TA的每日心情 | 难过 2019-4-30 13:17 |
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沙发
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发表于 2013-1-14 03:08:05
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有了方案就要开始修理,根据补片材料的不同,复合材料的修理分为Bonded Repair和Bolted Repair,区别就是前一个是使用和损伤处相同的复合材料作为补片,后一个是用金属补片,对于787的CFRP结构来说就是使用钛合金补片。8 ~* [% g- x0 ]1 ^
先说Bonded Repair:: {8 X" d0 ?( [9 F1 r4 ]) A
1.打磨:
F. S7 O, I( [; f打磨的目的是为了把损伤部分去掉并清洁,同时为下一步粘贴补片做准备。4 a$ o; n+ \) g' o7 x F
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5 M+ f! w5 ?( J. ]如上图,打磨的要求是以损伤的范围为基本形状,把受影响的每一层按照上图的斜台阶的样式,按照规定的宽度(见图)打磨出来,最终的打磨面积要比损伤形状大很多。
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大窝兄在他的日志回复里曾提到,复材修理有可能越补越大,这里就是越补越大的第一道坎,打磨通常使用的是如图所示这样的砂轮,如果工作者手潮或是经验差一些,就有可能出现某一层打磨露出的过多或者台阶斜度不够或过大的情况,严重了就要重新打磨,这样就有可能会越磨越大。。。。。。- W0 B" }* W& A7 N. M4 D
2.干燥(Dry the Part):: t& c! \/ l7 m3 h8 ~3 ~
就是利用抽真空的方式把打磨好的部分的水气抽出去,如果在复合材料结构中存有空气和水份,会导致结构性能的降低,所以一定要在修理的每一个阶段都避免水气的进入,后面还会出现很多类似的过程。
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具体作法如上图,在打磨处抽真空,然后接上热补仪,按照手册要求的温度、温升和温降设置好,加热至规定的时间就可以了。3 p# `% o, o9 [
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这个就是大名鼎鼎的热补仪了,乃复材修理居家旅行杀人越货之利器 。- S' N, H6 J, T( j
3.制作补片:
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: t, _. i6 \7 k* ^0 s首先要根据手册和图纸确认材料的编织方向(WARP DIRECTION)和每一层的铺层角,然后把它们如上图标记在模板上,在根据模板在预浸料(prepreg)上剪出每一层的补片。. Y1 {3 T C: K- }5 ~! ~& H
接下来,把每一层补片从下至上按照模板的标记放到修补区域上,每放一层,都要做一次抽真空去除水气(如下图),当然每次时间不用太长,根据手册1-2分钟即可。+ m. o8 {0 b9 J8 S( i% w4 B, l% d
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4.固化:
8 \( n( U3 N1 D/ ]& A补片做好了,就开始最后的固化过程,如下图:
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0 U+ h* |% J% X( Q% g方法跟前面讲的干燥差不多,做真空包抽真空,连接加热毯和热电偶到热补仪上。在这了特别要注意的就是热电偶的布置,如下图:" y$ A) Q& j; @9 i$ a9 |
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注意热电偶要摆放在不同的铺层上,分布均匀并放置在加热毯的有效区域内(见下图)。 |) s' S) D- }" e$ o
6 z' r, ]& s) R7 L, F" g) J- K这是因为固化时对温度对应时间的变化曲线(见下图)有严格的要求。
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热电偶就是热补仪用来监控固化时的温度变化的,如果热电偶放置不当,就会导致热补仪不能正确感知固化的温度,从而触发假警告或不能及时触发警告,这些都会导致固化失败使得整个修理必须从头再来。。。, L5 h$ o7 p+ X* ^
5.恢复
$ N, A. Z/ Q: _7 v/ `, }' A固化完成后,如果外部和NDI检查没有问题,对修补表面进行清洁,去除掉修理产生的毛刺,再重新喷漆就可以了。
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" H4 j4 { Y6 s) s- YDouble Vacuum Bag Debulk Repair(DVD)+ t9 `3 R+ T1 Z. h5 ~* F
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这里要讲一下波音针对787大量采用层压板结构开发的一种新的修理方式。上面讲的传统的方法中,制作补片时抽真空去除水气的方法只适用于6层以下的损伤,换句话说,按照上面的作法,如果损伤超过6层,就不能保证每一层补片之间的水气被完全抽离出去。如果是超过6层的结构,按照之前的作法,必须每6层就做一次完整的固化修理,这样超过6层的结构修理起来耗时很长,而787的CFRP大部分是10层以上的。。。。。。
( L ^' Q+ @1 {" G& b) P- t所以,波音就搞了这样一种方式,将所有的补片按顺序和铺层角摆好后,单独拿出来做一哥双层真空包抽除水气。如下图( A4 x$ [/ ` W( }2 @- A& G
) n \) D: [7 o& ~上层真空包的目的是避免每一层补片之间压得太实,以保证水气能被充分的抽离出去。2 Z1 }* P- U8 Q! G! }) H1 U
这样做好的补片放回修理表面,在按照上面讲的方法进行固化就可以了。 n7 p( L: O7 I2 r% s1 D" W
+ `* s) }3 U8 V* {. n! Q& B6 }Bonded Repair耗时很长,主要是各种抽真空、加温、固化的时间,一个完整的Bonded Repair大约要花2-3天的时间,如果是个损伤就得用这种修理方式的话,787估计一架都卖不出去了。。。因此波音开发了一种简易的Bonded Repair方式----QCR,应用在一些小范围、轻度的损伤修理上。0 U( ~3 p: V/ ?! [( ~7 j
" U5 e; V* U0 t+ ?1 yQCR:1 R Q; J6 H0 ~6 A
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这是波音鉴于787上复合材料太多,如果是点小伤就得结构修理人员出马的话,实在是疲于奔命,而且会造成大量的航班不正常或AOG的情况,因此,开发了这种快速处理方式叫做QCR(QUICK COMPOSITE REPAIR),除了简单的贴金属胶布封严外,这是唯一一种航线人员可以完成的结构修理方式。简单的说就是把损伤表面的漆层去掉,然后用波音提供的简易真空包、加热设备和胶把一块已经固化好的补片贴上去。当然,这个只是一种临时修理,有效时间一般是24个月,具体参见SRM,而且并不是什么场合都能用。。。。。。 不过这种方法很简便,经过培训,航线维修人员1个小时以内就可完成。
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Bolted Repair5 a4 W2 v' p; u) u
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接下来就是Bolted Repair了,说白了就是把损伤去掉装一个金属补片,主要用在损伤区域贯穿整个结构而且损伤部分外形变化比较大的地方,比方说蒙皮后面的绗条损伤,通常就是把绗条截断,在做一个Bolted Repair。对于787而言,Bolted Repair主要应用在机尾、翼尖等处的修理上。这个方法跟金属结构的差不多,大窝兄应该是行家,具体细节就不多说了。
: `' i3 j, s! B! H& }这里讲一下紧固件的选择,有关复合材料下的紧固件的标准,参见BAC5063和SRM
7 z/ ?$ s: S& f( Z* D下图是紧固件选择的基本原则。- }/ o$ o' f; v! x9 E: S
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再说一下钻头的选择,下图给出了几种常用的在CFRP上钻孔的钻头。( N( E, @1 R+ j: C8 x+ a
! N. L% S* c* o4 \2 ?4 r值得注意的是,Bolted Repair使用的是钛合金补片,在钛合金生钻孔需要低速高压,而在复合材料上钻孔需要高速低压,下面是波音给的一个在复合材料-钛合金上钻孔的建议方法:# L7 U/ Q( B. Q9 } C
To drill a hole in a composite to titanium assembly, follow these general steps:$ i- l+ E. E7 Z% X
- Use Boelube for all drilling operations.! Y6 @; ~, [, }7 w! z& }- S
- Drill a No. 30 diameter pilot hole in Titanium using a ST10-907 bit.# w4 s9 Z! J7 t$ D+ p8 l
- Drill a No. 30 pilot in the composite using the titanium part as a guide with a ST1257 bit., C. b4 W: I4 l3 k1 c% h
- Drill to 1/16th undersize diameter if necessary using ST1257 bit.2 b" M+ t* J# s# N/ k! G3 t5 Q& K
- When drilling, put the drill tip against the surface, slide the drill guide down the drill shaft and hold it against the surface.
$ A( ^ U) g5 X# O/ ?- Start the drill motor, when the motor is at the correct speed, feed the drill into the material. If you are drilling thick material, peck drill no more than 0.10 inch for each step. This will prevent the drill flutes from becoming full with shavings.) z: `6 Q7 }. ?1 a9 C" t* k- r3 n* v4 [$ d
- Ream to full size in 2 separate steps using an ST1864P or ST1257B reamer. Alternatively, ream to full size in 1 step using an ST1864R reamer.
6 G8 w& o3 g* w5 r# U- Remove all dust and lubricant from the hole.
. @) h H/ @/ r L1 l3 [- Inspect the hole for size and condition
2 R# ^8 \6 M5 @* Q+ Q选定了紧固件和钻头、电钻,然后根据手册确认补片的尺寸,紧固件的排数和间距,基本上修理方案就确认下来了(见下图)。/ Y! R$ r! \! \8 B+ x
. {" g4 Y" l3 b# B4 F接下来根据手册的要求和修理区域的形状,对补片进行成型加工和热处理,然后最后把补片按照确认的方案装上就可以了。
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# _0 O$ G0 A. A3 L1 Y. t6 RBolted Repair看起来好像不难,实际上Bolted Repair的修理也很费时,而且对工作者的动手能力要求更高(再一次对大窝兄这样的老师傅表示由衷的敬佩 ),特别是要在损伤区域和补片上钻无数个眼。。。。。。而且在CFRP上还得特别小心,因为钻孔不慎会导致孔边缘出现分层等损伤,一旦发生这种情况,那么修理范围又要扩大,前面所有功夫又白做了。。。。。。 在同等修理面积下,Bolted Repair和Bonded Repair的工时实际上差不多。( m( Z: t0 K, v0 X
Bolted Repair差不多就介绍这么多了,这种方法跟传统的金属结构修理方法差不多,但是波音对于这种方法并不满意,因为这种方法会增加很多的紧固件,从而增加了很多重量。我在上学的时候,我们的老师总是跟我们强调,所谓飞机设计的目的,就是为了减轻每一克的重量而奋斗,所以,对于从事航空的人来说,会增加重量的东西,都是深恶痛绝之,必欲除之而后快。。。 因此,波音一直在不懈的寻求替代Bolted Repair的方法,目前波音已经开发出了在蒙皮和绗条修理中使用Bonded Repair代替Bolted Repair的方法,虽然还处在实验阶段,不过上次波音的人来我们这里审核结构修理车间时带了几个试件过来,对比了一下,确实比Bolted Repair轻不少。# r2 T; x/ h8 g) N1 K+ U
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到此为止,基本上现有的787复合材料修理方法就基本介绍完了,鉴于本人水平有限,而且并非结构修理专业人员,以上内容必然是十分粗糙而且错误百出的。。。。。。欢迎各位积极讨论,勇于拍砖。。。 |
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