復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與修理

目錄

第一章復(fù)合材料簡介第二章施工安全和材料的管理第三章飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四章加工第五章修理的過程和典型結(jié)構(gòu)修理第六章鋁合金蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的膠接修理第七章檢測第1頁/共149頁12021/10/10星期日第一章復(fù)合材料的簡介復(fù)合材料的定義材料的形式纖維增強(qiáng)材料織物基體和環(huán)氧樹脂體系粘接劑蜂窩及蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)第2頁/共149頁22021/10/10星期日定義

由兩種或兩種以上的材料組合而成的材料稱之為復(fù)合材料。復(fù)合材料的范圍包括玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料、碳/碳復(fù)合材料、金屬基、陶瓷基復(fù)合材料。教程中所涉及的復(fù)合材料是基于用一種或數(shù)種纖維排列鑲嵌在某些形式的聚合物樹脂（基體）中。第3頁/共149頁32021/10/10星期日一般簡介圖1-1復(fù)合材料的組成第4頁/共149頁42021/10/10星期日材料的形式長絲長絲又叫長纖維，是一根根的連續(xù)纖維，除了在幾何不連續(xù)處以外，在一個構(gòu)件中通常沒有長絲的端頭。單向帶單向帶是由紗在樹脂基體中沿著單一方向排列而成3.織物由紗、纖維或長絲織成的材料。第5頁/共149頁52021/10/10星期日纖維增強(qiáng)材料玻璃纖維Kevlar纖維－－芳綸纖維碳/石墨硼纖維陶瓷纖維第6頁/共149頁62021/10/10星期日圖1-2纖維增強(qiáng)材料的形式第7頁/共149頁72021/10/10星期日圖1-3布邊第8頁/共149頁82021/10/10星期日圖1-4經(jīng)紗的方向第9頁/共149頁92021/10/10星期日圖1-5石墨纖維生產(chǎn)工序第10頁/共149頁102021/10/10星期日圖1-6石墨纖維的代碼第11頁/共149頁112021/10/10星期日織物的優(yōu)點(diǎn)比帶抵抗纖維斷裂和層間分離能力強(qiáng)損傷容限高，對“固化皺損”要求低，對于修理工作比帶好編織中減少了絲束分離抗疲勞損傷第12頁/共149頁122021/10/10星期日圖1-7織布圖案第13頁/共149頁132021/10/10星期日圖1-8預(yù)浸帶材料第14頁/共149頁142021/10/10星期日圖1-9預(yù)浸布第15頁/共149頁152021/10/10星期日基體和環(huán)氧樹脂體系

基體是一種將復(fù)合材料中的纖維或長纖維粘接在一起的均勻材料。

環(huán)氧樹脂由兩部分組成：樹脂和催化劑（或稱固化劑）。第16頁/共149頁162021/10/10星期日

*富脂:易產(chǎn)生裂紋

*貧脂:由于有空隙而較弱

*固化溫度:是敏感的

+環(huán)氧:室溫至350℉

(177℃)

+聚酯：室溫至250℉

(121℃)

+聚酰亞胺:500℉及600℉(260℃-316℃)

*熱固性:基體的化學(xué)反應(yīng)

*熱塑性:無化學(xué)反應(yīng)

在600℉及700℉融化(316℃-371℃)

圖1-10樹脂體系第17頁/共149頁172021/10/10星期日粘接劑膠膜是涂在一層支持薄膜上的粘接劑糊狀粘接劑由兩種組分混合泡沫粘接劑是含泡沫劑的環(huán)氧樹脂體系填充劑是在混合后的樹脂中加入材料，類型分為：短纖維、碎纖維、硅粉添加劑、微珠第18頁/共149頁182021/10/10星期日蜂窩及蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)

蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的特性：蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)有比常規(guī)金屬結(jié)構(gòu)更高的比強(qiáng)度蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)具有更高的抗彎強(qiáng)度具有更高的結(jié)構(gòu)阻尼、較高的吸音和耐聲振疲勞的性能具有隔熱性能，并具有光滑的氣動外形第19頁/共149頁192021/10/10星期日圖1-11蜂窩的拉伸過程第20頁/共149頁202021/10/10星期日圖1-12蜂窩夾層結(jié)構(gòu)第21頁/共149頁212021/10/10星期日圖1-13芯格的形狀第22頁/共149頁222021/10/10星期日第二章施工安全和材料的管理

施工過程中，需要佩戴好必要的勞動防護(hù)用品，化工品必須嚴(yán)格按照說明書來進(jìn)行儲藏和使用。第一部分施工安全第二部分材料的管理第23頁/共149頁232021/10/10星期日圖2－1皮膚防護(hù)和安全眼鏡施工安全第24頁/共149頁242021/10/10星期日圖2-2呼吸器官的防護(hù)第25頁/共149頁252021/10/10星期日鋪設(shè)區(qū)

鋪設(shè)區(qū)必須避開灰塵、水汽、油霧、逸出的火焰及其他對粘接不利的材料。需注意鋪設(shè)區(qū)的潔凈。建議：鋪設(shè)區(qū)最好不要與切割、打磨、鉆孔在同一個工作間內(nèi)進(jìn)行。第26頁/共149頁262021/10/10星期日圖2－3正確與不正確的工作環(huán)境對比第27頁/共149頁272021/10/10星期日材料管理存貯期通常情況下，粘接劑、樹脂和預(yù)浸料應(yīng)在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)存貯。材料的存貯期是指從制造完成到它不再為飛機(jī)安全使用的壽命或時間。材料的存貯期可以通過存貯在10℉以下或按照制造商所特別要求的溫度而延長。第28頁/共149頁282021/10/10星期日外露時間外露時間是指一卷給定的材料處于室溫條件下的所有累積小時數(shù)。外露時間從材料離開冰箱開始算起，總的外露時間不能超過制造商的規(guī)定。第29頁/共149頁292021/10/10星期日圖2-4封裝包裹第30頁/共149頁302021/10/10星期日樹脂系統(tǒng)的比例配制指南保持臺秤的平臺和秤盤的清潔，稱重時應(yīng)涂上脫模劑以免被樹脂站住扣除刻度的非零點(diǎn)部分以補(bǔ)償混合容器的重量比例應(yīng)該在所用秤的刻度范圍之內(nèi)（不能猜測中間的刻度），秤應(yīng)能精確到1/10g，避免小量調(diào)制。不要將秤從它本來的位置移走，因?yàn)樘炱接幸欢ǖ乃揭蟆１苊獠灰獾耐鈦碛绊?。不要超出量程。稱重時不要試圖對秤做任何調(diào)整。第31頁/共149頁312021/10/10星期日圖2-5隔柵式和秤第32頁/共149頁322021/10/10星期日第三章飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)合材料的特性材料密度失效特性材料強(qiáng)度抗疲勞性復(fù)合材料的連接緊固件鋪層的原則夾層結(jié)構(gòu)典型特點(diǎn)樹脂的固化體系腐蝕控制先進(jìn)復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用第33頁/共149頁332021/10/10星期日復(fù)合材料的特性比強(qiáng)度和比模量高具有可設(shè)計(jì)性抗疲勞性能好減振性能好高溫性能好破損安全性好具有脆性材料的特性第34頁/共149頁342021/10/10星期日表3－1材料特性－－密度材料密度(Ib/in3)復(fù)合材料E玻璃(電性能部件如雷達(dá)罩)0.094S玻璃(結(jié)構(gòu)部件)0.090碳0.063石墨0.071芳綸(Kevlar)0.052

金屬鋁0.097銅0.321鎂0.064鋼0.283第35頁/共149頁352021/10/10星期日表3—2減重比較表波音737波音757波音767波音777使用的復(fù)合材料總重1500#3150#3360#217800#減重(比金屬材料）600#1140#1250#第36頁/共149頁362021/10/10星期日

*線彈性直至屈服應(yīng)力*線彈笥直至極限應(yīng)力

*塑性極限破壞*脆壞或突然破壞

*允許應(yīng)力極限由屈服點(diǎn)決定*受到濕度及溫度的影響

圖3-1破壞機(jī)制比較第37頁/共149頁372021/10/10星期日圖3-2材料特性----強(qiáng)度

第38頁/共149頁382021/10/10星期日727石墨/環(huán)氧復(fù)合材料升降舵聲疲勞試驗(yàn)*測試兩個盒段-在158分貝下分別試驗(yàn)4個小時及8個小時-沒有發(fā)現(xiàn)損傷*預(yù)先施加沖擊損傷-在158分貝下試驗(yàn)4個小時-沒有發(fā)現(xiàn)損傷擴(kuò)展*聲疲勞性能大大優(yōu)于金屬注:一個普通的噴氣發(fā)動機(jī)產(chǎn)生100分貝的噪聲

第39頁/共149頁392021/10/10星期日圖3-3復(fù)合材料的連接I第40頁/共149頁402021/10/10星期日圖3-4復(fù)合材料的連接Ⅱ第41頁/共149頁412021/10/10星期日圖3-5機(jī)械連接緊固件第42頁/共149頁422021/10/10星期日圖3-6纖維方向要求第43頁/共149頁432021/10/10星期日鋪層的原則均衡均衡的復(fù)合材料層合板是在中心平面坐標(biāo)軸的兩邊有相同數(shù)目的鋪層。例如：（+45°,0°,－45°,90°/－45°,0°,+45°,90°）是均衡層合板。二.對稱對稱是復(fù)合材料層合板即為在中軸兩邊有相同數(shù)目的鋪層，且距離中軸相同之處的鋪層的方向相同。例如：（+45°,0°,0°,90°，－45°/－45°,90°，0°,0°，+45°）是對稱層合板。

第44頁/共149頁442021/10/10星期日圖3-7鋪層方向符號第45頁/共149頁452021/10/10星期日圖3-8拉伸與壓縮問題及解決方法第46頁/共149頁462021/10/10星期日夾層結(jié)構(gòu)有以下典型特點(diǎn)：突出的剛度和很高的比強(qiáng)度裂紋擴(kuò)展和斷裂韌性優(yōu)于單塊板比其他類型結(jié)構(gòu)抗聲疲勞能力較強(qiáng)可作為隔熱和隔音的絕緣體與其他結(jié)構(gòu)相比重量優(yōu)勢明顯承受雙軸向壓力載荷效果好缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)接頭和開口較困難第47頁/共149頁472021/10/10星期日圖3-9蜂窩夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第48頁/共149頁482021/10/10星期日復(fù)合材料樹脂的固化體系

350℉的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)環(huán)境，諸如溫度和濕度有很高的抵抗能力。350℉復(fù)合材料能提供很好的機(jī)械特性，并被用于主要的受力件，如飛行控制表面。

250℉復(fù)合材料結(jié)構(gòu)通常被用于波音757、767和737－300/400/500飛機(jī)的前緣和后緣面板及整流片。使用250℉復(fù)合材料來修理350℉復(fù)合材料部件將需要額外的鋪層，并且只能根據(jù)SRM來進(jìn)行。

200－230℉復(fù)合材料的修理作為可選擇的濕法修理鋪層方案，如在升高溫度下固化可作為永久性的修理（詳情見SRM）。第49頁/共149頁492021/10/10星期日圖3-10室溫樹脂的固化體系第50頁/共149頁502021/10/10星期日腐蝕控制

當(dāng)石墨構(gòu)件與鋁制構(gòu)件在飛機(jī)裝配中連接在一起時，就應(yīng)采取一些特殊的防腐技術(shù)。將玻璃纖維/環(huán)氧鋪層疊在石墨/環(huán)氧鋪層與鋁合金之間實(shí)行共固化，在兩個構(gòu)件間接合面上要用密封劑涂抹，所有連接件都要用密封劑涂抹。在裝配前，鋁的部件應(yīng)陽極化，上底漆和噴漆。第51頁/共149頁512021/10/10星期日圖3-11腐蝕控制第52頁/共149頁522021/10/10星期日先進(jìn)復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用近30多年歐美民用飛機(jī)上復(fù)合材料占整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的百分比（不包括支線飛機(jī)）第53頁/共149頁532021/10/10星期日國內(nèi)飛機(jī)上的復(fù)合材料應(yīng)用情況第54頁/共149頁542021/10/10星期日國外民用飛機(jī)上的復(fù)合材料應(yīng)用情況第55頁/共149頁552021/10/10星期日圖3－12先進(jìn)復(fù)合材料在波音737－300上的應(yīng)用第56頁/共149頁562021/10/10星期日圖3－13先進(jìn)復(fù)合材料在波音757上的應(yīng)用第57頁/共149頁572021/10/10星期日圖3－14先進(jìn)復(fù)合材料在波音767上的應(yīng)用第58頁/共149頁582021/10/10星期日767方向舵第59頁/共149頁592021/10/10星期日767內(nèi)裝飾應(yīng)用的復(fù)合材料第60頁/共149頁602021/10/10星期日B7E7“夢想”飛機(jī)上復(fù)合材料的應(yīng)用：美國波音飛機(jī)公司正在研制B7E7飛機(jī)，要大幅度減輕結(jié)構(gòu)重量，提高燃油效率20%，決定大量采用復(fù)合材料。主要應(yīng)用部位：復(fù)合材料將占全機(jī)結(jié)構(gòu)重量50%以上，故全機(jī)主要結(jié)構(gòu)均將用復(fù)合材料制成，包括機(jī)翼、機(jī)身、垂尾、平尾、發(fā)房、地板梁及部分艙門、整流罩等，這是世界上第一個采用復(fù)合材料機(jī)翼和機(jī)身的大型商用客機(jī)，其應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過B777和A380，為世界之最。波音人強(qiáng)調(diào)指出，在人類有動力飛行進(jìn)入第二個百年之后，其如此的選材決定將使波音在先進(jìn)材料技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)世界的優(yōu)勢，“領(lǐng)跑”飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，稱復(fù)合材料為“航空航天結(jié)構(gòu)的未來”?？湛蛣t認(rèn)為如此選材會有風(fēng)險，機(jī)身應(yīng)用會有問題，“會導(dǎo)致非優(yōu)化方案”。波音則認(rèn)為技術(shù)上不成問題，問題還在成本上。第61頁/共149頁612021/10/10星期日波音認(rèn)為復(fù)合材料除減重外，還可提供更好的耐久性，降低使用維護(hù)要求，增加未來發(fā)展的潛力和空間。主要用材體系為T800/韌性環(huán)氧，已在B777完成驗(yàn)證和使用。所上的新技術(shù)還包括：TiGr層板，即碳纖維增強(qiáng)鈦板，一種新的超混雜復(fù)合材料，其由Ti箔加上IM6/PEEK相間制成，具有優(yōu)異的抗疲勞性能。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控技術(shù)，以光纖系統(tǒng)為傳感器，連續(xù)探測損傷，監(jiān)視結(jié)構(gòu)完整性，預(yù)報早期的結(jié)構(gòu)維護(hù)、修理的要求。第62頁/共149頁622021/10/10星期日第四章加工

先進(jìn)復(fù)合材料加工的工具和技術(shù)與金屬材料加工相比有很大的不通。先進(jìn)復(fù)合材料限制加工時的溫度范圍。雖然纖維可以承受高溫，但樹脂的溫度不允許超過一定范圍，以免材料性能的破壞。第63頁/共149頁632021/10/10星期日圖4-1高壓水切割原理第64頁/共149頁642021/10/10星期日圖4-2氣動銑第65頁/共149頁652021/10/10星期日圖4-3鏤銑銑頭及銑盤第66頁/共149頁662021/10/10星期日圖4-4馬刀鋸圖4-5手工打磨第67頁/共149頁672021/10/10星期日圖4-6機(jī)械打磨圖4-7孔邊去毛刺第68頁/共149頁682021/10/10星期日圖4-8限深鉆第69頁/共149頁692021/10/10星期日圖4-9錐形鉆頭第70頁/共149頁702021/10/10星期日裂開，不可接受可接受，合格圖4－10復(fù)合材料鉆孔示例第71頁/共149頁712021/10/10星期日圖4-11限制器圖4-12埋頭锪孔面

第72頁/共149頁722021/10/10星期日

圖4-13圖4-14

碳化物锪鉆多晶金剛石锪鉆圖4-15圖4-16

金剛砂锪鉆高速鋼锪鉆鉆頭第73頁/共149頁732021/10/10星期日圖4-17鏜刀第74頁/共149頁742021/10/10星期日圖4-18旋轉(zhuǎn)打磨器第75頁/共149頁752021/10/10星期日

圖4-19孔鋸第76頁/共149頁762021/10/10星期日圖4-20典型邊緣倒角第77頁/共149頁772021/10/10星期日第五章修理的過程和典型結(jié)構(gòu)修理

表面準(zhǔn)備修理的類型修理順序流程圖修理方案選擇工程圖數(shù)據(jù)損傷區(qū)域的準(zhǔn)備維修設(shè)備真空袋鋪層程序材料350℉固化修理250℉固化修補(bǔ)典型結(jié)構(gòu)修理輕微的夾芯破壞修理雷達(dá)罩修補(bǔ)守則第78頁/共149頁782021/10/10星期日修理的類型

復(fù)合材料部件的修理有三類：熱粘接、冷粘接和螺接。一.用緊固件連接修理（螺接修理）優(yōu)點(diǎn)：可以快速作臨時性的修理。缺點(diǎn)：有時找不到通向部件或?qū)雍习搴竺娴耐ǖ馈２荒苁故軌翰考謴?fù)修理前的強(qiáng)度。膠接修理優(yōu)點(diǎn)：在正確的條件下，它可作為一種非?？旖莸挠谰眯孕蘩怼Ｈ秉c(diǎn)：需要手頭有足夠數(shù)量的一定厚度、一定鋪層方向、一定直徑和形狀的補(bǔ)片。且不能用于大面積的修理。共固化修理優(yōu)點(diǎn)：具有恢復(fù)原有形狀及保持光滑氣動外形的能力?？梢圆眉舫扇我獬叽纭⑷我饷善ず穸群屠w維方向。缺點(diǎn)：環(huán)氧樹脂體系需要冷藏。許多情況下固化需要熱源和壓力源。第79頁/共149頁792021/10/10星期日表面準(zhǔn)備

所有需要修理或粘接的復(fù)合材料部件都必須進(jìn)行正確的表面處理。無涂層表面：對于修理時表面沒有處理的部件，必須首先去除上面的任何殘留可剝層，然后用化學(xué)溶劑擦去污物和殘留脫模劑。溶劑擦拭：用MEK或丙酮擦拭，注意不可將溶液殘留在表面上等待揮發(fā)，這樣會在表面留下一層薄膜?？蛇\(yùn)用雙重擦拭方法，用一塊干布和一塊濕布擦拭。噴漆表面：應(yīng)該首先用洗滌劑擦洗以去除表面的污物，然后清除破損區(qū)附近的漆層，達(dá)到足以完成修理。第80頁/共149頁802021/10/10星期日涂層的清除

任何類型的涂層清除工作都應(yīng)極為小心。清除涂層的方法有：打磨塑料噴丸處理表面研磨階梯打磨第81頁/共149頁812021/10/10星期日圖5－1階梯打磨第82頁/共149頁822021/10/10星期日芯體準(zhǔn)備圖5－2去除損壞芯體及殘留物第83頁/共149頁832021/10/10星期日制備蜂窩填補(bǔ)塞圖5－3蜂窩填補(bǔ)塞的配合第84頁/共149頁842021/10/10星期日表5－1修理順序流程圖第85頁/共149頁852021/10/10星期日表5－2修理方案選擇第86頁/共149頁862021/10/10星期日表5－3工程圖數(shù)據(jù)第87頁/共149頁872021/10/10星期日圖5－4損傷區(qū)域的準(zhǔn)備第88頁/共149頁882021/10/10星期日維修設(shè)備第89頁/共149頁892021/10/10星期日熱補(bǔ)儀圖5－5HCS9000FLHCS9200B第90頁/共149頁902021/10/10星期日附件－真空泵第91頁/共149頁912021/10/10星期日附件二電熱毯第92頁/共149頁922021/10/10星期日附件三熱電偶

第93頁/共149頁932021/10/10星期日附件四真空管真空表第94頁/共149頁942021/10/10星期日圖5－5真空袋鋪設(shè)程序第95頁/共149頁952021/10/10星期日圖5－6真空袋步驟1第96頁/共149頁962021/10/10星期日圖5－6真空袋步驟2第97頁/共149頁972021/10/10星期日圖5－6真空袋步驟3第98頁/共149頁982021/10/10星期日圖5－7典型復(fù)合材料修理的真空袋封裝第99頁/共149頁992021/10/10星期日圖5－8典型復(fù)合材料鋪層修理第100頁/共149頁1002021/10/10星期日表5－4材料一第101頁/共149頁1012021/10/10星期日表5－4材料二第102頁/共149頁1022021/10/10星期日表5－4材料三第103頁/共149頁1032021/10/10星期日表5－4材料四第104頁/共149頁1042021/10/10星期日表5－4材料五第105頁/共149頁1052021/10/10星期日表5－4材料六第106頁/共149頁1062021/10/10星期日350℉固化修理

當(dāng)鋪設(shè)完畢并安裝好真空袋后，抽氣使達(dá)到22in汞柱的真空。以每分鐘1℉到5℉的速度加熱至355℉±10℉，在這個溫度下固化，將溫度保持在355℉下120+60/－0min。以最多5℉/min的速度冷卻至125℉，減壓取出零件。第107頁/共149頁1072021/10/10星期日圖5－9350℉固化修理的固化周期第108頁/共149頁1082021/10/10星期日先進(jìn)復(fù)合材料的250℉固化修補(bǔ)

250℉的修補(bǔ)過程與前述350℉的維修過程相同，僅用250℉固化的材料代替350℉固化材料。當(dāng)在350℉固化結(jié)構(gòu)上用250℉的固化材料進(jìn)行修理時，會降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。對于尺寸限制和修理類別限制見結(jié)構(gòu)修理手冊。該項(xiàng)結(jié)構(gòu)修理包括石墨/Kevlar或鋪層的修理。修理時使用電熱毯和預(yù)浸布或預(yù)浸帶，用真空袋在250℉下固化。這種修理時一次完成并且是永久性的，符合所有的原始設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。第109頁/共149頁1092021/10/10星期日250℉固化修理

與350℉固化相同，當(dāng)鋪設(shè)完畢并安裝好真空袋后，抽氣使達(dá)到22in汞柱的真空。以每分鐘2℉到8℉的速度加熱至260℉+±10℉后固化，以滯后的熱點(diǎn)偶測出的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。在260℉溫度下保持90+60/－0min。以最多5℉/min的速度冷卻至125℉，減壓取出零件。第110頁/共149頁1102021/10/10星期日圖5－10250℉固化修理的固化周期第111頁/共149頁1112021/10/10星期日典型結(jié)構(gòu)修理圖5－11裝飾層修理第112頁/共149頁1122021/10/10星期日圖5－12內(nèi)部分層破壞第113頁/共149頁1132021/10/10星期日圖5－13孔的分層破壞第114頁/共149頁1142021/10/10星期日圖5－14邊緣分層破壞第115頁/共149頁1152021/10/10星期日圖5－15輕微鋪層損傷第116頁/共149頁1162021/10/10星期日圖5－16蜂窩夾層板表板分層的

注射樹脂修補(bǔ)第117頁/共149頁1172021/10/10星期日圖5－17蜂窩夾層板的表板和零部件內(nèi)心損傷后,用填充和灌注法的修補(bǔ)第118頁/共149頁1182021/10/10星期日輕微的夾芯破壞修理步驟：磨去破損區(qū)周圍至少1in范圍內(nèi)的表面污物。用吸塵器吸去粉塵，用溶劑清洗，晾干。根據(jù)制造商建議配制樹脂，加入微球狀填充物，攪拌好后填充破壞區(qū)。根據(jù)制造商維修手冊的建議，在室溫或稍高溫度下固化。修補(bǔ)完后，打磨使與原始表面一致。第119頁/共149頁1192021/10/10星期日圖5－18復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的幾種重要損傷形式第120頁/共149頁1202021/10/10星期日雷達(dá)罩修補(bǔ)守則：修補(bǔ)后雷達(dá)罩厚度需重新測量。有密度疑問的修補(bǔ)區(qū)需要重新進(jìn)行電性能檢測。對任何電子測試需有合格的測試工具。對雷達(dá)罩內(nèi)部修理區(qū)域須保留記錄圖。雷達(dá)罩須有防雨水侵蝕措施，抗熱抗靜電涂層。雷達(dá)罩蜂窩結(jié)構(gòu)是否進(jìn)水要用A8－AF濕度儀檢查。按SRM要求嚴(yán)格執(zhí)行，大修后注意電性能的測試。第121頁/共149頁1212021/10/10星期日第六章鋁合金蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的膠接修理金屬膠接技術(shù)的特點(diǎn)鋁合金蜂窩結(jié)構(gòu)的修理流程預(yù)處理階段陽極化處理階段AC130具體施工步驟第122頁/共149頁1222021/10/10星期日金屬膠接技術(shù)的特點(diǎn)

膠接連接和修補(bǔ)方法，與鉚接、螺接、焊接等傳統(tǒng)連接和修補(bǔ)方法相比，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：無應(yīng)力集中，抗疲勞性能好，在膠接結(jié)構(gòu)中，疲勞裂紋的擴(kuò)展緩慢。膠接結(jié)構(gòu)重量輕，可省去大量的鉚釘、螺栓。因?yàn)闆]有焊縫，不會起皺，表面光潔。膠接不僅提供了配合表面之間結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系，而且保證了密封。膠接劑層對振動有阻尼作用，這就降低了噪聲載荷的聲級。膠接結(jié)構(gòu)中沒有空穴和縫隙，不存留潮氣或其他腐蝕物質(zhì)，減少了腐蝕作用。膠接工藝、設(shè)備要求比較簡單、操作容易。第123頁/共149頁1232021/10/10星期日

膠接雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，也有局限性，主要不足之處如下：膠接的剝離強(qiáng)度較低，在使用環(huán)境下膠接劑的老化程度難于鑒定。膠接質(zhì)量因受多種因素的影響，它的無損檢驗(yàn)手段還不夠完善。第124頁/共149頁1242021/10/10星期日鋁合金蜂窩結(jié)構(gòu)的修理流程

采用膠接技術(shù)修理的關(guān)鍵是修補(bǔ)前的準(zhǔn)備工作，按SRM51－70－10進(jìn)行，對鋁及鋁合金的待修表面，在確定了損傷范圍，去除了損傷部分，進(jìn)行表面清潔以后，為使膜層與粘接劑有較高的膠接強(qiáng)度，必須在粘接部位預(yù)先進(jìn)行磷酸陽極化處理。在飛機(jī)上應(yīng)用這種傳統(tǒng)的方法處理，只能采用局部磷酸陽極化處理方法－ThePhosphoricAcidContainmentSystem(PACS)和在此基礎(chǔ)上的改進(jìn)。第125頁/共149頁1252021/10/10星期日

波音公司在SRM中推薦采用HeatconCompositeSystem進(jìn)行熱補(bǔ)修理，與之配套Heatcon公司還研發(fā)了一個附件，HCS2046－02PACS表處儀，為飛機(jī)鋁合金結(jié)構(gòu)粘接之前做磷酸陽極化表面處理。它包括三部分：一、控制器：控制電路、電源、陽極化電壓、顯示及真空泵；二、流速控制器：由水、酸活門以及流速計(jì)組成；三、附件包：包括盛液瓶、電線、不銹鋼絲網(wǎng)、管接頭及各種軟管。第126頁/共149頁1262021/10/10星期日

它的基本原理是讓12％的稀磷酸H3PO4（單位面積所需磷酸量是0.01升/平方英寸），從待處理表面緩緩流過，以待修鋁合金為陽極，不銹鋼絲網(wǎng)為陰極，加以9.5－10V直流電，在21－29℃下，陽極化處理20－25分鐘。（見圖6－1）如果修理平面帶有角度不是水平面或者是下表面，這時可以增加一個真空袋裝置，保證密封，防止帶有腐蝕性的磷酸溶液流出。（見圖6－2）第127頁/共149頁1272021/10/10星期日圖6－1PACS系統(tǒng)（一個真空袋）第128頁/共149頁1282021/10/10星期日圖6－2PACS系統(tǒng)（兩個真空袋裝置）第129頁/共149頁1292021/10/10星期日具體實(shí)施步驟如下：

預(yù)處理階段：用溶劑洗凈劑去除修理區(qū)域表面的灰塵、油和污染物。用脫漆劑或機(jī)械打磨的方法除去修理區(qū)域的漆層。（注意：PACS表面處理前必須將所有漆層除盡，否則影響處理效果；不允許脫漆劑流到膠接結(jié)構(gòu)中去）使用溶劑清潔修理表面。用百潔布或等同工具打磨修理表面。（注意：用防酸膠帶防止磷酸腐蝕緊固件、蜂窩芯裂縫或其它無損區(qū)域，并作為標(biāo)志圍在修理區(qū)四周）然后做目視水膜試驗(yàn)。（注意：水膜試驗(yàn)是指用不超過100℉等同38℃的水沖洗后，表面連續(xù)的水膜保持至少30秒）檢驗(yàn)表面連續(xù)的水膜（無水珠）是否保持30秒，若不能，則重復(fù)步驟3－6，直到符合5以后。立即進(jìn)行陽極化處理。第130頁/共149頁1302021/10/10星期日陽極化處理階段

PACS系統(tǒng)必須正確安裝才能進(jìn)行陽極化以及安全地處理磷酸。調(diào)配磷酸。（注意：磷酸有腐蝕性。防止磷酸與皮膚、眼睛接觸，工作時帶好橡膠手套，防護(hù)面具，穿好防護(hù)服。如果不慎接觸到磷酸，迅速用大量清水沖洗，然后進(jìn)行醫(yī)療）在修理工作臺上鋪放塑料薄膜，以防止污染。按圖或進(jìn)行鋪層，PACS表處儀連接電纜。確保做陽極化地鋁部件和磷酸溶液地溫度在70－85℉（21－29℃）之間。將三通閥門打到磷酸地供應(yīng)位置，打開電源，開始進(jìn)行陽極化。當(dāng)所有地酸流過真空袋，關(guān)上磷酸供應(yīng)管，將三路閥門地凈水通路打開，沖洗表面至少5分鐘。第131頁/共149頁1312021/10/10星期日迅速用水沖洗表面至少5分鐘。處理過地表面在室溫下充分干燥，或者可用最高160℉（71℃）將其烘干。（注意：不要用裸手觸碰干燥地陽極化表面，防止污染已陽極化地表面。）檢查處理好地金屬表面的質(zhì)量。陽極化處理后的表面，在關(guān)閉電源，拆除鋪層。熒光或日光小角度的入射下，通過旋轉(zhuǎn)90度的偏振片可以看到連續(xù)變化的光，一般呈紫、黃或綠色的彩虹般的色澤。見圖6－3。也可使用歐姆表、紅外濾光片來檢查磷酸陽極化表面的質(zhì)量。如果處理后的表面顏色劇烈變化，或有電燒蝕現(xiàn)象則陽極化處理不成功，重新進(jìn)行陽極化處理。在24小時以內(nèi)噴/刷底膠。第132頁/共149頁1322021/10/10星期日圖6－3檢查處理后金屬表面的質(zhì)量第133頁/共149頁1332021/10/10星期日

除了PACS和PANTA外，波音公司在2005年有關(guān)金屬結(jié)構(gòu)膠接修理的SL和以后的SRM中提出了Boegel（AC130）表面處理方法，適用于多種金屬結(jié)構(gòu)膠接修補(bǔ)預(yù)處理，能用于鋁、鈦和不銹鋼等，并且無毒，對環(huán)境沒有污染。第134頁/共149頁1342021/10/10星期日圖6－3AC130套包第135頁/共149頁1352021/10/10星期日Boegel（AC130）具體步驟：用MPK（甲基丙基甲酮）或丙酮清潔表面。用百潔布或180＃砂紙（或更細(xì)的砂紙）打磨表面。用干燥空氣或氮?dú)獬シ蹓m。用MPK或丙酮清潔表面。按制造商使用手冊的建議混合調(diào)配材料。用50ml的AC130溶液可以處理200平方英寸（1300平方厘米）的待修區(qū)域，可按此比例計(jì)算溶液量。（注意：調(diào)配好的溶液30分鐘后才能發(fā)揮作用，有效期10小時）用隨機(jī)軌跡砂磨器或靠模打磨器進(jìn)行打磨，采用180＃鋁砂紙，按某一方向打磨表面，每30秒換砂紙，并按與原來方向垂直的方向打磨表面。（注意：此步驟是為了除去金屬表面的氧化層）第136頁/共149頁1362021/10/10星期日確保修理表面以及邊緣均打磨干凈后，換上砂紙，按任意方向打磨整個表面。做目視檢查，檢查表面是否完全打磨干凈。達(dá)不到時重新打磨。用吸塵器除去粉塵，保持表面清潔。在打磨完30分鐘內(nèi)涂上AC130溶液。（注意：30分鐘后表面又將會氧化）用鋁箔帶、固態(tài)FEP（氟化乙丙烯即橡膠）或其它合適材料圍在損傷周圍，將機(jī)械緊固件及其它區(qū)域隔離開，防止污染。確保AC130及待修件表面溫度在50－100℉（10－38℃）之間。用干凈、非金屬的毛刷或噴霧器將溶液噴到膠接表面。保證表面完全浸透在溶液中至少2分鐘。第137頁/共149頁1372021