Спосіб ремонту багатошарової панелі з композиційних матеріалів

Реферат: Спосіб ремонту багатошарової панелі з композиційних матеріалів характеризується тим, що візуально оглядають і методом неруйнівного контролю агрегату визначають, з подальшим нанесенням, контури пошкоджених місць (границь розшарувань). Визначають і розмічають місця розташування внутрішнього заповнювача в зоні ремонту. Переносять контур дефекту з зовнішньої обшивки на внутрішню обшивку, розмічають лінії вирізу обшивки і видаляють її разом з внутрішнім заповнювачем. Встановлюють засоби ремонту на місце видаленого заповнювача на клею, вклеюють обшивку (якщо вона без ушкоджень) або один щонайменше шар склотканини на клею поверх встановленого засобу ремонту до рівня внутрішньої обшивки з подальшим встановленням поверх ремонтної накладки. З двох боків ремонтованої ділянки її піддають ультразвуковому опроміненню. UA 94142 U (12) UA 94142 U UA 94142 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до ремонту багатошарових панелей, а саме в авіабудуванні і космічній техніці. Теперішній час характеризується швидким зростанням використання композиційних матеріалів (KM), особливо в авіабудуванні і космічній техніці. Конкурентоспроможність KM, стосовно металів, значною мірою залежить від стабільності властивостей KM, простоти контролю та ремонту пошкоджень, що виникають у процесі експлуатації літальних апаратів (ЛА). У наш час в усьому світі гостро стоїть питання ремонту елементів і агрегатів конструкцій з KM в умовах експлуатації ЛА. Це пов'язано із зростаючим обсягом застосування КМ в конструкціях літаків. Наприклад в сучасних літаках Airbus A350 і Boeing B787 Dreamliner частка композиційних матеріалів за масою перевищує 50 %. У конструкції A350-52 % від ваги літака будуть складати композиційні матеріали, 20 % - алюміній, 14 % - титан, 7 % - сталь, 7 % - інше. У літаку Boeing B787 подібне співвідношення: 50 % - композиційні матеріали, 20 % - алюміній, 15 % - титан, 10 % - сталь, 5 % - інше. У реальних умовах експлуатації панелей з KM основна увага приділяється збереженню міцності конструкції після пошкодження. При цьому деталі заздалегідь проектуються таким чином, щоб у разі пошкоджень навантаження в них розподілялася з можливістю збереження експлуатаційної міцності агрегату в цілому. Для деталей з KM застосовуються методи визначення критичних розмірів ушкоджень, перевищення яких призводить до втрати несучої здатності. На практиці, існує кілька рівнів допустимості дефекту або пошкодження в деталі і це залежить від критичного розміру пошкодження, а також економічною доцільністю пов'язаної із зняттям панелі або агрегату з виробу / 1 /. Заявнику невідомо з рівня техніки аналогічних технічних рішень, які мали б загальні ознаки із заявленою корисною моделлю. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб ремонту багатошарової панелі з композиційних матеріалів, який за рахунок визначення місця пошкодження частини панелі і заміна її внутрішніх конструктивних елементів на ремонтні засоби, забезпечить необхідну статичну міцність і довговічність відремонтованої конструкції. Поставлена задача вирішена у способі ремонту багатошарової панелі з композиційних матеріалів, відповідно до корисної моделі, візуально оглядають і методом неруйнівного контролю агрегату визначають, з подальшим нанесенням, контурів пошкоджених місць (кордонів розшарувань), визначають і розмічають місця розташування внутрішнього заповнювача в зоні ремонту, переносять контур дефекту з зовнішнього обшивки на внутрішньою обшивку, розмічають лінії вирізу обшивки і видаляють її разом з внутрішнім заповнювачем, встановлюють засоби ремонту на місце видаленого заповнювача на клею, вклеюють обшивку (якщо вона без ушкоджень) або один щонайменше шар склотканини на клею поверх встановленого засобу ремонту до рівня внутрішньої обшивки з подальшим встановленням поверх ремонтної накладки розділяючу плівку (на кресленні не показана) з термопарами нагрівальну ковдру, встановлюють вакуумний мішок зі штуцерами зі сторони внутрішньої обшивки, встановлюють вакуумний мішок зі штуцерами зі сторони зовнішньої обшивки, встановлюють поверх вакуумного мішку, зі сторони внутрішньої обшивки хвилеводувипромінювача, до якого під'єднаний перетворювач коливань, під'єднаних до генератора ультразвукових коливань, після цього джерело напруги під'єднують до нагрівальної ковдри і до генератора ультразвукового генератора та здійснюють процес полімеризації клею. Ультразвукове опромінення здійснюють від генераторів ультразвукових коливань, які мають потужність по 5 кВт та частотою від 17 до 23 кГц. Як засіб ремонту використовують спінений жорсткий пластик із закритими порами на основі поліметакриліміду, ROHACELL 110А. Як клей використовується клей марки ВК-27. Ремонтна накладка притискають за рахунок двостороннього вакуумування ремонтованої панелі. Режим для внутрішньої зони вакуумування 2 становить: по температурі -70° С; по тиску -0,3-0,8 кг/см ; за часом - 60 хв., а режим для 2 зовнішньої зони вакуумування становить: по тиску - 0,3-0,8 кг/см ; за часом - 60 хв. В заявленій корисній моделі використовується двофакторний модифікований процес полімеризації клею, що використовується при даному ремонті. А саме поряд з температурною обробкою панелі додатково використовується і обробка звуковими хвилями в ультразвуковому діапазоні. При цій одночасній дії збільшується енергія хаотичного теплового руху мономерів клею, що виготовлений на основі епоксидно-фенольних, епоксидно-поліуретанових, поліамідних зв'язуючих. Все це спричиняє: по-перше - зменшення часу полімеризації клею; подруге - збільшення адгезійних властивостей клею; по-третє - ліквідації пустот під шаром клею; по-четверте - дегазацію клею від часток повітря, яке потрапило в об'єм клею при змішуванні його компонентів (ущільнення клею). 1 UA 94142 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Дане технічне рішення дозволяє здійснювати ремонт тришарових і монолітних конструкцій з КМ в "польових" умовах та умовах експлуатуючих організацій при не великих фінансових витратах. А також можливість ремонту панелі з агрегату без його демонтажу з літаку. Для пояснення суті корисної моделі наведені такі ілюстративні матеріали: - на фіг. 1 - схема дефекту багатошарової панелі з композиційних матеріалів; на фіг. 2 - схема вирізки і видалення пошкоджених обшивки і заповнювача (трубчастого наповнювача); на фіг. 3 - схема встановлення на клей засобу ремонту; на фіг. 4 - схема вклейки обшивки поверх засобу ремонту; на фіг. 5 - схема встановлення на клей ремонтної накладки; на фіг. 6 - загальна схема ремонту; Заявлена корисна модель реалізується наступним чином. Ремонт виконують в умовах відкритої місцевості, наприклад на кришці капота, виконаної у вигляді багатошарової панелі з композиційних матеріалів, повітряного контуру двигуна транспортного літака, без демонтажу капота з двигуна. Панель виконана з двох обшивок (фіг. 1-6) - зовнішня 1 і внутрішня 2 і заповнювача 3 (наприклад трубчастий) (25×25 мм) на високотемпературному сполучному СП97К і тканини Т10-80 сатинового переплетення. На обшивці 1 кришці, наприклад, виявляють відшарування зовнішньої обшивки від трубчастого заповнювача 3, і часткове його пошкодження, що могло призвести до подальшого руйнування конструкції. Так як в умовах відритої місцевості ми не маємо доступ до спеціалізованого обладнання, ремонт здійснюють за допомогою ремонтного обладнання (для вакуумування) Brisk Heat ACR-3 та обладнання для ультразвукової обробки (генератор з опромінювачем магнітострикційним або п'єзоелектричним). При цьому проводять роботи в наступному порядку: візуально оглядають дефекти і проводять неруйнівний контроль (широковідомими засобами) обшивки 1 панелі, з подальшим нанесенням на неї контурів пошкоджених місць (кордонів розшарувань); визначають місця розташування стінок трубчастого заповнювача 3 в зоні ремонту; переносять контури дефекту з зовнішньої обшивки 1 на внутрішню обшивку 2; розмінують розташування меж трубчастого заповнювача 3; розмінують лінії вирізу обшивки 2 в зоні ремонту; видаляють обшивку 2 в зоні ремонту, трубчастого заповнювача 3 і підготовлюють поверхні для надійного з'єднання між первинною структурою і ремонтним засобом 8; видаляють пошкоджений внутрішній шар внутрішньої обшивки 2; встановлюють прокладки 6 в зоні віддаленого шару внутрішньої обшивки 2; встановлюють заглушки 7 на клею ВК-27 всередину крайньої залишеної частини трубчастого заповнювача 3 для забезпечення необхідного вакууму з пластика з закритими порами на основі поліметакриліміду, ROHACELL 110 А; встановлюють ремонтний засіб 8 з пластика з закритими порами на основі поліметакриліміду, ROHACELL 110 А з дренажними отворами замість вилученого трубчастого (стільникового) заповнювача 3 на клею ВК- 27; нарощують склотканиною ТЮ – 80, просочену клеєм ВК- 27 ремонтний засіб 8 до контурів обшивки (приблизно 4 шари) 9; встановлюють ремонтну накладку 10 із склотканини Т10 – 80, просочену клеєм ВК- 27 з перерізом в 2 мм починаючи з меншого шару (4 шари), при цьому товщина ремонтної накладки зазвичай відповідає товщині обшивки конструкції; встановлюють на накладку 10 з термопарами (на кресленні не показані), розділяючу плівку (на кресленні не показана), нагрівальну ковдру 13; встановлюють вакуумний мішок 15 зі штуцерами 14; встановлюють вакуумний мішок 17 зі штуцерами 18 зі сторони зовнішньої обшивки 1; встановлюють поверх вакуумного мішка 15 хвилеводу-випромінювача 19, до якого під'єднаний відповідний перетворювач коливань 20, наприклад п'єзокерамічного типу, під'єднано до генератора ультразвукових коливань (на кресленнях не показано), який має потужність до 5 кВт та частотою від 17 до 23 кГц та під'єднують його до мережі електроживлення та задають відповідний режим; під'єднують до електричної мережі апарата Brisk Heat ACR-3 Hot Bonder та задають режим для двох зон вакуумування. 2 А) Для внутрішньої - температура (70 С), тиск (0,3-0,8 кг / см ), час (60 хв.); Б) Для зовнішньої - тиск і час 2 UA 94142 U 5 після полімеризації знімають мішки, охолоджують до температури навколишнього середовища, ремонтну поверхню зачищають до необхідної шорсткості, відновлюють окрасочне покриття. Джерела інформації: 1. Композиционные материалы: Справочник / В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин и др.; Под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. - М.: Машиностроение, 1990. - 512 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 1. Спосіб ремонту багатошарової панелі з композиційних матеріалів, який характеризується тим, що візуально оглядають і методом неруйнівного контролю агрегату визначають, з подальшим нанесенням, контури пошкоджених місць (границь розшарувань), визначають і розмічають місця розташування внутрішнього заповнювача в зоні ремонту, переносять контур дефекту з зовнішньої обшивки на внутрішню обшивку, розмічають лінії вирізу обшивки і видаляють її разом з внутрішнім заповнювачем, встановлюють засоби ремонту на місце видаленого заповнювача на клею, вклеюють обшивку (якщо вона без ушкоджень) або один щонайменше шар склотканини на клею поверх встановленого засобу ремонту до рівня внутрішньої обшивки з подальшим встановленням поверх ремонтної накладки, при цьому з двох боків ремонтованої ділянки її піддають ультразвуковому опроміненню. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як засіб ремонту використовують спінений жорсткий пластик із закритими порами на основі поліметакриліміду ROHACELL 110A. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як клей використовується клей марки ВК-9. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ремонтну накладку притискають за рахунок двостороннього вакуумування ремонтованої панелі. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що режим для внутрішньої зони вакуумування 2 становить: по температурі - 70 С; по тиску - 0,3-0,8 кг/см ; за часом - 60 хв., а режим для 2 зовнішньої зони вакуумування становить: по тиску - 0,3-0,8 кг/см ; за часом - 60 хв. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ультразвукове опромінення здійснюють від генераторів ультразвукових коливань, які мають потужність по 5 кВт та частоту від 17 до 23 кГц. 3 UA 94142 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4