I. ハンドツール
プリプレグと乾燥ファイバーはどちらも、ハサミ、ピザ カッター、ナイフなどの手工具で切断できます。ケブラーで作られた材料は、ガラスやカーボンファイバーよりも切断が難しく、工具の摩耗が早くなります。ゴム製スクレーパーとブラシを使用して、乾燥した繊維に湿った樹脂のレイアップを含浸させます。マーカー、定規、円形テンプレートを使用して修復レイアウトを作成しました。これを図 31 に示します。
図 31: レイアップ用のハンドラミネートツール-
II.空気駆動ツール-
複合材料には、ドリル モーター、ルーター、グラインダーなどの空気駆動の電動工具が使用されます。{0}}カーボンファイバーは導電性素材であり、ショートを引き起こす可能性があるため、電動モーターは推奨されません。電動工具を使用する場合は全密閉型である必要があります。図 32 に示すように。
図 32: 複合材修復用の空気圧ツール
Ⅲ．タイヤフィルムプレート
通常、硬化プロセス中に部品をサポートするためにアルミニウム製シース プレートが使用されます。部品が型枠に付着しないように、離型剤または離型フィルムが型枠に塗布されます。サーマルバインダーを使用する場合、薄いコーティングされたパネルも修理の上部に使用されます。コーティングされたシートは、より均一に加熱された領域を提供し、より滑らかな複合ラミネートに仕上がります。
IV.サポートツールと金型
一部の修理では、部品をサポートしたり、硬化中に表面プロファイルを維持したりするための工具が必要になります。これらのツールの作成にはさまざまな材料を使用できます。材料の種類は、修理の種類、硬化温度、一時的なツールか永続的なツールかによって異なります。オーブンやホットプレスタンクでの硬化には、硬化温度が高いためサポートツールが必要です。サポートツールを使用しないと部品が反ってしまいます。利用可能な工具材料の種類は数多くあります。特定の部品プロファイルに合わせて成形されるものもあれば、硬化中にプロファイルを保持するための剛性サポートとして使用されるものもあります。石膏は輪郭形成に安価で便利な材料です。グラスファイバー、麻、その他の素材を詰めることができます。石膏は耐久性はあまり高くありませんが、一時的なツールとして使用できます。通常、仕上げの品質を向上させるために、ツールの側面にガラス繊維強化エポキシ樹脂の層が適用されます。
成形樹脂は、ガラス繊維、炭素繊維、またはその他の強化材料を含浸させて永久工具を製造するために使用されます。複雑な部品は金属または高温の金型プレートから作られ、5 軸 CNC 装置で機械加工されて、航空機部品の製造に使用できる基本的なツールが作成されます。-これを図 33/34 に示します。.
図 33: 5 軸 CNC ツールと金型製造装置
図 34: 吸気ユニットの金型
V. 真空袋詰め資材
複合航空機コンポーネントの修理は、通常、真空バッグ加圧技術を使用して実行されます。修理箇所の周りはビニール袋で密閉されています。次に、空気がバッグからポンプで排出され、修復層が互いに引き寄せられ、修復層の間に空気が残らないようにします。大気圧により、修復プロセス中に強力で確実な結合が形成されます。
部品の真空袋詰めに使用できるプロセス材料がいくつかあります。これらの材料は修理の一部を構成せず、修理プロセスの最後に廃棄されます。
VI.離型剤
フィルムツール離型剤としても知られる離型剤を使用すると、硬化したパーツを金型やタイヤプレートから簡単に取り外すことができます。
VII.分離板
セパレーター層は、修理箇所から空気や揮発性物質が逃げる経路を作ります。余分な樹脂はセパレーターに集められます。セパレータ材料は、ガラス繊維、ポリエステル不織布の層で構成することも、穴あきテフロン (Teflon)® コーティング材料で構成することもできます。構造修理マニュアル (SRM) には、どのようなタイプの分離層が何層必要であるかが記載されています。一般に、積層体が厚ければ厚いほど、より多くの層が必要になります。
Ⅷ.表面ラミネート
表面ラミネートは通常、接着目的できれいな表面を作成するために使用されます。ガラス繊維の薄い層が修復部分とともに硬化されます。部品が別の構造に取り付けられる直前に、スキン層が除去されます。スキン層は簡単に剥がすことができ、接着するためのきれいな表面が残ります。スキン層は、ポリエステル、ナイロン、フッ素化エチレンプロピレン (FEP)、またはコーティングされたグラスファイバーから製造されます。過熱すると、取り除くのが難しくなる場合があります。コーティングされたスキンによっては、表面に望ましくない汚染が残る場合があります。好ましい剥離材はポリエステルであり、熱硬化して収縮をなくすことができます。
IX.粘着テープ
ダクトテープとしても知られる真空バッグシールテープは、真空バッグを部品やツールにシールするために使用されます。接着テープを貼り付ける前に必ずその温度定格をチェックし、適切な温度定格の粘着テープを使用していることを確認してください。
X. 多孔質剥離フィルム
多孔質の剥離フィルムは、修理時に空気と揮発性を許容するために使用され、剥離層が部品や修理に貼り付くのを防ぎます。必要な吐出量に応じて、さまざまなサイズの穴と穴の間隔が利用可能です。
11.固体分離膜
固体の分離フィルムを使用することで、プリプレグや湿った層が作業面やクラッドプレートに張り付くのを防ぎます。固体分離フィルムを使用すると、樹脂の漏れを防ぎ、ヒートブランケットやコーティングプレートを損傷することも防ぎます。
XII.通気性のある素材-
記載されている通気性のある素材は、真空バッグから空気が出る経路を提供するために使用されます。通気性のある素材はセパレーターと接触している必要があります。通常、ポリエステル繊維は 4 オンスの重量で使用されます。または10オンス. 4オンス50 ポンド/平方インチ (psi) および 10 オンス未満の用途に使用されます。 50 - 100 psi に使用されます。
XIII.真空バッグ
真空バッグの素材は、修復物と空気の間に丈夫な層を形成します。
真空バッグの材料にはさまざまな温度定格が用意されているため、修理に使用する材料が硬化温度に対応できることを確認してください。ほとんどの真空バッグの素材は使い捨てですが、柔軟なシリコンゴム製のものは再利用可能です。-真空プローブバルブの取り付けを可能にするために、袋詰め材料に 2 つの小さな切り込みが入れられます。真空袋は柔軟性に欠けるため、複雑な形状に合わせたい場合は袋の中に層を作る必要があります。封筒型の袋が使用されることもありますが、この方法の欠点は真空圧で部品が潰れてしまう可能性があることです。シリコーンゴム製の再利用可能なバッグはより柔軟です。袋詰め作業を簡素化する暖房ブランケットが内蔵されているものもあります。-これを図 35/36/37 に示します。
図 35: 梱包材
図 36: 複雑な部品用のバッグ
図 37: 発熱体用のセルフシール式真空バッグ-
XIV.真空装置
真空ポンプは、真空バッグから空気と揮発性物質を吸引して大気圧固定ラミネートを作成するために使用されます。修理工場では特殊な真空ポンプが使用されます。航空機の修理には、移動式真空ポンプを使用できます。ほとんどの熱接着剤には真空ポンプが組み込まれています。-通常のエアホースは真空時に扁平してしまうため、真空ラインとして特殊なエアホースを使用します。オーブンやオートクレーブで使用される真空ラインは、加熱ユニット内の高温に耐えられる必要があります。真空圧力調整器は、袋詰め中に真空圧力を下げるために使用されることがあります。
15.真空圧縮テーブル
真空圧縮テーブルは、多層複合ラミネートを分解するのに便利なツールです。-圧縮テーブルは本質的に、ヒンジ付きの蓋が付いた金属製のテーブルトップで構成される再利用可能な真空バッグです。蓋には頑丈なフレーム、柔軟な膜、真空シールが含まれています。修復層はテーブル表面に配置され、閉じ込められた空気を除去するために真空で蓋の下に密閉されます。圧縮されたテーブルの一部は熱にさらされましたが、ほとんどは熱にさらされませんでした。
16.オーブン
複合材料は、さまざまな圧力適用方法を使用してオーブンで硬化できます。通常、図 38 に示すように、真空ジャケットを使用して揮発性物質と閉じ込められた空気を除去し、大気圧を使用して硬化します。オーブン硬化で圧力を加えるもう 1 つの方法は、シュリンク ラップまたはシュリンク テープの使用です。オーブンは、高速で循環する熱風を使用して材料システムを硬化します。一般的なオーブン硬化温度は 250 度 (121 度) と 350 度 (176.67 度) です。オーブンには温度センサーがあり、温度データをオーブン コントローラーにフィードバックします。オーブン温度は、オーブンセンサーの位置やオーブン内の部品の位置によって、実際の部品温度と異なる場合があります。
図 37: ダブルドア硬化オーブン-
オーブン内の部品の熱質量は、通常、周囲のオーブンの熱質量よりも大きく、加熱プロセス中に部品の温度はオーブンの温度より大幅に遅れます。これらの違いに対処するには、少なくとも 2 つの熱電対 (化学) を部品上に配置し、オーブンの外側にある温度感知デバイス (別個のチャート レコーダー、サーマル バインダーなど) に接続する必要があります。一部のオーブン コントローラーは、修理部品に配置された熱電対 (化学) によって制御できます。
XVII.ホットプレスタンク
ホット プレス タンク システムでは、圧力容器内で複雑な化学反応を発生させ、指定された時間、温度、圧力分布に基づいてさまざまな材料を処理できます。図 39 に示すように、材料とプロセスの変化により、高温ホットプレス タンクの動作条件は、120 度 (250 度 F) および 275 kPa (40 psi) から、760 度 (1400 度 F) および 69,000 kPa (10,000 psi) 以上まで増加します。より低い温度と圧力で動作する高温ホットプレス タンクは空気で加圧できますが、硬化サイクルにさらに高い温度と圧力が必要な場合は、高温ホットプレス タンクの火災の発生を減らすために、空気と窒素の 50/50 または 100% の比率の混合物を使用する必要があります。-
図 39: 高温ホットプレス タンク
オートクレーブ システムの主なコンポーネントは、圧力を保持する容器、ガス流を加熱して容器内で均一に循環させる源、真空バッグで覆われた部品に真空を適用するサブシステム、動作パラメータを制御するサブシステム、およびモールドをオートクレーブに装填するサブシステムです。最新のオートクレーブはコンピューターによって制御されており、オペレーターはあらゆる種類の硬化サイクルをプログラムおよび監視できます。硬化サイクルを制御する最も正確な方法は、実際の部品に配置された熱電対を使用してホットプレス タンク コントローラーを制御することです。
ホットプレスタンクで処理されるほとんどの部品は、主にラミネートを圧縮し、揮発性物質を除去するための経路を提供するために使用される真空バッグで覆われています。真空バッグにより、部品はホットプレス環境に直接さらされることなく、ホットプレスの外側で差圧下に存在することができます。真空バッグは、部品にさまざまな程度の真空を適用するためにも使用されます。
XVIII.サーマルバインダーとヒートランプ
一般的な機内加熱方法には、抵抗加熱ブランケット、赤外線加熱ランプ、熱風装置などがあります。-適切な量の熱を加えることができるように、すべての加熱装置を何らかの方法で制御する必要があります。これは、制御された加熱速度と冷却速度が指定されることが多い、プリプレグと接着剤を使用する修理の場合に特に重要です。
XIX.サーマルコネクタ
サーマルコネクタは、修理エリアからの温度フィードバックに基づいて加熱を自動的に制御するポータブルデバイスです。サーマルバインダーには、真空バッグ内の真空装置に供給および監視するための真空ポンプも付いています。サーマルバインダーは、修復箇所の近くに配置された熱電対で硬化サイクルを制御します。修理によっては最大 10 個の熱電対が必要になる場合があります。最新のサーマルボンダーは、さまざまなタイプの硬化プログラムを実行でき、硬化サイクルデータを印刷したり、コンピューターにアップロードしたりできます。これを図 40 に示します。
図 40: ホットリンク装置-
××。ヒートブランケット
ヒートブランケットはフレキシブルヒーターです。 2層のシリコーンゴムでできており、2層の間に金属抵抗ヒーターが入っています。ヒートブランケットは、航空機のメンテナンスに熱を供給する一般的な方法です。ヒートブランケットは手動で制御できます。ただし、通常はサーマルバインダーと一緒に使用されます。熱は伝導によってブランケットから伝わります。したがって、ヒートブランケットは部品に適合し、100% 接触している必要があります。これは通常、真空バッグの圧力によって達成されます。図 41 に示すように。
図 41: ホットブランケット
XXI.ヒートランプ
真空バッグを使用しない場合は、赤外線加熱ランプを使用して複合材料を高温で硬化できます。ただし、硬化温度が華氏 150 度を超える場合、または面積が 2 平方フィートを超える場合、通常は効果がありません。ランプの熱を制御することも難しく、ランプはすぐに高い表面温度を生成する傾向があります。サーモスタットで制御されている場合、ヒート ランプを使用して、大きな表面や凹凸のある表面に硬化熱を加えることができます。サーマルバインダーを使用して加熱ランプを制御できます。
XII.熱風システム
熱風システムは複合材の修復に使用できますが、主に小規模な修復領域と乾式修復領域に限定されます。真空袋詰めが完了すると、熱発生器が修理エリアの周囲に設置された断熱エンクロージャに熱風を直接供給します。熱気が均一な温度上昇で修理箇所を包み込みます。
つづく
出典「複合フロンティア」公開ウェブサイト