1 複合材料の硬化
硬化サイクルは、熱硬化性樹脂システムまたはプリプレグを硬化するために使用される時間、温度、圧力のサイクルです。修復物の硬化は、元の部品材料の硬化と同じくらい重要です。材料が事前に製造される金属修理とは異なり、複合材料の修理では技術者が材料を製造する必要があります。これには、保管、処理、品質管理のすべての機能が含まれます。航空機メンテナンスの修復サイクルは、資材の保管から始まります。不適切に保管された材料は、修復に使用する前に硬化が始まります。すべての時間、温度、要件を満たし、文書化する必要があります。修理する部品の正しい修理サイクルを決定するには、航空機構造修理マニュアルを参照してください。
1.1 室温硬化
室温での硬化は、エネルギーの節約と持ち運びの点で最も有益です。室温硬化の湿式レイアップ修理では、元の 250 °F (121 度) または 350 °F (176.67 度) で硬化したコンポーネントの強度や耐久性は回復しません。通常、重要でないコンポーネントの湿式グラスファイバー レイアップ修理に使用されます。-。室温硬化修理は加熱することで促進できます。最大のパフォーマンスは 150 ℉ (65.56 度) で達成されます。真空バッグを使用すると、ラミネートを強化し、空気と揮発性物質が逃げる経路を提供できます。
1.2 高温硬化
すべてのプリプレグは高温サイクルを使用して硬化されます。一部のウェットプライ修復では、修復強度を高め、硬化プロセスをスピードアップするために、硬化サイクルを高めます。硬化オーブンとホットボンダーは真空バッグを使用してラミネートを強化し、空気と揮発性物質が逃げる経路を提供します。オートクレーブは真空と正圧を使用してラミネートを強化し、空気と揮発性物質が逃げる経路を提供します。ほとんどのヒーターはプログラム可能なコンピューター制御を使用して硬化サイクルを実行します。オペレーターは、利用可能な硬化サイクルのメニューから選択することも、独自のプログラムを作成することもできます。
熱電対は修理箇所の近くに配置され、加熱ユニットに温度フィードバックを提供します。複合材料の一般的な硬化温度は 250 ℉ (121 度) または 350 ℉ (176.67 度) です。オーブンまたはオートクレーブで硬化される大部分の温度は、ヒートシンクのように機能するため、硬化サイクル中のオーブンまたはオートクレーブの温度とは異なる場合があります。適切な硬化には部品の温度が最も重要であるため、部品の温度を監視および制御するために熱電対が部品に配置されます。オーブンまたはオートクレーブの温度を測定するために使用されるオーブンまたはオートクレーブの空気温度プローブは、部品の硬化温度を決定するのに必ずしも信頼できるデバイスであるとは限りません。部品またはツールがヒートシンクとして機能している場合、オーブンの温度と部品の温度は大きく異なる可能性があります。
高温硬化サイクルは少なくとも 3 つの部分で構成されます。
-ウォーミングアップ:加熱ユニットは、通常 1 分あたり 3 ℉ (-16.1 度) から 5 ℉ (-15 度) の間の設定温度で暖まります。
-所蔵：加熱ユニットは所定の時間温度を維持します。
-冷却：加熱ユニットは設定温度で冷却されます。冷却温度は通常、毎分 5 °F 以下です。加熱ユニットが 125°F を下回ると、部品が分解される可能性があります。オートクレーブで部品を硬化する場合は、ドアを開ける前に必ずオートクレーブ内の圧力を解放してください。図 53 に示すように。
図 53: オートクレーブ硬化プロセス
硬化プロセスは、ラミネートに熱と圧力を加えることによって行われます。温度が上昇すると、樹脂は軟化して流動し始めます。より低い温度では、反応はほとんど起こりません。この間に空気や水などの揮発性汚染物質が真空によってラミネートから除去されます。ラミネートは、圧力、通常は真空 (大気圧) を加えることによって圧縮されます。オートクレーブは通常 50-100 psi の追加圧力を加えます。温度が最終硬化温度に近づくと、反応速度が大幅に増加し、樹脂がゲル硬化し始めます。最終硬化状態で保持すると、樹脂の硬化が完了し、望ましい構造特性が得られます。
2 複合ハニカムサンドイッチの修理
現在の航空宇宙用複合コンポーネントの大部分は、損傷しやすい軽量サンドイッチ構造です。{0}サンドイッチ構造は薄いパネルを貼り合わせた構造であるため、通常、サンドイッチ構造の損傷は接着によって修復されます。
サンドイッチ ハニカム構造の修理には、ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー® などの最も一般的なパネル材料と同様の技術が使用されます。ケブラーは通常、ガラス繊維で修復されます。図 54 に示すように。
図 54: ハニカムサンドイッチ構造の典型的な修理
2.1 損傷の分類
短期間の修理は強度要件を満たすことができますが、時間や飛行サイクルによって制限されます。{0}}修理の耐用期間が終了したら、修理を取り外して交換する必要があります。一時的な修理により、コンポーネントの必要な強度が回復する場合があります。ただし、この修理ではコンポーネントの必要な耐久性は回復しません。したがって、検査間隔や検査方法が異なります。永久修理とは、コンポーネントに必要な強度と耐久性を回復する修理です。修理では、元のコンポーネントと同じ検査方法と間隔が適用されます。
2.2 サンドイッチ構造スタックコアの微小損傷（パッキンとポッティングの修理）
カプセル化修復は、0.5 インチ未満のサンドイッチ ハニカム構造の損傷を修復するために使用できます。ハニカム材料は、所定の位置に残しておくことも、取り外してポッティングコンパウンドを充填してある程度の強度を回復することもできます。カプセル化された修理では、部品の強度が完全に回復するわけではありません。
ポッティングコンパウンドは通常、エポキシを充填した絶縁ガラス、フェノール樹脂またはプラスチックの微小球、綿、ミキサー、またはその他の材料です。ポッティング複合材は、装飾的な修理エッジやスキンパネルのフィラーとしても使用できます。ポッティングコンパウンドは、積層ハニカムパネルのボルトやネジのハードポイントとしても使用されます。ポッティング複合材は元のコアよりも重いため、飛行制御のバランスに影響を与える可能性があります。修理の重量を計算し、SRM が指定する飛行制御重量およびバランス制限と比較する必要があります。
2.3 交換と修理が必要な片側または両側のサイドパネルの損傷
注: 次の手順は参照のみを目的としており、すべての修復方法に直接適用できるとは限りません。
ステップ 1: 損傷を検査する
薄いラミネートは視覚的に検査し、衝撃試験を行って損傷を判定できます。厚いラミネートの場合は、図 55 に示すように、超音波検査などのより詳細な NDI 方法が必要です。損傷付近に水、油、燃料、汚れ、その他の異物が侵入していないか確認してください。-水は、X 線、バックライト、または水分検出器で検出できます。{4}}
図 55: ノックアウト テスト手法
ステップ 2: 損傷した領域から水を除去する
部品を修理する前に、ハニカム コアから水を除去する必要があります。図 56 に示すように、水を除去しないと、高温硬化サイクル中に水が沸騰し、パネルがコアを膨張させて、より多くの損傷を引き起こします。ハニカムコア内の水は高地での低温でも凍結する可能性があり、パネルの剥離を引き起こす可能性があります。
図 56: 部品を乾燥させるための真空袋詰め方法
ステップ 3: ダメージを除去する
パーツの損傷領域を、角が丸い滑らかな形状、または円形または楕円形にトリミングします。損傷していない層、コア、または周囲の材料を損傷しないでください。コアも損傷している場合は、コアの外皮と同じ輪郭にコアをトリミングします。図 57 に示すように。
図 57: コア損傷の除去
ステップ 4: 損傷領域をプリセットする
ソフト ディスク サンダーまたはロータリー パッド サンダーを使用して、きれいになった損傷の周囲を均等なテーパーで研磨します。一部のメーカーは 1:40 などのテーパー比を指定していますが、他のメーカーは各層の既存のテーパー距離と 1 インチのオーバーラップなど、テーパー距離を指定しています。テーパー境界より少なくとも 1 インチ大きい領域の導電性コーティングを含む外部仕上げを除去します。乾燥した圧縮空気とフーバーを使用して砂やほこりをすべて取り除きます。損傷した部分を、許可されている溶剤で湿らせた清潔な布で拭きます。図 58 に示すように。
図 58: 修理領域をサンディングする
ステップ 5: ハニカムコア (ウェットレイヤー) を取り付ける
替芯をナイフで切ります。コアプラグは、元のコアと同じタイプ、グレード、品質でなければなりません。コアセルは、周囲の材料のハニカムと同じ方向を向く必要があります。プラグは適切な長さにトリミングし、承認されたクリーナーで溶剤洗浄する必要があります。
ウェット レイアップ修理の場合は、損傷していない皮膚の内面に適した 2 層の織布を切り取ります。{0}}生地層に樹脂を含浸させ、穴に置きます。コアの周りに注入コンパウンドを使用し、穴に配置します。プリプレグを修復するには、接着フィルムを穴に合わせて切り取り、詰まりの周囲に発泡接着剤を使用します。プラグは穴の側面に接触する必要があります。詰まりのコアコアを元の下塗り材と位置合わせします。真空バッグでその部分を修復し、オーブン、オートクレーブ、またはホットブランケットを使用して交換用コアを硬化させます。ウェットプライの修理は室温から 150 °F (65.56 度) までの温度で硬化できます。プリプレグの修復は 250 ℉ (121 度 ) または 350 ℉ (176.67 度 ) で硬化する必要があります。通常、交換コアはパッチと一緒に硬化するのではなく、別のサイクルで硬化されます。-硬化後、詰まりを周囲の領域と同じ高さに研磨する必要があります。これを図 59 に示します。
図 59: コアの交換
ステップ 6: 修復レイヤーを準備してインストールする
正しい修理材と修理に必要な層数については、修理マニュアルを参照してください。通常、最初にインストールしたレイヤーより 1 つ多くレイヤーをインストールします。層の厚さを正しいサイズと方向にカットします。修復層の厚さは、修復される元の層と同じ方向に取り付ける必要があります。ウェット レイアップ修理のために層に樹脂を含浸するか、プリプレグから裏材を除去します。{4}}通常、層は最小レイアップ ファースト テーパー レイアップ シーケンスを使用して敷設されます。図 60 に示すように。
図 60: パッチのインストール
ステップ 7: 修理品を真空袋に入れる
舗装材を所定の位置に配置したら、真空バッグ設置を使用して空気を除去し、修理箇所に圧力をかけて硬化させます。真空バッグの取り付け手順については、図 61 を参照してください。
図 61: 真空処理
ステップ 8: 修復を修復する
希望する修復サイクルで修復します。湿った舗装の補修は室温で硬化できます。硬化を促進するために、温度を 150 °F (65.56 度) まで上げることができます。プリプレグの修復は、高い硬化サイクル中に硬化する必要があります。修理のために航空機から取り外された部品は、図 62 に示すように、高温室、オーブン、またはオートクレーブで硬化できます。航空機の修理には、加熱されたブランケットが使用されます。
硬化後、封入された材料を取り外し、修復状況を検査します。修理には穴、水膨れ、樹脂の増減領域があってはなりません。補修パッチをサンドペーパーで軽く研磨して、繊維を傷つけない滑らかな表面にします。表面処理と導電性コーティング（耐光波性）を施します。
図 62: 硬化した修復
ステップ 9: 修理後の検査-
修復物の厚さの検査には、通常、目視検査、タップ検査、または超音波検査が使用されます。欠陥が見つかった場合、修復されたパッチは除去されます。これを図 63 に示します。
図 63: 修理後の確認
飛行制御パネルが修理された場合は、バランスチェックを実行し、修理された飛行制御パネルが SRM の範囲内にあることを確認します。そうしないと、飛行制御のチャタリングが発生し、飛行の安全性が損なわれる可能性があります。
つづく
出典「Composites Frontier」公開ウェブサイト