bindemedel kan användas för att härda prepregs.
Om delen är gjord av flera lager av prepreg, är härdning nödvändig eftersom en stor mängd luft kommer att fångas mellan varje lager av prepreg. Ta bort denna instängda luft genom att täcka prepreg med en perforerad släppfilm och ett lager som andas och applicera en vakuumpåse. Dammsug i 10 till 15 minuter vid rumstemperatur. Vanligtvis appliceras det första lagret av konsoliderad plywood på verktygsytan, och processen upprepas vart tredje eller vart femte lager, beroende på prepreg-tjocklek och komponentform.
Förvara prepreg, filmlim och skumlim i en frys vid temperaturer under 0℉ (-17,78 grader). Om dessa material behöver skickas, placera dem i speciella behållare fyllda med torris. Frysen får inte vara av automatisk avfrostning; den automatiska avfrostningscykeln värmer periodiskt insidan av frysen, vilket kan minska lagringstiden och förbruka den tillåtna fabrikstiden för kompositmaterialet. Frysar måste kunna hålla en temperatur på 0℉ (-17,78 grader) eller lägre; de flesta hemfrysar uppfyller denna standard. Stora frysar kan användas för kylförvaring med hög kapacitet. Om användningen är liten kan det räcka med en boxfrys. Frysar används för att lagra laminering och lim och bör förvaras nära 40℉ (4,4 grader). Som visas i figur 44.
Ohärdade prepregs har tidsgränser för förvaring och användning. Den maximala tiden prepregs tillåts lagras vid låga temperaturer kallas hållbarhet och är vanligtvis 6 månader till 1 år, som visas i figur 45. Materialet kan testas och lagringstiden kan förlängas av materialtillverkaren.
Figur 44: Förvaring av prepreg-material i en liten fryskammare
Figur 45: Lagringstid för prepreg-material
Den maximala tiden som tillåts innan materialet härdar vid rumstemperatur kallas den mekaniska livslängden. Den rekommenderade tiden för att slutföra beläggning och packning vid rumstemperatur kallas för driftlivslängden. Driftstiden är kortare än den mekaniska livslängden. Mekanisk livslängd mäts mellan det att materialet tas ur frysen och det att materialet återförs till frysen. Operatören måste registrera tiden in och ut ur frysen. Material som överskrider dess mekaniska livslängd måste kasseras.
Många underhållsanläggningar skär material i mindre satser och förvara dem i fuktsäkra påsar- som tinar snabbare efter att de tagits ur frysen. Detta minskar också tiden det tar för stora rullar med material att komma ut ur frysen.
Alla frysta prepregs måste förvaras i fuktsäkra-påsar för att undvika fuktkontamination. Alla prepregs bör skyddas från damm, olja, ånga, rök och andra föroreningar. Ett rent rum är önskvärt för reparationsuppläggningar-, men om ett sådant inte är tillgängligt bör prepregs förvaras i påsar eller täckas med plast. Täck den oskyddade kanten av prepreg med ett delande membran innan du startar uppläggningen- och rengör det reparerade området omedelbart innan du lägger reparationslagret.
Prepregs är temperaturkänsliga. För höga temperaturer gör att materialet börjar härda och för låga temperaturer gör det svårt att hantera. För flygplansreparationer i mycket kallt eller mycket varmt klimat bör reparationsområdet skyddas av ett tält runt området. Förbered prepreg-reparationsskiktet i en temperaturkontrollerad miljö och ta med det till reparationsområdet omedelbart före användning.
X. Sam-härdning
Sam-härdning är en process där två delar härdas samtidigt. Gränsytan mellan de två delarna kan ha ett bindningsskikt eller inte. Sam-härdning resulterar vanligtvis i en sämre ytkvalitet på panelen, vilket kan förhindras genom att använda ett sam-härdat sekundärt överläggsmaterial i standardhärdningscykeln eller en efterföljande fyllmedelshomogeniseringsoperation. Sam-härdade ytor kan också ha sämre mekaniska egenskaper, vilket kräver användning av lägre designvärden.
En typisk samhärdningsapplikation är samtidig härdning av förstyvningar och skinn. Ofta placeras en självhäftande film vid gränsytan mellan förstyvningen och huden för att öka tröttheten och motståndskraften mot skalning. De främsta fördelarna med sam-härdningsprocessen är en bra passform mellan bindningskomponenterna och försäkran om ytrenhet.
XI. sekundär bindning
Sekundär bindning använder för-härdade kompositkomponenter för att binda två för-härdade kompositkomponenter tillsammans med ett lager lim. Bikake-sandwichkomponenter binds vanligtvis med en sekundär bindningsprocess för att säkerställa optimal strukturell prestanda. Sam-härdade laminat på bikakekärnor kan ha deformerade lager som har trängt in i kärncellerna. Som ett resultat kan tryckstyvhet och hållfasthet minska med så mycket som 10 procent respektive 20 procent.
För-härdade laminat som har genomgått sekundär limning har vanligtvis ett tunt lager av nylon eller glasfiberlim på limytan. Även om avdragningsskiktet ibland hindrar icke-förstörande inspektion av för-härdade laminat, har det visat sig vara den mest effektiva metoden för att säkerställa en ren yta före limning. När skalskiktet väl har tagits bort erhålls en orörd gränsyta. Lätt slipande slipning tar bort överflödiga hartsavtryck från det avskalade tyget, som, om det går sönder, kan skapa sprickor i bindningslinjen.
Kompositer kan användas för strukturell reparation, restaurering eller förstärkning av komponenter i aluminium, stål och titan. Att kombinera kompositförstärkningar har förmågan att bromsa eller stoppa expansionen av utmattningssprickor, ersätta strukturella områden som förlorats på grund av korrosionsnötning och strukturellt stärka små och negativa kantområden. Denna teknik används ofta i samband med metallbindning och kompositbundna reparationer på konventionella flygplan. Bor prepreg-tejper med epoxihartser används oftast för denna applikation.
XII. Sam-bindning
Vid sam-bindning är en av delarna förhärdad- och den matchande delen härdas samtidigt som limmet. Filmlim används ofta för att förbättra fläkhållfastheten.
Fortsättning följer
Källa "Composites Frontier" offentlig webbplats