I. Toplo kompresijsko prešanje
U procesu livenja vrućom kompresijom, materijal se zagrijava u pećnici na temperaturu iznad temperature rastapanja (340-430 stepeni, ili 645-805℉), brzo (1-10 s) isporučuje se u kalup za formiranje, kompresijski kalupuje i {- 430 stepeni , ili 645-805℉), isporučuje se u kalup za formiranje, kompresijski kalupuje, i kPa{{3} psi} očvršćava i hladi pod pritiskom (kPa{{3}psi}). Kao što je prikazano na slici 42, u proizvodnji, kalup za -formiranje je obično konveksna-konkavna kombinacija čelične ili aluminijumske konstrukcije. Međutim, materijali kao što su guma, drvo, fenoli, itd. mogu se koristiti u procesu izrade prototipa. Kompletan kalup se može držati na sobnoj temperaturi tokom ciklusa formiranja-stvrdnjavanja. Međutim, upotreba vrućih kalupa (120-200 stepeni, ili 250-390℉) omogućava kontrolu brzine hlađenja (izbjegavanje savijanja dijelova i kontrolu morfologije polukristalnih termoplastičnih preprega, kao što su PEEK i polifenilen sulfid) i produžava bolje klizanje prozora kalupa.
Slika 42: Oprema za vruću presu
Glavni nedostatak ove metode je to što presa vrši pritisak samo u jednom smjeru, što otežava izradu dijelova složenih oblika (npr. perle, zatvoreni uglovi) ili dijelova sa skoro-okomitim osloncima. Kako se temperatura kompletnog seta kalupa ne mora mijenjati ciklusom sa svakim dijelom, brzo se vrijeme izrade prototipa između 10 minuta i 2 sata postiže pomoću presovanja.
II. Termopar (sonda)
Termopar (TC) je termoelektrični uređaj koji se koristi za precizno mjerenje temperature. Može se povezati na jednostavan uređaj za očitavanje temperature ili na termičku vezu, pećnicu ili drugu vrstu kontrolera za regulaciju topline. TC se sastoji od jedne žice, ili dvije žice od različitih metala, s jednim krajem žica povezanih zajedno. Zagrijani konektor stvara električnu struju koja se pretvara u očitavanje temperature pomoću TC monitora. Odaberite tip žice (J ili K) i tip konektora koji je kompatibilan sa lokalnom opremom za praćenje temperature (termički konektori, pećnice, autoklavi, itd.) TC žice se mogu povezati na različite vrste izolirane opreme; provjerite tehnički list proizvoda proizvođača kako biste bili sigurni da je izolacija sposobna izdržati najviše temperature stvrdnjavanja. Teflonom izolovana žica je tipično pogodna za sušenje na 390℉ (198,89 stepeni) i niže; poliimidom (Kapton) izoliranom žicom treba koristiti za više temperature.
III. Thermocouple Layout
Postavljanje termoparova tokom procesa popravke je ključno za postizanje odgovarajućih temperatura očvršćavanja. Općenito, termoelemente koji se koriste za kontrolu temperature treba postaviti što je moguće bliže materijalu za popravku bez ugrađivanja u materijal za popravku ili stvaranja udubljenja tokom procesa popravke. Također ih treba postaviti na odgovarajući način vruće ili hladne kako bi se osiguralo da je materijal adekvatno očvrsnuo, ali ne i izloženi prekomjernim temperaturama koje bi mogle degradirati strukturna svojstva materijala. Termoparove treba postaviti što je moguće bliže području koje se nadgleda. Sljedeće korake treba poduzeti kada koristite termoelemente.
-Najmanje ne manje od tri termopara za praćenje ciklusa grijanja.
-Postavite termoelemente blizu centra flastera ako spajate pre-stvrdnute zakrpe.
-Kontrolni termoparovi mogu biti locirani u centru ko-osušenog flastera na niskoj temperaturi (200 stepeni F (93,33 stepena) ili niže) sve dok su postavljeni na vrh tankog metalnog lima kako bi se spriječilo uvlačenje termoparova u flaster. Ovo omogućava precizniju kontrolu temperature zakrpa.
-Termoparovi instalirani oko zakrpe za popravku trebaju biti postavljeni otprilike 0,5' od ruba linije ljepila.
-Postavite traku za izlijevanje ispod i iznad vrhova termoparova kako biste ih zaštitili od izlijevanja smole i zaštitili kontrolnu jedinicu od kratkih spojeva napajanja.
-Ne postavljajte termoelemente ispod vakuumskih priključaka jer pritisak može oštetiti vodove i uzrokovati lažna očitavanja.
-Ne postavljajte žice termoelementa pored ili preko žica za napajanje za prijenos topline kako biste spriječili da vodovi magnetnog toka uzrokuju lažna očitavanja temperature.
-Ne postavljajte nikakve kontrolne termoelemente u popravak toplotnog pokrivača sa preklapanjem od dva-inča kako biste spriječili da kontroler pokuša kompenzirati niže temperature.
-Uvijek održavajte labave žice termoelementa ispod vrećice za vakum kako biste spriječili da se termoelement povuče iz područja nadzora tokom primjene vakuuma.
IV. Termički nadzor područja popravke
Kako bi se postigla maksimalna strukturalna vezana kompozitna popravka, bitno je da se ovi materijali očvrsnu unutar preporučenog temperaturnog raspona. Ako se ne očvrsne na odgovarajućoj temperaturi, može doći do slabih mrlja ili zalijepljenih površina i može rezultirati neuspjehom popravka u servisu. Termička mjerenja treba izvršiti prije ugradnje popravke kako bi se osiguralo postizanje pravilne i ujednačene temperature. Termičkim ispitivanjem utvrđuju se zahtjevi za grijanjem i izolacijom, kao i lokacija TC-a u zoni popravke. Toplotna istraživanja su posebno korisna za određivanje metoda grijanja (moduli toplog zraka, toplinske lampe, metode toplinskog pokrivača i potrebe praćenja gdje su radijatori prisutni u području popravke). Sve vrste metoda grijanja treba testirati kako bi se spriječilo pod-, preko- ili neravnomjerno zagrijavanje područja restauracije.
V. Temperaturne varijacije u području popravke
Varijacije temperature u području restauracije mogu imati različite uzroke. Glavni među njima su vrsta materijala, debljina materijala i osnovna struktura restauratorskog područja. Iz ovih razloga, važno je razumjeti strukturni sastav područja koje se popravlja. Podkonstrukcije prisutne u području restauracije usmjeravaju toplinu dalje od područja restauracije, što dovodi do hladnog mjesta direktno iznad strukture. Tanke površine se brzo zagrijavaju i lako se mogu pregrijati. Deblje površine sporije apsorbiraju toplinu i potrebno im je više vremena da dostignu temperaturu namakanja. Toplotna mjerenja mogu identificirati ova problematična područja i omogućiti tehničaru da razvije postavke topline i izolacije potrebne za ravnomjerno zagrijavanje područja popravke.
VI. Thermal Measurements
Tokom procesa termičkog mjerenja, pokušajte identificirati moguća topla i hladna područja u području popravke. Na područje popravke privremeno nanesite flaster od istog materijala i debljine, nekoliko termoparova, grijaće pokrivače i vakumsku vrećicu. Zagrijte područje i zabilježite temperature termoelementa nakon što se temperatura stabilizira. Ako temperatura termoelementa varira više od 10 stepeni od prosječne temperature, treba dodati izolaciju. Područja s dugim trakama i rebrima ukazuju na niže temperature od sredine zakrpe jer djeluju kao hladnjaci. Dodajte izolaciju na ove prostore kako biste povećali temperaturu. Kao što je prikazano na slici 43.
Slika 43: Legenda termičkog mjerenja
VII. Rješenja za probleme odvođenja topline
Dodatna izolacija se može postaviti u zoni popravke. Ova izolacija se također može proširiti izvan područja popravke kako bi se smanjila odnošenje topline. Materijal ventila za ventilaciju i tkanina od fiberglasa dobro funkcioniraju, bilo na vrhu ili unutar vakuumske vrećice ili na pristupačnoj stražnjoj strani strukture. Stavite više izolacije u hladnim područjima, a manje u toplim područjima. Ako imate pristup stražnjoj strani područja za popravku, možete tamo postaviti dodatne toplinske deke kako biste ravnomjernije zagrijali područje popravke.
VIII. Vrste prekrivnih premaza
Suva tkanina je impregnirana smolom tokom mokrog procesa{0}}polaganja. Sistem smole se meša pre nego što se izvrši popravka. Položite popravak na komad tkanine i impregnirajte tkaninu smolom. Nakon što je tkanina impregnirana, slojevi za popravku se režu, slažu u ispravnom smjeru{4}}gore i pakuju u vreće pomoću hvatača. Popravke-mokrog polaganja se često koriste sa staklenim vlaknima za ne{7}}konstrukcijske primjene. Ugljična vlakna i suhe tkanine od kevlara® također se mogu koristiti sa mokrim-sistemima smole. Mnogi sistemi smole se stvrdnjavaju pomoću mokrih slojeva-na sobnoj temperaturi, koji se lako završavaju i materijal se može čuvati na sobnoj temperaturi tokom dužeg vremenskog perioda. Nedostatak vlažnog-temperaturnog-slojavanja na sobnoj temperaturi je taj što ne vraća snagu i izdržljivost originalnim strukturama i komponentama koje su očvršćene na 250℉ (121 stepen) ili 350℉ (176,67 stepeni) tokom procesa proizvodnje. Neke smole za mokro polaganje imaju poboljšana svojstva pomoću očvršćavanja na visokim temperaturama. Generalno, svojstva materijala za mokro polaganje su niža od onih preprega.
Epoksidne smole će možda morati da se ohlade pre upotrebe. Ovo sprečava propadanje epoksida. Oznake na kontejnerima označavaju ispravnu temperaturu skladištenja za svaki dio. Tipične temperature skladištenja za većinu epoksidnih smola kreću se od 40℉ (4,4 stepena) do 80℉ (26,67 stepeni). Neki sistemi smole zahtevaju skladištenje ispod 40℉ (4,4 stepena).
IX. Prepreg
Prepregovi su tkanine ili trake impregnirane smolom tokom procesa proizvodnje. Sistem smole je izmiješan i nalazi se u fazi B očvršćavanja. Prepreg se čuva u zamrzivaču ispod 0℉ (-17,78 stepeni) kako bi se spriječilo dalje stvrdnjavanje smole. Materijal se obično stavlja na rolnu, a podloga se postavlja na jednu stranu materijala kako se prepregi ne bi lijepili. Ovaj prepreg je ljepljiv i ima tendenciju da prianja za druge slojeve tokom slaganja. Morate ukloniti prepreg iz zamrzivača i ostaviti da se materijal odmrzne, što može potrajati i do 8 sati za punu rolu. Čuvajte prepreg u zatvorenoj vrećici otpornoj na vlagu. Ne otvarajte ove vrećice dok se materijal potpuno ne odmrzne kako biste spriječili da se materijal kontaminira vlagom.
Nakon što je materijal odmrznut i složen i uklonjen sa podloge, izrežite ga na slojeve za popravku, složite ih u ispravnom smjeru{0}}slaganja i usisajte. Ne zaboravite da uklonite podlogu prilikom slaganja. Osušite prepreg u većem ciklusu očvršćavanja; najčešće temperature su 250℉ (121 stepen) i 350℉ (176,67 stepeni). Rezervoari za vruću presu, peći za sušenje i vruća veziva mogu se koristiti za sušenje preprega.
Ako je dio napravljen od više slojeva preprega, potrebno je očvršćavanje jer će velika količina zraka biti zarobljena između svakog sloja preprega. Uklonite ovaj zarobljeni zrak pokrivanjem preprega perforiranim filmom za otpuštanje i prozračnim slojem i nanesite vakuum vrećicu. Vakumirajte 10 do 15 minuta na sobnoj temperaturi. Obično se prvi sloj konsolidirane šperploče nanosi na površinu alata, a proces se ponavlja svakih 3 ili 5 slojeva, ovisno o debljini preprega i obliku komponente.
Čuvajte prepreg, ljepilo za film i ljepilo za pjenu u zamrzivaču na temperaturama ispod 0℉ (-17,78 stepeni). Ako ove materijale treba otpremiti, stavite ih u posebne kontejnere napunjene suhim ledom. Zamrzivač ne smije biti tipa automatskog odmrzavanja; automatski ciklus odmrzavanja povremeno zagrijava unutrašnjost zamrzivača, što može smanjiti vijek skladištenja i iscrpiti dozvoljeno fabričko vrijeme kompozitnog materijala. Zamrzivači moraju biti sposobni da održavaju temperaturu od 0℉ (-17,78 stepeni) ili nižu; većina kućnih zamrzivača ispunjava ovaj standard. Veliki zamrzivači se mogu koristiti za hladno skladištenje velikog kapaciteta. Ako je upotreba mala, može biti dovoljan zamrzivač u kutiji. Zamrzivači se koriste za čuvanje lepkova za laminiranje i lepljenje i treba ih držati blizu 40℉ (4,4 stepena). Kao što je prikazano na slici 44.
Neočvrsli prepregi imaju vremensko ograničenje za skladištenje i upotrebu. Maksimalno vrijeme koje se prepreg može čuvati na niskim temperaturama naziva se rokom trajanja i obično je od 6 mjeseci do 1 godine, kao što je prikazano na slici 45. Materijal se može testirati i vijek skladištenja može produžiti proizvođač materijala.
Slika 44: Čuvanje prepreg materijala u maloj komori za zamrzavanje
Slika 45: Vek skladištenja prepreg materijala
Maksimalno dozvoljeno vrijeme prije nego što se materijal očvrsne na sobnoj temperaturi naziva se mehanički vijek. Preporučeno vrijeme za završetak popločavanja i zbijanja na sobnoj temperaturi naziva se radni vijek. Radni vijek je kraći od mehaničkog vijeka. Mehanički vijek se mjeri između vremena kada se materijal izvadi iz zamrzivača i vremena kada se materijal vrati u zamrzivač. Operater mora zabilježiti vrijeme ulaska i izlaska iz zamrzivača. Materijal koji premašuje svoj mehanički vijek potrebno je odbaciti.
Mnoga postrojenja za održavanje sijeku materijale u manje komplete i pohranjuju ih u vrećice otporne na vlagu-koje se brže otapaju nakon vađenja iz zamrzivača. Ovo također smanjuje vrijeme potrebno da velike rolne materijala izađu iz zamrzivača.
Sve smrznute preprege treba čuvati u vrećama otpornim na vlagu-kako bi se izbjegla kontaminacija vlage. Sve preprege treba zaštititi od prašine, ulja, pare, dima i drugih zagađivača. Čista prostorija je poželjna za popravke-slaganja, ali ako nije dostupna, preprege treba držati u vrećama ili prekriti plastikom. Pokrijte nezaštićenu ivicu preprega pregradnom membranom prije početka polaganja-i očistite popravljeno područje neposredno prije polaganja reparaturnog sloja.
Prepregovi su osetljivi na temperaturu. Previše visoke temperature će uzrokovati da materijal počne stvrdnjavati, a pretjerano niske temperature će otežati rukovanje. Za popravke aviona u veoma hladnoj ili veoma vrućoj klimi, područje popravke treba da bude zaštićeno šatorom oko tog područja. Pripremite sloj za popravku preprega u okruženju s kontroliranom temperaturom i donesite ga u područje popravke neposredno prije upotrebe.
X. Ko-liječenje
Ko{0}}očvršćavanje je proces u kojem se dva dijela stvrdnjavaju u isto vrijeme. Sučelje između dva dijela može, ali i ne mora imati vezni sloj. Ko-očvršćavanje obično rezultira lošijim kvalitetom površine panela, što se može spriječiti upotrebom ko-očvršćenog sekundarnog materijala za prekrivanje u standardnom ciklusu očvršćavanja ili naknadnom operacijom homogenizacije punila. Ko-očvršćene površine također mogu imati lošije mehaničke osobine, što zahtijeva korištenje nižih projektnih vrijednosti.
Tipična primjena za{0}}očvršćivanje je istovremeno očvršćavanje učvršćivača i kore. Često se ljepljivi film postavlja na granicu između učvršćivača i kože kako bi se povećao zamor i otpornost na ljuštenje. Glavne prednosti procesa su-otvrdnjavanja su dobro uklapanje spojnih komponenti i osiguranje čistoće površine.
XI. sekundarno vezivanje
Sekundarno lijepljenje koristi prethodno-stvrdnute kompozitne komponente za spajanje dviju prethodno-stvrdnutih kompozitnih komponenti zajedno sa slojem ljepila. Komponente sendviča u obliku saća se obično spajaju pomoću sekundarnog procesa vezivanja kako bi se osigurale optimalne strukturalne performanse. Ko-očvrsnuti laminati na jezgri u obliku saća mogu imati deformisane slojeve koji su prodrli u ćelije jezgra. Kao rezultat toga, tlačna krutost i čvrstoća mogu se smanjiti za čak 10 posto, odnosno 20 posto.
Pred{0}}očvrsnuti laminati koji su prošli sekundarno lijepljenje obično imaju tanak sloj najlona ili fiberglasa ljepila na površini za lijepljenje. Iako sloj koji se{2}}oljušti ponekad ometa ne-nedestruktivnu inspekciju prethodno-očvrsnutih laminata, utvrđeno je da je to najefikasnija metoda za osiguravanje čiste površine prije lijepljenja. Kada se sloj kore ukloni, dobija se netaknut interfejs. Lagano abrazivno brušenje uklanja suvišne otiske smole sa oguljenog sloja tkanine, koji, ako se slome, mogu stvoriti pukotine na spojnoj liniji.
Kompoziti se mogu koristiti za strukturnu popravku, restauraciju ili ojačanje aluminijskih, čeličnih i titanijskih komponenti. Kombinovanje kompozitnih armatura ima sposobnost usporavanja ili zaustavljanja širenja zamornih pukotina, zamjene strukturalnih površina izgubljenih zbog korozivne abrazije i strukturalnog jačanja malih i negativnih rubnih područja. Ova tehnika se obično koristi u kombinaciji sa spajanjem metala i popravkama spojenim spojem na konvencionalnim avionima. Za ovu primjenu najčešće se koriste prepreg trake od bora s epoksidnim smolama.
XII. Ko-povezivanje
U ko-lijepljenju, jedan od dijelova je pred-očvršćen, a odgovarajući dio se očvršćava u isto vrijeme kada i ljepilo. Ljepila za film se često koriste za poboljšanje čvrstoće ljuštenja.
Nastavlja se
Izvor Javna web stranica "Composites Frontier".