飞机复合材料的修理方法-复合材料结构修理方法

机械连接修理机械连接修理机械连接修理（MechanicallyFastenedRepair）指在损伤结构表面采用螺栓或铆钉固定一外部补片，使损伤结构中断的载荷传递路线得以重新恢复的一种修理方法。机械连接修理常与胶接修理一起采用优点：机械连接修理具有操作简便、性能可靠、承载能力高、抗剥离性能好等优点。缺点：紧固件孔会削弱结构强度并引起应力集中。修理增加的重量较大。优缺点在复合材料结构修理中，机械连接修理适用于被修理件较厚且对气动外形要求不高的结构件以及外场快速修理。根据连接紧固件的种类，机械连接修理可细分为螺接修理和铆接修理。适用范围01020304补片的材料种类及厚度；紧固件种类、数量；紧固件排列方式；正确的制孔工艺；制孔对原结构强度造成的影响；紧固件的装配与密封。0506修理主要考虑因素补片材料可以是金属板或者复合材料预固化层合板。金属板材料一般为钛合金板、不锈钢板或者铝合金板。当铝合金板与碳纤维复合材料连接在一起时，需采取电偶腐蚀防护措施。通常采用在铝合金板与碳纤维结构之间铺一层玻璃纤维布或涂一层密封胶使它们隔开。补片材料对于飞机气动敏感区域的外部加强修理，一般需要采用埋头紧固件。此时补片必须有足够的厚度，以便安装埋头紧固件。加强补片四周边缘应按照附图倒角30°，以改善表面气动性能。如果由于紧固件边距等原因不允许倒30°角，至少应倒45°角。外部加强补片边缘倒角气动外形要求复合材料结构机械连接修理应优先采用螺杆连接，尽量避免铆接，以免铆钉钉杆膨胀导致结构分层。当必须采用铆接修理时，由于复合材料层间强度低，抗冲击能力差，不宜用铆枪铆接，需用压铆。为提高复合材料接头处的局部强度，可在铆钉镦头下放置一个垫圈，以减小镦头处结构表面残余压应力。紧固件如果难以接近结构加强修理区域的另一面（只能单面接近），可考虑选用只需要单面接近安装的紧固件，如拉螺栓（blindbolt）和拉铆钉（blindrivets）等。紧固件孔间距一般为４～５Ｄ（Ｄ为孔径），边距为３Ｄ。盲紧固件紧固件孔要求修理示例图胶接连接修理胶接连接修理胶接连接修理指对一个构件因损坏断裂成两个部分或者原来胶接连接的构件之间出现脱胶损伤，通过胶粘剂以特定的连接形式连接成一体、恢复其功能的修理方法。胶接修理适用于薄件或者较薄件的修理。胶接修理可与机械连接修理一起对损伤实施修理。广义的胶接连接修理包括前面所述的铺层修理、注胶和填胶修理等。胶接方式单搭接双搭接斜接阶梯形搭接胶接方式当被胶接件较薄时，可采用单搭接或双搭接形式。当被胶接件较厚时，单搭接或双搭接存在着较大的偏心力矩，此时宜采用阶梯搭接或斜接，但工艺复杂，成本高适用范围被胶接件拉伸（或挤压）破坏被胶接件较薄且胶接连接强度超过被胶接件强度，失效模式为被胶接件拉伸断裂或者挤压失稳破坏。胶接面剪切破坏胶接连接强度小于被胶接结构强度后，失效模式为胶接面剪切破坏。双搭接连接易产生胶接面剪切破坏。剥离破坏胶接失效模式010203复合材料各铺层层间强度低。当被胶接件厚度达到一定程度后，搭接长度与板厚之比较小时，在偏心力矩的作用下，层合板端部区域铺层之间出现的分层破坏称为剥离破坏。金属胶接接头的剥离破坏形式为胶层剥离（劈开）破坏。剥离破坏03铺层修理法1.铺层修理法铺层修理法是指清除损伤后，采用湿铺层（wetlayup)或预浸料(prepreg)铺层修理，经封装后，在一定温度和压力条件下固化的修理方法。铺层修理是复合材料结构修理方法中最重要和最具有代表性的修理方法。复合材料结构超出允许损伤的可修理损伤，一般需要采用铺层修理法恢复结构设计承载能力。应用范围封装是指在完成铺层工序之后，采用分离膜、吸胶透气布等，并且根据需要铺放均压板、电热毯、透气棉毡等，然后用真空袋或真空袋薄膜将铺层修理区域密封起来。封装是抽真空、加热固化前的必要工序。封装在室温下固化的修理又称为冷修理。冷修理一般应用于受载不大或者次要复合材料构件修理。为了缩短树脂的固化时间，有的时候冷修理也采用加热固化，但通常加热温度不超过150oF。冷修理一般不用在高应力区和主要结构件的修理上。冷修理需要在一定温度下加热固化的修理又称为热修理加热温度：200oF～230oF、250oF和350oF200～230oF温度适用于采用湿铺层料的修理250oF和350oF两种温度适用于采用预浸料的修理复合材料主要结构一般采用热修理。采用热修理时，修理材料要与固化温度要匹配热修理复合材料结构修理是否采用热修理以及采用哪种温度，除了取决于损伤结构原来采用何种固化温度制造外，还要考虑到损伤的程度、结构种类以及修理方法。如果损伤范围较小或者临时性修理，可采用低于原固化温度的固化温度修理。修理方法决定因素某机型副翼层合板修理方案修理工作流程填胶修理填胶修理填胶修理是将树脂或填充剂填充或灌注到损伤区域以恢复结构表面气动外形或者结构完整性的一种修理方法。表面划痕、凹坑、局部蜂窝芯损伤等允许损伤的修理和表面密封可用于装饰性结构和受载较小的蜂窝夹层结构修理。在受载较小的蜂窝夹层板上采用填充、灌注修理，可以提高面板稳定性和密封损伤区，防止湿气的渗入以及损伤的进一步扩大。紧固件孔损伤，如紧固件孔变形或磨损，紧固件孔位置钻偏，或者孔尺寸过大，一般情况下可采用填胶修理，然后重新钻孔。010203适用范围注胶修理注胶修理定义注胶修理是指对层合板结构和夹芯结构的小面积内部分层或脱胶损伤，采用注射方法将流动性和渗透性好的低黏度树脂直接注入到分层或脱粘区域，并使之固化粘合的一种修理方法。层合板出现的小面积分层损伤，通常在分层损伤边缘至少钻两个小修理孔，分别作注射孔和通气孔（出胶孔）。修理孔要通到分层损伤处。如修理孔未通到损伤层，树脂不能注入到损伤区；孔太深，会使原来没有损伤部位造成新损伤。注胶修理应用注胶修理也适用于紧固件孔边分层和结构边缘部位分层、层合板的气泡、脱胶等损伤修理。其他应用采用无