I. Lisování za tepla
V procesu lisování za horka se materiál zahřeje v peci na teplotu vyšší než je teplota taveniny (340-430 stupňů nebo 645-805℉), rychle (1-10 s) se dodává do tvarovací formy, lisuje se a ztuhne a ochladí se pod tlakem ({{3}4} kPa). Jak je znázorněno na obrázku 42, ve výrobě je lisovací-forma obvykle konvexní-konkávní kombinace ocelové nebo hliníkové konstrukce. V procesu prototypování však mohou být použity materiály jako pryž, dřevo, fenol atd. Kompletní forma může být udržována při pokojové teplotě po celou dobu cyklu tvarování-tuhnutí. Použití horkých forem (120-200 stupňů nebo 250-390℉) však umožňuje kontrolu rychlosti chlazení (zabránění deformaci součástí a řízení morfologie semikrystalických termoplastických předimpregnovaných laminátů, jako je PEEK a polyfenylensulfid) a rozšiřuje formovací okno a podporuje lepší skluz při pokládání.
Obrázek 42: Zařízení pro lisování za tepla
Hlavní nevýhodou této metody je, že lis vyvíjí tlak pouze v jednom směru, což ztěžuje výrobu dílů se složitými tvary (např. korálky, uzavřené rohy) nebo dílů s téměř -svislými podpěrami. Vzhledem k tomu, že teplota kompletní sady forem nemusí být cyklována s každým dílem, lze pomocí lisování dosáhnout rychlých časů prototypování mezi 10 minutami a 2 hodinami.
II. Termočlánek (sonda)
Termočlánek (TC) je termoelektrické zařízení používané k přesnému měření teploty. Může být připojen k jednoduchému zařízení pro čtení teploty nebo k tepelnému spoji, troubě nebo jinému typu regulátoru pro regulaci tepla. TC se skládá z jednoho vodiče nebo dvou vodičů z různých kovů, přičemž jeden konec vodičů je spojen dohromady. Vyhřívaný konektor generuje elektrický proud, který je převáděn na hodnotu teploty monitorem TC. Vyberte typ vodiče (J nebo K) a typ konektoru, který je kompatibilní s místním zařízením pro monitorování teploty (tepelné konektory, pece, autoklávy atd.) Vodiče TC lze připojit k různým typům izolovaných zařízení; zkontrolujte datový list výrobce, abyste se ujistili, že izolace je schopna odolat nejvyšším vytvrzovacím teplotám. Drát s teflonovou izolací je obvykle vhodný pro vytvrzování při 390℉ (198,89 stupňů) a nižších; pro vyšší teploty by měl být použit polyimid (Kapton) izolovaný drát.
III. Rozložení termočlánku
Umístění termočlánků během procesu opravy je rozhodující pro dosažení správných teplot vytvrzování. Obecně platí, že termočlánky používané pro regulaci teploty by měly být umístěny co nejblíže opravovanému materiálu, aniž by byly zapuštěny do opravného materiálu nebo vytvářely prohlubně během procesu opravy. Měly by být také umístěny přiměřeně za tepla nebo za studena, aby bylo zajištěno, že materiál bude adekvátně vytvrzen, ale nebude vystaven nadměrným teplotám, které by mohly zhoršit strukturální vlastnosti materiálu. Termočlánky by měly být umístěny co nejblíže oblasti, která má být monitorována. Při použití termočlánků je třeba provést následující kroky.
-Nejméně tři termočlánky pro monitorování cyklu ohřevu.
-Pokud lepíte před-vytvrzené náplasti, umístěte termočlánky blízko středu náplasti.
-Řídící termočlánky mohou být umístěny ve středu spoluvytvrzované náplasti při nízké teplotě (200 stupňů F (93,33 stupně) nebo nižší)-, pokud jsou umístěny na tenkém kovovém plechu, aby se termočlánky do náplasti nezabořily. To umožňuje přesnější kontrolu teploty náplasti.
-Termočlánky nainstalované kolem opravné záplaty by měly být umístěny přibližně 0,5 palce od okraje lepicí čáry.
-Umístěte rozlitou pásku pod a nad hroty termočlánků, abyste je ochránili před politím pryskyřice a ochránili řídicí jednotku před zkraty v napájení.
-Neumísťujte termočlánky pod vakuové porty, protože tlak může poškodit vodiče a způsobit falešné hodnoty.
-Neumisťujte vodiče termočlánků vedle nebo přes napájecí vodiče teplosměnné přikrývky, abyste zabránili čarám magnetického toku, aby způsobovaly falešné údaje o teplotě.
-Neumisťujte žádné regulační termočlánky do dvou-palcové překrývající opravy tepelné přikrývky, aby se regulátor nepokoušel kompenzovat nižší teploty.
-Vždy udržujte volné dráty termočlánku pod vakuovým sáčkem, abyste zabránili vytažení termočlánku z monitorované oblasti během aplikace vakua.
IV. Tepelný monitoring opravovaného prostoru
Aby se dosáhlo maximálních strukturálních lepených kompozitních oprav, je nezbytné, aby tyto materiály byly vytvrzeny v doporučeném teplotním rozsahu. Nevytvrzení při správné teplotě může způsobit slabé záplaty nebo lepené povrchy a může mít za následek selhání opravy v provozu. Před instalací opravy by měla být provedena tepelná měření, aby bylo zajištěno dosažení správných a rovnoměrných teplot. Tepelný průzkum stanoví požadavky na vytápění a izolaci a také umístění TC v prostoru opravy. Tepelné průzkumy jsou zvláště užitečné pro stanovení způsobů vytápění (horkovzdušné moduly, tepelné lampy, metody tepelné přikrývky a požadavky na monitorování tam, kde jsou v oblasti opravy přítomny radiátory). Všechny typy způsobů ohřevu by měly být otestovány, aby se zabránilo pod-, přehřátí- nebo nerovnoměrnému ohřevu oblasti restaurování.
V. Změny teploty v oblasti opravy
Změny teploty v oblasti výplně mohou mít různé příčiny. Mezi hlavní patří typ materiálu, tloušťka materiálu a základní struktura oblasti výplně. Z těchto důvodů je důležité porozumět konstrukčnímu složení opravované oblasti. Spodní konstrukce přítomné v oblasti obnovy odvádějí teplo z oblasti obnovy, což má za následek chladné místo přímo nad konstrukcí. Tenké povrchy se rychle zahřejí a mohou se snadno přehřát. Silnější povrchy absorbují teplo pomaleji a dosažení teploty namáčení trvá déle. Tepelná měření mohou identifikovat tyto problémové oblasti a umožnit technikovi vyvinout nastavení tepla a izolace potřebné k rovnoměrnému zahřátí opravované oblasti.
VI. Tepelná měření
Během procesu tepelného měření se snažte identifikovat možné horké a studené oblasti v oblasti opravy. Na místo opravy dočasně aplikujte záplatu ze stejného materiálu a tloušťky, několik termočlánků, zahřívací přikrývky a vakuový sáček. Zahřejte oblast a zaznamenejte teploty termočlánku poté, co se teplota stabilizuje. Pokud se teplota termočlánku liší o více než 10 stupňů od průměrné teploty, měla by být přidána izolace. Oblasti s dlouhými pruhy a žebry indikují nižší teploty než uprostřed náplasti, protože fungují jako chladiče. Přidejte do těchto oblastí izolaci, abyste zvýšili teplotu. Jak je znázorněno na obrázku 43.
Obrázek 43: Legenda měření tepla
VII. Řešení problémů s odvodem tepla
V oblasti opravy lze umístit další izolaci. Tato izolace může také přesahovat oblast opravy, aby se minimalizovalo odvádění tepla. Materiál ventilačního ventilu a tkanina ze skelných vláken fungují dobře, ať už na horní straně vakuového vaku nebo uvnitř vakuového vaku nebo na přístupné zadní straně konstrukce. V chladných oblastech položte více izolace a v horkých oblastech méně. Pokud máte přístup k zadní straně opravované oblasti, můžete tam umístit další tepelné přikrývky, aby se opravovaná oblast rovnoměrněji zahřívala.
VIII. Typy krycích povlaků
Suchá tkanina je impregnována pryskyřicí během procesu pokládání za mokra-. Pryskyřičný systém se před opravou promíchá. Opravu položte na kus látky a látku naimpregnujte pryskyřicí. Po impregnaci látky se opravné vrstvy nařežou, naskládají na sebe ve správném- směru položení a sbalí vysavačem. Opravy za mokra-se často používají u skleněných vláken pro nekonstrukční aplikace. Suché tkaniny z uhlíkových vláken a kevlaru® lze také použít se systémy pryskyřice kladené za mokra-. Mnoho pryskyřičných systémů se vytvrzuje mokrým pokládáním- při pokojové teplotě, které se snadno dokončuje a materiál lze skladovat při pokojové teplotě po dlouhou dobu. Nevýhodou vrstvení za mokra-při pokojové teplotě{14}}je to, že neobnovuje pevnost a trvanlivost původních struktur a součástí, které byly vytvrzeny při 250℉ (121 stupňů) nebo 350℉ (176,67 stupňů) během výrobního procesu. Některé pryskyřice pro nanášení za mokra mají zlepšené vlastnosti pomocí vytvrzování při vysoké teplotě. Obecně jsou vlastnosti materiálů pro pokládku za mokra nižší než vlastnosti prepregů.
Epoxidové pryskyřice může být nutné před použitím zmrazit. Tím se zabrání znehodnocení epoxidu. Štítky na nádobách udávají správnou skladovací teplotu pro každý díl. Typické skladovací teploty pro většinu epoxidových pryskyřic se pohybují od 40℉ (4,4 stupně) do 80℉ (26,67 stupně). Některé pryskyřičné systémy vyžadují skladování pod 40℉ (4,4 stupně).
IX. Prepreg
Prepregy jsou tkaniny nebo pásky impregnované pryskyřicí během výrobního procesu. Pryskyřičný systém byl smíchán a je ve fázi B vytvrzování. Prepreg se skladuje v mrazáku pod 0℉ (-17,78 stupně), aby se zabránilo dalšímu vytvrzování pryskyřice. Materiál je obvykle umístěn na roli a podkladový materiál je umístěn na jedné straně materiálu tak, aby se prepregy neslepovaly. Tento prepreg je lepkavý a má tendenci přilnout k dalším vrstvám během stohování. Předimpregnovaný laminát musíte vyjmout z mrazničky a nechat materiál rozmrazit, což může trvat až 8 hodin, než bude celá role. Prepreg skladujte v uzavřeném vaku odolném proti vlhkosti. Tyto sáčky neotevírejte, dokud materiál zcela nerozmrzne, aby nedošlo ke kontaminaci materiálu vlhkostí.
Poté, co byl materiál rozmražen a naskládán a odstraněn z podkladového materiálu, nařežte jej na opravné vrstvy, naskládejte je ve správném- směru pokládání a vysajte. Při stohování nezapomeňte odstranit podkladový materiál. Předimpregnovaný laminát vytvrzujte při vyšším cyklu vytvrzování; nejběžnější teploty jsou 250℉ (121 stupňů) a 350℉ (176,67 stupně). K vytvrzování prepregů lze použít horké lisovací nádrže, vytvrzovací pece a horká pojiva.
Pokud je díl vyroben z několika vrstev prepregu, je nutné vytvrzování, protože mezi každou vrstvou prepregu bude zachyceno velké množství vzduchu. Odstraňte tento zachycený vzduch pokrytím prepregu perforovanou uvolňovací fólií a prodyšnou vrstvou a aplikujte vakuový sáček. Vakuujte 10 až 15 minut při pokojové teplotě. Typicky se první vrstva zpevněné překližky nanáší na povrch nástroje a proces se opakuje každých 3 nebo 5 vrstev, v závislosti na tloušťce prepregu a tvaru součásti.
Prepreg, filmové lepidlo a pěnové lepidlo skladujte v mrazáku při teplotách pod 0℉ (-17,78 stupně). Pokud je třeba tyto materiály přepravit, umístěte je do speciálních nádob naplněných suchým ledem. Mraznička nesmí být typu s automatickým odmrazováním; automatický odmrazovací cyklus periodicky ohřívá vnitřek mrazničky, což může zkrátit dobu skladování a vyčerpat povolenou výrobní dobu kompozitního materiálu. Mrazničky musí být schopny udržovat teplotu 0℉ (-17,78 stupně) nebo nižší; většina domácích mrazniček tuto normu splňuje. Pro velkokapacitní skladování chladu lze použít velké mrazničky. Pokud je využití malé, může stačit krabicový mrazák. Mrazničky se používají pro skladování laminovacích a lepicích lepidel a měly by být udržovány v blízkosti 40℉ (4,4 stupně). Jak je znázorněno na obrázku 44.
Nevytvrzené prepregy mají časové limity pro skladování a použití. Maximální doba, po kterou mohou být prepregy skladovány při nízkých teplotách, se nazývá skladovatelnost a je typicky 6 měsíců až 1 rok, jak je znázorněno na obrázku 45. Materiál může být testován a životnost může být prodloužena výrobcem materiálu.
Obrázek 44: Skladování prepregových materiálů v malé mrazicí komoře
Obrázek 45: Skladovatelnost prepregových materiálů
Maximální doba, po kterou materiál vytvrdne při pokojové teplotě, se nazývá mechanická životnost. Doporučená doba dokončení dlažby a zhutnění při pokojové teplotě se nazývá provozní životnost. Provozní životnost je kratší než mechanická životnost. Mechanická životnost se měří mezi dobou, kdy je materiál vyjmut z mrazničky, a dobou, kdy je materiál vrácen do mrazničky. Obsluha musí zaznamenat čas v a z mrazáku. Materiál, který překračuje svou mechanickou životnost, je třeba zlikvidovat.
Mnoho údržbářských zařízení řeže materiály na menší sady a ukládá je do vaků odolných proti vlhkosti-, které po vyjmutí z mrazničky rychleji rozmrazí. To také zkracuje dobu, kterou potřebují velké role materiálu, aby vyšly z mrazničky.
Všechny zmrazené prepregy musí být skladovány v pytlích odolných proti vlhkosti-, aby se zabránilo kontaminaci vlhkostí. Všechny prepregy by měly být chráněny před prachem, olejem, výpary, kouřem a jinými nečistotami. Pro opravy-skladeb je žádoucí čistá místnost, ale pokud taková není k dispozici, měly by být prepregy uchovávány v pytlích nebo přikryté plastem. Před zahájením pokládky zakryjte nechráněný okraj prepregu dělící membránou a těsně před položením opravné vrstvy očistěte opravené místo.
Prepregy jsou citlivé na teplotu. Příliš vysoké teploty způsobí, že materiál začne vytvrzovat a příliš nízké teploty znesnadní manipulaci. Při opravách letadel ve velmi chladném nebo velmi horkém klimatu by měla být oblast opravy chráněna stanem kolem oblasti. Předimpregnovanou opravnou vrstvu připravte v prostředí s řízenou teplotou a přeneste ji na místo opravy bezprostředně před použitím.
X. Spolu-vytvrzování
Spolu{0}}vytvrzování je proces, při kterém se vytvrzují dvě části současně. Rozhraní mezi dvěma částmi může nebo nemusí mít spojovací vrstvu. Spolu{3}}vytvrzování má obvykle za následek horší kvalitu povrchu panelu, čemuž lze předejít použitím spolu-vytvrzeného sekundárního krycího materiálu ve standardním vytvrzovacím cyklu nebo následné homogenizaci výplně. Spolu{6}}vytvrzené povrchy mohou mít také horší mechanické vlastnosti, což vyžaduje použití nižších návrhových hodnot.
Typickou aplikací spolu{0}}vytvrzování je současné vytvrzování výztuh a potahů. Často je na rozhraní mezi výztuhou a povrchem umístěna lepicí fólie, aby se zvýšila odolnost proti únavě a odlupování. Hlavními výhodami ko-procesu vytvrzování je dobré spojení spojovacích komponent a zajištění čistoty povrchu.
XI. sekundární lepení
Sekundární lepení využívá před{0}}vytvrzené kompozitní komponenty ke spojení dvou předem{1}}vytvrzených kompozitních komponentů dohromady pomocí vrstvy lepidla. Voštinové sendvičové komponenty jsou obvykle spojeny pomocí sekundárního procesu spojování, aby byla zajištěna optimální konstrukční výkonnost. Spolu-vytvrzené lamináty na voštinových jádrech mohou mít deformované vrstvy, které pronikly do buněk jádra. V důsledku toho může být tuhost v tlaku a pevnost snížena až o 10 procent, respektive o 20 procent.
Před-vytvrzené lamináty, které prošly sekundárním lepením, mají obvykle na lepeném povrchu tenkou vrstvu nylonového nebo sklolaminátového lepidla. Přestože odlupovací-vrstva někdy brání ne-destruktivní kontrole před-vytvrzených laminátů, bylo zjištěno, že je to nejúčinnější metoda, jak zajistit čistý povrch před lepením. Jakmile je odlupovací vrstva odstraněna, získá se nedotčené rozhraní. Lehké abrazivní broušení odstraňuje přebytečné otisky pryskyřice z oloupané vrstvy tkaniny, která, pokud se rozbije, může vytvořit trhliny ve spoji.
Kompozity lze použít pro strukturální opravy, restaurování nebo vyztužení hliníkových, ocelových a titanových komponentů. Kombinace kompozitních výztuh má schopnost zpomalit nebo zastavit expanzi únavových trhlin, nahradit strukturální oblasti ztracené v důsledku korozního otěru a strukturálně zpevnit malé a negativní okrajové oblasti. Tato technika se běžně používá ve spojení s kovovým lepením a kompozitními lepenými opravami na konvenčních letadlech. Nejčastěji se pro tuto aplikaci používají borové prepregové pásky s epoxidovými pryskyřicemi.
XII. Spolu-vazba
Při společném lepení-je jedna z částí před-vytvrzena a odpovídající část se vytvrdí současně s lepidlem. Ke zlepšení pevnosti v odlupování se často používají filmová lepidla.
Pokračování
Zdroj „Composites Frontier“ Public Website