1,湿式舗装と二重真空剥離工法による外装修復
一般に、ウェット-層のパッチは、プリプレグで作成したパッチほど性能が高くありません。ただし、湿式-層プロセスのパフォーマンスは、湿式-積層パネルの多孔性の原因となる滞留空気を除去する技術である二重真空剥離法（DVD 法）を使用することで改善できます。DVD プロセスは、複雑な輪郭の表面を持つ固体積層構造のパッチを作成するために一般的に使用されます。ウェット-ラミネート パッチは DVD ツールで準備され、航空機構造に二次接着されます。以下の図 70 に示すように、積層プロセスは標準のウェット レイアップ プロセスと似ています。-違いはパッチの適用方法にあります。
1.1 真空二重圧縮の原理
二重真空袋詰めプロセスは、ウェット レイアップまたは事前含浸補修合板の製造に使用されます。{0}{1}それを以下の図 70 に示します。減圧プロセスを開始するには、内側の柔軟な真空バッグから空気を除去します。次に、剛性の外側ボックスが内側の真空バッグに密閉され、剛性の外側ボックスと内側の真空バッグの間の空気が排出されます。外箱は硬いので、2 番目の通気口が大気圧下で内側の真空バッグにパッチが当たるのを防ぎます。これにより、ラミネート内で気泡が挟まれるのが防止され、内部の真空による空気の除去が促進されます。次に、ラミネートを所定の膨張温度まで加熱して樹脂粘度を低下させ、ラミネート内からの空気と揮発性物質の除去をさらに強化します。熱は熱伝達ブランケットを介して適用され、熱伝達ブランケット上に直接配置された熱電対によって制御されます。減圧サイクルが完了すると、ラミネートが圧縮され、排気真空源を介して外部の剛性ボックスに接続されて層が強化され、大気圧がボックス内に再び流入し、内部の真空バッグに正圧が与えられます。-圧縮サイクルが完了すると、積層体はアセンブリから取り出され、硬化の準備が整います。
DVD ツールは市販されていますが、図 70 に示すように、ツーバイフォー材や合板から地元で作成することもできます。
図 70: 2×4 の木材と合板で作られた DVD ツール
1.2 航空機パッチのインストール
DVD ツールからパッチを削除した後も、航空機の輪郭を形成することができますが、時間は通常 10 分に制限されます。フィルム接着剤またはペースト接着剤が航空機の外板に配置され、パッチが航空機に配置されます。真空バッグと加熱ブランケットを使用して接着剤を硬化します。これを図 71 と 72 に示します。
図 71: 二重真空圧縮の概略図
図 72: DVD の硬化サイクル
2、硬化済みラミネートを使用した外部修理-
事前硬化修復は柔軟性があまり高くないため、曲面が激しい表面や複雑な表面には使用できません。-修理手順は、プリプレグを使用した外部接着修理と同様です。正しいサイズ、厚さ、向きについては、SRM を参照してください。修理工場で硬化済みパッチをラミネートして硬化させ、一次基礎構造に二次接着するか、標準的な硬化済みパッチを入手できます。-図 73 に示すように、損傷した領域にフィルム接着剤またはペースト接着剤を塗布し、その上に硬化済みの修復物を置きます。-真空バッグは、フィルム接着剤または接着剤に適した温度で修復および硬化されます。ほとんどのフィルム接着剤は 250 度 (121 度) または 350 度 (176.67 度) で硬化します。一部のペースト接着剤は室温で硬化しますが、硬化プロセスをスピードアップするために温度を上昇させることができます。
図 73: 事前に硬化された修復-
3、ボンディングとボルト補修
接着修理の概念は、2 種類の製造組立方法に適用できることがわかりました。これらには、パッチ取り付け用のドリル穴による応力集中が発生しないという利点があり、元の部品の材料よりも強度を高めることができます。接着剤による修理の欠点は、ほとんどの修理材が特別な保管、取り扱い、硬化手順を必要とすることです。
ボルトによる修理は、接着による修理よりも迅速かつ簡単です。これらは通常、荷重伝達に適切なファスナー支持領域を確保するために、厚さ 0.125 インチを超える複合ハウジングに使用されます。ファスナーの穴から湿気が侵入し、コア層が劣化する可能性があるため、ハニカムサンドイッチアセンブリでの使用は禁止されています。ボルト固定による修理は同様の接着による修理よりも重いため、重量に敏感な飛行制御面での使用は制限されます。-
通常、ハニカム サンドイッチ コンポーネントには薄い表面パネルがあり、そこで接着されたラウンド ホーン タイプの修理を使用するのが最も効果的です。{0}}-バインドされた外部ステップ パッチを代わりに使用できます。複合積層板の耐力応力が低いため、薄い合板にはボルトオン修理は効果的ではありません。-。大型の航空機で使用される厚い固体ラミネートは、高負荷領域で最大 1 インチの厚さになる場合があり、この種のラミネートは、修理の周囲に接着されたコーナーを使用して効果的に修理することができません。{6}}図 74 に示すように。
3.1 ボルトの修理
1970 年代に設計された航空機では、軽荷重二次構造として複合サンドイッチ ハニカム構造が使用されていましたが、より新しい大型航空機では、サンドイッチ ハニカム構造ではなく厚い固体積層体が主構造として使用されています。-これらの厚い固体ラミネートは、従来のサンドイッチハニカム構造とは大きく異なり、今日の航空機の飛行制御装置、着陸装置ドア、フラップ、スポイラーに使用されています。これらは修復が難しく、接着修復方法で修復するのは困難です。ボルトの修復方法は、より厚い固体ラミネートを修復するために開発されました。
ハニカムサンドイッチ構造は、ラミネートの耐荷重強度が限られており、ドリル穴によってハニカム構造が弱くなるため、ボルトの修理は必要ありません。{0}ボルト固定修理の利点は、パッチの材料と留め具を選択するだけで済み、修理方法が板金修理と似ていることです。修復を硬化させたり、プリプレグ修復材とフィルム接着剤を冷蔵庫に保管したりする必要はありません。パッチは、アルミニウム、チタン、スチール、または硬化済み複合材料で作ることができます。-複合修理は通常、カーボンファイバーとエポキシ、またはグラスファイバーとエポキシで行われます。
アルミニウム プレートを使用してカーボン ファイバー構造を修復することはできますが、電気腐食を防ぐために、カーボン ファイバー部分とアルミニウム プレートの間にグラスファイバー クロスの層を配置する必要があります。チタンおよび硬化済み複合パネルは、高負荷のコンポーネントの修理に適しています。-硬化済みのカーボン / エポキシ パッチは、通常は同様に硬化するため、基材と同じ強度と剛性を備えています。-
チタンまたはステンレス鋼の留め具は、カーボンファイバー構造のボルト修理に使用されます。アルミニウム製ファスナーをカーボンファイバーと一緒に使用すると腐食します。リベットガンを使用してリベットを取り付けると、穴や周囲の構造に損傷を与える可能性があり、取り付け中にリベットが膨張するため、リベットは使用できません。これは、複合材料の境界が広がる可能性があるため、複合構造には望ましくありません。
3.2 修理手順
ステップ 1: 損傷検査
厚い合板では、損傷が表面近くにない限り、タップテストは層間剥離を検出するのに効果的ではありません。
損傷範囲を特定するには超音波検査が必要です。該当する NDI 手順を見つけるには、SRM に問い合わせてください。
ステップ 2: ダメージの除去
応力集中を防ぐために、損傷領域を滑らかな半径の円形または長方形の穴にトリミングする必要があります。サンダーやカンナなどで傷を取り除きます。
ステップ 3: 修理の準備
SRM の修復情報に基づいてパッチのサイズを決定します。損傷した構造物にパッチを適用する前に、パッチを切り取り、形を整え、固定します。すべてのファスナー穴を開けた後、パッチを計算よりわずかに大きくし、サイズに合わせてトリミングする方が簡単です。場合によっては、パッチは事前に成形され、事前に穴あけされています。-切断を行う場合は、パッチ素材に適用される標準的な作業手順を使用する必要があります。チタンは加工が難しく、材料を曲げるには強力なスリップローラーが必要です。金属パッチは、切り口周囲のひび割れを防ぐために平らにヤスリがけする必要があります。複合材料にパイロット穴を開ける場合、ファスナーの修復に使用する穴は、既存のファスナーから直径 4 倍以上大きく、最小エッジ距離がファスナーの直径 3 倍でなければなりません。これは、2 つの直径の距離を許容するアルミニウムの標準的な慣行とは異なります。特定のガイド穴のサイズと使用するドリルビットの種類は、特定の SRM の指示に従う必要があります。図 75 に示すように。
図 75: 複合構造のボルト修理のための材料修理レイアウト
ステップ 4: 穴のレイアウト
損傷領域の修復箇所を特定するには、主下部構造とパッチ材料上に 2 本の垂直な中心線を描き、主荷重または幾何学的な方向を定義します。次に、パッチに穴のパターンを描き、パッチ素材にガイド穴をドリルで開けます。パッチの 2 本の垂直中心線を主基礎構造上の線と位置合わせし、ガイド穴を主基板材料に転写します。最小限の差額で確実に修理します。簡単に元の位置に戻せるように、修復物の端に印を付けます。
ステップ 5: パッチと主要基礎構造にドリルで穴を開けてリーミングする
複合スキンは分割を防ぐためにバックアップする必要があります。 1/64 サイズより小さいドリルビットを使用してパッチとメイン基板のパイロット穴を拡大し、すべての穴を正しいサイズにリーマー加工します。航空機部品には通常、+0.0025/-0.000 インチの公差が推奨されます。複合材料の場合、これは干渉ファスナーがないことを意味します。
ステップ6: ファスナーの取り付け
ファスナーの穴がフルサイズで開けられ、リーマ加工が完了したら、恒久的なファスナーが取り付けられます。取り付ける前に、各ファスナーの治具の長さを治具長さゲージで測定してください。修理ごとに異なる留め具が必要となるため、許容される留め具のタイプと取り付け手順については SRM を参照してください。ただし、すべての留め具をシーラントで濡らして取り付け、適切なトルクをかけてネジとボルトを取り付けてください。
ステップ 7: ファスナーの密閉と修理
ボルトの修理にはシーラントを塗布して、水や湿気の侵入、化学的損傷、電気腐食、燃料漏れを防ぎます。また、輪郭の平滑化も行います。シーラントはきれいな表面に塗布する必要があります。マスキングテープは通常、パッチの端と平行にパッチの周囲に配置され、パッチの端とマスキングテープの間に小さな隙間が残ります。この隙間にシーリング材を塗布します。
ステップ 8: トップコートと避雷ネットを適用する
修理には、承認された塗装システムを使用してサンディング、下塗り、塗装を行う必要があります。落雷の影響を受けやすい地域で複合補修を使用する場合は、避雷ネットを追加する必要があります。
つづく
出典「複合フロンティア」公開ウェブサイト