【精品】复合材料的粘结修理

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1、复合材料的粘接修理前言复合材料在飞机上的用量愈来愈广，以空中客车A380为例，用量占结构重量的28%?B787占51%0复合材料结构由于比重轻，强度大，刚度大，不易腐蚀等特点，在现代民航运输机中得到大量采用。因此，涉及复合材料结构损伤的维修便日益重要，特别是由于复合材料结构抗冲击能力差，在使用中极易受到外来因素（如鸟击、雷击、弹伤以及维护或操作不当等情况）发生以冲击损伤为主的各种结构破坏，如分层、裂纹、破孔和断裂等。这些损伤会显著降低复合材料的静、动态承载性能，严重时会直接影响飞行安全，如不及时修复，将会使整个复合材料部件失效，花巨额费用进行更换。复合材料的修理方法可分为机械修理和粘接修理

2、两大类。机械修理方法存在着结构增重较多、修理区应力较大、修理补片影响修复区的电性能等缺点，因此，目前复合材料结构损伤主要采用粘接修理方法。预浸请织物炙合材料买来时以织物或带形式纱环氧树脂石思纤维/长丝6-10microns〜0.00030INCH奴介材料优缺点优点抉点纱高强度比，高模莹比高抗疲劳性耐腐蚀可依载荷大小改变设计结枸重童的减轻使油耗减少材料价格高劳动强度大抗挤压与抗分层能力星力学性能受淤度/湿皮影响不易检查对铝会产生电化腐蚀固化时间长标准复合材料修理(一)常见结构复合材料结构制造中所采用的材料为玻璃纤维增强塑料(GFRP)、碳纤维增强塑料(CFRP)以及芳纶纤维增强塑料(AFRP

3、)o这些材料用于夹心结构以及整体结构的制造。在进行永久修理时，修理材料一般必须按下列准则与原制造材料相配合：I、只用碳纤维材料修理碳纤维结构。II、只用玻璃纤维材料修理玻璃纤维或芳纶纤维结构。A、蜂窝夹芯部件玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料以及芳纶纤维增强塑料构成了这类部件的蒙皮，然后将蒙皮与金属或非金属的芯子胶接在一起，芯子通常采用蜂窝结构。B>整体结构部件整体结构部件由带内部桁条、肋及翼梁的复合材料蒙皮构成。它提供刚度及强度。C、混合结构部件这类部件由混合结构制成，包括部分整体结构及部分夹芯结构。(二)修理材料1、环氧树脂体系环氧树脂由两部分组成：树脂和催化剂(也称固化剂)。环氧树脂提

4、供了很好的机械和抗疲劳性能，尺寸稳定性相当好，抗腐蚀，层间结合强度高，有良好的电学性能和低的吸湿性。2、纤维增强材料①玻璃纤维②Kevlar纤维——芳纶纤维③碳/石墨④硼⑤陶瓷纤维3、粘接剂①胶膜胶膜是涂在一层支持薄膜上的粘接剂。②糊状粘接剂两种组分的糊状粘接剂可在室温或加热固化。③泡沫粘接剂泡沫粘接剂是含泡沫剂的环氧树脂体系。④填充剂填充剂是在混合后的树脂中加入材料，它可以改变树脂的物理性能，对于蜂窝修理和防止脱开很有作用。4、吸胶合透气材料（修理固化后，要去掉）①吸胶布可使固化过程中多余的气体和树脂逸出②透气材料作为连续的真空通路，不与树脂接触。（三）一般修理程序A、确定损伤程度；B、

5、从损伤区域清除水分；C、清除损伤；D、修整切除损伤后的区域；E、清洁修理区；F、制作修补片；G、安装修理片；H、固化；I、表面修整；J、修理质量检查。典型结构修理实例（一）损伤形式：表层与夹芯脱胶(-)修理方式：更换表层（三）修理步骤：1、确定损伤区域；2、在损伤区域清除水分；3、在脱胶区打磨表层使其每层梯度为1/2英寸，具体参照相关修理手册。注意不要损伤芯材；4、除尘，清洁修理区域；5、为待修区制作模板，并标上位置与纤维走向；6、按制造商维修手册中的建议配制树脂，浸渍准备修理的织物，使纤维走向与织物的经向一致；7、将修补层加到修补区，并去除层间的空气；8、覆盖上泄流层、分离层、压力板及吸

6、气层。用真空袋或机械压力加压；9、按制造商修理手册的建议在室温或稍高温度下固化。可用热补仪或热压罐提供热源;10、固化结束后，去除压力源，吸气层和分离层等;11、打磨直至与原始表面一致；12、检查是否完全固化及是否有气穴产生；13、表面修理平滑；14、恢复表面涂层。如下图所示:1・孜皮与芯子的«l胶瓦・浚皮的准备更・蜂共芯格的边缘/充3・舖设完毕的修理铺层表面吸气层电热建az均压板（压力板）NLEEPSl昶空込（日■困邑空宣刪世）带孔l：EP膜复合材料修理材料的铺设次序钻合金蜂窝夹层结构的胶接修理前言飞机金属结构的传统修理方法是钾接、螺接、焊接和其他机械连接等方法，修理之前需要在受损的结构

7、上钻孔或冲孔，削弱了零件强度还产生了密封问题。零件承受负载时，孔的周围会形成应力集中和应力分布不均。为了解决应力集中，若加厚材料，会引起结构重量的增加，应力分布不均匀会降低结构疲劳寿命。钻边的边缘是人为的疲劳源，机械连接处有接触腐蚀的危险，在周期性载荷作用下会发生松动，而钾接和螺接往往费工又费时。随着化学工业的发展，新的胶粘剂大量出现，金属胶接技术的应用得到了迅速的发展。在航空方面，荷兰Delft大学复合材料研究所率先使