BR102013007212B1

BR102013007212B1 - método para reparo de um compósito laminado tendo uma pluralidade de camadas

Info

Publication number: BR102013007212B1
Application number: BR102013007212A
Authority: BR
Inventors: R Whitworth Denver; Jitariu Dumitru; W Nottorf Eric; N Cribb Vance Iii
Original assignee: Bell Helicopter Textron Inc
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2020-05-19
Also published as: US20180065328A1; EP2644366A1; BR102013007212A2; EP2644366B1; US9849640B2; CN103358660B; US10518491B2; US20130255856A1; US10850460B2; CN103358660A; CA2810615C; US20200086593A1; CA2810615A1

Abstract

método para reparo de um compósito laminado tendo uma pluralidade de camadas. compósitos laminados complexos podem ser reparados através de remoção de camadas individuais danificadas por meio de descamação a fim de explorar as propriedades interlaminares fracas destes compósitos. na remoção das camadas individuais danificadas através de descamação, camadas de substituição podem ser adicionadas para restaurar o compósito laminado. além disso, quando dano se estende ao longo da espessura de um compósito laminado, um pino sacrifical pode ser usado para permitir que camadas sejam substituídaqs enquanto mantém contorno dentro da região de reparo. uma placa de revestimento também pode ser usada para enrijecer e manter o contorno de uma região de reparo enquanto descama e remove camadas da região de reparo.

Description

MÉTODO PARA REPARO DE UM COMPÓSITO LAMINADO TENDO UMA PLURALIDADE DE CAMADAS

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente descrição geralmente refere-se a reparo de compósito e, mais 5 particularmente, a processos para reparo de compósitos laminados complexos.

FUNDAMENTOS

Materiais compósitos estão se tornando mais prevalentes na fabricação de estruturas de aeronaves. Quando dano estrutural ocorre a estes materiais compósitos, lixamento ou corte de camadas podem ser empregados para fazer 10 reparos, e isto pode ser usado para atingir etapas individuais em um reparo de encaixe chanfrado escalonado ou uma transição contínua em um reparo de encaixe afunilado. Entretanto, ao usar tais técnicas, pode ser difícil manter a profundidade do chanfro, a definição de terminações de camadas, e/ou a consistência de um ângulo afunilado ao longo da área de reparo total. 15 Adicionalmente, se dano total é apresentado, pode ser necessário ferramental para manter o contorno da parte que compreende a área de reparo, com isso necessitando desmontagem e remoção de outras partes não que necessariamente requerem reparo, de modo que a parte que compreende a área de área de reparo pode encaixar no ferramental.

RESUMO

Modalidades da presente descrição podem prover um método para reparo de um compósito laminado compreendendo mapeamento de dimensões e disposição de uma pluralidade de camadas que forma o compósito laminado, definindo uma região de reparo através de identificação de pelo menos uma 25 dentre a pluralidade de camadas que é danificada, descarnando e removendo as camadas danificadas da região de reparo, em que cada uma das camadas danificadas é separadamente descarnada e removida, e adicionando pelo menos uma camada de substituição à região de reparo. Cada uma das camadas danificadas a ser descarnada e removida pode ser separadamente marcada antes 30 da descamação. O número de camadas de substituição adicionado pode ser pelo menos igual ao número de camadas danificadas que são separadamente descarnadas e removidas. Em algumas modalidades da presente descrição, o número de camadas de substituição pode ser superior ao número de camadas danificadas que é separadamente descarnado e removido. Pelo menos uma 35 camada de substituição pode ser adicionada em uma maneira sobreposta.

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Adicionalmente, camadas de substituição adicionais podem ser adicionadas a cada lateral da região de reparo para adicionalmente reforçar a região de reparo.

O método pode adicionalmente incluir criar um remendo de reparo e alinhar e ligar o remendo de reparo dentro da região de reparo. O remendo de reparo pode ser criado formando um primeiro estrato que corresponde às dimensões mapeadas e disposição da pluralidade de camadas que forma o composite laminado, formando pelo menos um estrato adicional que corresponde às dimensões mapeadas e disposição da pluralidade de camadas que forma o composite laminado, e alinhando o primeiro estrato com o pelo menos um estrato adicional. O método também pode incluir a introdução de uma placa de revestimento para manter o contorno da região de reparo enquanto descarna e remove as camadas danificadas da região de reparo.

Outras modalidades da presente descrição são direcionadas a um método para reparo de um compósito laminado compreendendo localizar e definir uma região de reparo do compósito laminado, o compósito laminado tendo uma pluralidade de estratos de camadas, criar um remendo de reparo, descarnar e remover uma ou mais dentre a pluralidade de estratos de camadas tendo dano, e alinhar e ligar o remendo de reparo a uma ou mais dentre a pluralidade de estratos de camadas remanescente na região de reparo. O método pode adicionalmente compreender mapeamento de dimensões e disposição da pluralidade de estratos de camadas que forma o compósito laminado. Cada dentre um ou mais da pluralidade de estratos de camadas tendo dano pode ser separadamente descarnada e removida. Adicionalmente, cada dentre um ou mais da pluralidade de estratos de camadas a ser descarnada e removida pode ser separadamente marcado antes da descamação.

O remendo de reparo pode ser criado através de formação de um primeiro estrato que corresponde às dimensões mapeadas e disposição da pluralidade de estratos de camadas que forma o compósito laminado, formando pelo menos um estrato adicional que corresponde às dimensões mapeadas e disposição da pluralidade de estratos de camadas que forma o compósito laminado, e alinhando o primeiro estrato com o pelo menos um estrato adicional. O número de estratos que forma o remendo de reparo pode ser pelo menos igual ao número de estratos de camadas tendo dano que é separadamente descarnado e removido.

Modalidades adicionais da presente descrição podem prover um método para reparo de um compósito laminado tendo uma pluralidade de camadas, o método compreendendo localizar dano em uma ou mais dentre a pluralidade de

3/8 camadas, a localização de uma ou mais danificada dentre a pluralidade de camadas formando uma região de reparo, remover a uma ou mais danificada dentre a pluralidade de camadas da região de reparo, afixar um pino sacrificial na região de reparo, descarnar e remover pelo menos um estrato do pino sacrificial, e adicionar pelo menos uma camada de substituição à região de reparo. O pino sacrificial pode ser formado do mesmo material que a pluralidade de camadas que forma o compósito laminado. A etapa de descamação e remoção e a etapa de adição de pelo menos uma camada de substituição podem ser repetidas até que cada estrato do pino sacrificial tenha sido removido. O método pode adicionalmente compreender aplicação de um remendo após o pino sacrificial ser afixado na região de reparo, em que estratos do remendo podem ser descarnados e removidos concomitantemente com descamação e remoção de pelo menos um estrato do pino sacrificial. Além disso, a uma ou mais danificada dentre a pluralidade de camadas também pode ser removida através de descamação.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Para uma compreensão mais complete desta divulgação, referência é feita agora à seguinte descrição, tomada em conjunto com as figuras anexas, em que:

FIGURA 1 descreve uma área de reparo de uma estrutura de aeronave, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

FIGURA 2 descreve um processo para reparo de compósitos laminados complexos, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

FIGURA 3 um processo adicional para reparo de compósitos laminados complexos, de acordo com uma modalidade da presente descrição; e

FIGURA 4 descreve um processo adicional para reparo de compósitos laminados complexos, de acordo com uma modalidade da presente descrição.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Modalidades da presente descrição geralmente proveem processos para reparo de estruturas que podem ser fabricadas usando compósitos laminados, tais como revestimentos de asa de estruturas de aeronaves. Compósitos laminados geralmente podem ser compreendidos de vários estratos de camadas em que cada estrato pode ser impregnado separadamente e tratado. Processos de reparo, de acordo com modalidades da presente descrição, podem tirar vantagem dos vários estratos de camadas dentro de um compósito laminado de modo que camadas danificadas individuais podem ser descarnadas e então substituídas para preservar to preserve quedas de camadas dentro do compósito laminado.

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FIGURA 1 descreve uma modalidade da presente descrição identificando área de reparo 101 de estrutura de aeronave 100. Área de reparo 101 pode ser uma área de estrutura de aeronave 100 compreendida de um compósito laminado que pode ser danificado. Enquanto área de reparo 101 é mostrada em uma porção de uma asa de estrutura de aeronave 100, deve-se notar que processos para reparo, de acordo com modalidades da presente descrição, podem ser empregados em outras áreas de estrutura de aeronave 100 sem desviar da presente descrição.

Dano na área de reparo 101 geralmente pode reparado através de descamação de camadas individuais do compósito laminado. Tal descamação pode explorar as propriedades interlaminares fracas do compósito laminado e atingir controle mais preciso durante remoção das camadas. Isto é porque a descamação geralmente apenas pode afetar uma única camada sendo removida a um determinado tempo e a uma localização precisa dentro da área de reparo 101. Tal precisão em reparo através de uso de descamação não foi anteriormente provida através de técnicas mais convencionais de chanframento, lixamento ou corte à medida que a profundidade das camadas de compósito laminado removidas podem ser controladas através de remoção por descamação de uma camada por vez. Descamação também pode endereçar variações em acúmulos de camada e quedas de camada bem como contorno dentro da área de reparo e quaisquer mudanças em estratos de superfície da estrutura maior onde a região de reparo é identificada. Após uma ou mais camadas danificadas ter sido removidas através de descamação, camadas de substituição podem então ser adicionadas para restaurar as capacidades da área onde o reparo foi feito. Devese notar que quando camadas de substituição são adicionadas, elas podem ser adicionadas em uma maneira sobreposta de modo a transferir as cargas camada por camada. Estes processos de reparo podem ser realizados usando ferramentas acessíveis e permitem que reparos sejam feitos sem a necessidade de remoção completa de uma área de reparo de uma estrutura maior. Consequentemente, processos de reparo de acordo com modalidades da presente descrição podem prover um método de baixo custo para reparo enquanto mantêm o perfil de um componente dentro de uma estrutura maior.

FIGURA 2 descreve processo 200 para reparo de compósitos laminados complexos, de acordo com uma modalidade da presente descrição. Na etapa 202, dano ao compósito laminado complexo pode ser localizado. Isto pode envolver identificação da margem de dano, a extensão do dano, e a composição do

5/8 compósito laminado usado na fabricação original. Isto é uma melhoria do lixamento tradicional ou métodos de roteamento em que, se dano é transportado através de múltiplos estratos de camadas, o dano pode ser reparado em uma maneira que endereça o contorno de uma área de reparo bem como a geometria complexa do compósito laminado. Assim, processo 200 pode controlar e manter tal geometria através do curso de um reparo.

A região de reparo do compósito laminado complexo pode ser identificada na etapa 204. As dimensões e disposição de camadas podem ser mapeadas na etapa 206. Na etapa 208, os estratos de camadas podem ser descarnados e então removidos. Tal descamação e remoção podem ocorrer em camada por camada. Deve-se notar que as camadas podem ser marcadas antes da descamação ocorrer para permitir melhor a manipulação dos estratos de camadas um por vez. Uma vez que as camadas foram marcadas, pode ser mais fácil capturar as fibras dentro de uma camada para começar o processo de descamação. Tal marcação pode ser feita um estrato por vez através do uso de, por exemplo, uma faca afiada.

Finalmente, na etapa 210, estratos de camada de reparo de substituição podem ser adicionados. Quando estratos de camada de reparo de substituição são adicionados, o número de estratos de camada de substituição pode geralmente corresponder ao número de estratos de camadas danificadas que foram descarnadas e removidas na etapa 208. Consequentemente, os estratos de camada de reparo podem corresponder camada por camada aos estratos de camadas danificadas que foram descarnados e removidos. Deve-se notar que o número de estratos de camada de reparo de substituição pode nem sempre se igualar ao número de camadas que foram descarnadas e removidas, mas pode geralmente ser pelo menos igual ao número de estratos de camadas danificadas. Em algumas modalidades da presente descrição, camadas adicionais podem ser adicionadas além do número de estratos de camadas danificadas descarnadas e removidas para prover mais resistência dentro e em torno de uma área de reparo. Adicionalmente, em certas modalidades da presente descrição, o número e tipo de estratos de camada de reparo de substituição adicionados podem diferir dependendo do contorno da área de reparo. Por exemplo, o número de estratos de camadas a ser adicionadas pode ser afunilado conforme o contorno de estrutura de aeronave 100 dentro da área de reparo 101 muda. Adicionalmente, estratos de camada extras podem ser adicionados a cada lateral de uma área a ser reparada a fim de assegurar melhor a resistência da área de reparo enquanto

6/8 ainda mantêm tolerâncias desejadas. Entretanto, deve-se notar que processos para reparo, de acordo com modalidades da presente descrição, podem ser realizados sem a adição de estratos de camada extras. Além disso, deve-se notar que se estratos de camadas extras devem ser adicionados, não há limitação em relação ao número de estratos de camadas que pode ser adicionado, desde que as tolerâncias apropriadas sejam mantidas. Isto é uma melhoria do reparo por lixamento mais tradicional em que estratos de camadas podem agora ser rastreados durante reparo.

FIGURA 3 descreve processo 300 para reparo de compósitos laminados complexos de acordo com outra modalidade da presente descrição. Similar ao processo 200 de FIGURA 2, na etapa 302, dano ao compósito laminado complexo pode ser localizado, a região de reparo do compósito laminado complexo pode ser identificada na etapa 304, e as dimensões e disposições de camadas podem ser mapeadas na etapa 306. Entretanto, processo 300 pode divergir na etapa 308 quando um remendo de reparo pode ser criado. A fim de criar um remendo de reparo, estrato_i+i pode ser formado para dimensões mapeadas na etapa 310. EstratOj+i pode então ser formado em conformidade com as dimensões mapeadas na etapa 312. Na etapa 314, estrato_i+1 pode ser alinhado com estratoi+i de acordo com a disposição mapeada, de modo a assegurar transferência de carga adequada através das camadas. Deve-se notar que etapas 312 e 314 podem ser repetidas tantas vezes quanto apropriado, dependendo do número de estratos de camadas que pode ser necessário para fazer o reparo de acordo com modalidades da presente descrição. Adicionalmente, processo 300 permite que todas as quedas de camada sejam preservadas de modo que, quando o remendo de reparo for inserido, as quedas de camada possam ser correspondidas em camada por camada.

Também se deve notar que, conforme descrito previamente, descamação permite o rastreio de afunilamentos de camadas, que é uma melhoria do lixamento. Consequentemente, descamação permite que todas as quedas de camada sejam preservadas de modo que o remendo de reparo possa ser formado para corresponder melhor, camada a camada, aos estratos de camadas que possam ser removidos através de descamação. Uma vez que os estratos do remendo de reparo foram criados, na etapa 316, estratos de camadas na área de reparo podem ser descarnados e removidos. Finalmente, na etapa 318, o remendo de reparo pode ser alinhado e ligado à área de reparo.

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FIGURA 4 descreve processo 400 para reparo de compósitos laminados complexos de acordo com outra modalidade da presente descrição, tal como quando dano pode se estender ao longo da espessura do composite. Na etapa 402, dano a uma ou mais dentre uma pluralidade de camadas pode ser localizado. Uma região de reparo compreendendo a localização da uma ou mais danificada dentre uma pluralidade de camadas pode ser definida na etapa 404, e as dimensões e disposição de camadas podem ser mapeadas na etapa 406. Na etapa 408, a uma ou mais das regiões de reparo de camadas pode ser removida da região de reparo da estrutura. Um pino sacrificial pode ser afixado dentro da região de reparo na estrutura na etapa 410. Deve-se notar que o pino pode ser formado de materiais similares àqueles encontrados na região de reparo para corresponder ao material que é removido da estrutura, e o pino pode ser formado de uma espessura para se estender através da região de reparo tão profundamente quanto possa ser necessário para efetuar o reparo. Uso de tal pino pode permitir que camadas sejam substituídas enquanto ainda mantêm o contorno da área de reparo e região circundante. Pelo menos um estrato do pino sacrificial pode então ser descarnado e removido na etapa 412. Assim, o estrato de pino pode ser removido em processo 400 de modo que as camadas danificadas possam ser substituídas por novas mais facilmente. Pelo menos um estrato de camada de reparo de substituição pode então ser adicionado na etapa 414. Deve-se notar que as etapas de descamação e remoção de estratos do pino sacrificial (etapa 412) e adição de pelo menos um estrato de camada de reparo de substituição (etapa 414) podem ser repetidas tantas vezes quantas houver estratos do pino sacrificial a ser removidos. Também se deve notar que uma vez que o pino é ligado dentro da região de reparo, um remendo também pode ser aplicado e então descamação pode ser utilizada em ambos o pino e o remendo sem desviar da presente descrição. Adicionalmente, de acordo com certas modalidades da presente descrição, o pino pode ser autoremovível ou pode ser descarnado depois de pelo menos um estrato de camada de reparo de substituição ter sido adicionado, se o pino ainda remanesce quando o um ou mais estrato de camada de reparo de substituição está no lugar.

Deve-se notar que, similar ao pino sacrificial, uma placa de revestimento temporária também pode ser usada para capturar o formato da estrutura e para manter o contorno da área de reparo durante processos de reparo, de acordo com modalidades da presente descrição. Tal placa de revestimento temporária pode prover propriedades de enrijecimento durante o reparo a fim de manter a

8/8 configuração dimensional desejada seguindo a conclusão do processo de reparo. Uma placa de revestimento pode ser ligada à superfície usando pequenos quadrados de adesivo em comparação a cobrir toda a placa com adesivo a fim de permitir que os pequenos quadrados sejam lixados mais facilmente.

Os processos de reparo, de acordo com modalidades da presente descrição, têm sido amplamente descritos no contexto do reparo de uma camada externa de asa tendo geometria de compósito laminado complexo que era anteriormente considerado como sendo irreparável. Entretanto, deve-se notar que processos de reparo, de acordo com modalidades da presente descrição, podem ser utilizados para reparar estruturas outras que não revestimentos de asa e/ou estruturas outras que não estruturas de aeronaves. Consequentemente, estes processos de reparo podem ser utilizados quando compósitos laminados tendo geometria complexa, mudanças de contorno, e/ou quando quedas de camada estão envolvidas sem desviar da presente descrição.

Apesar da presente descrição e suas vantagens terem sido descritas em detalhe, deve-se entender que várias mudanças, substituições e alterações podem ser feitas aqui sem desviar do espírito e escopo da divulgação conforme definido pelas reivindicações anexas. Ademais, o escopo do presente pedido não se destina a ser limitado às modalidades particulares do processo, máquina, manufatura, composição de matéria, meios, métodos e etapas descritos na especificação. Como uma pessoa versada na técnica apreciará prontamente da divulgação, processos, máquinas, manufatura, composições de matéria, meios, métodos ou etapas, presentemente existentes ou a ser desenvolvidos adiante, que desempenhem substancialmente a mesma função ou atinjam substancialmente o mesmo resultado que as modalidades correspondentes descritas aqui, podem ser utilizados de acordo com a presente descrição. Consequentemente, as reivindicações anexas destinam a incluir dentro de seu escopo tais processos, máquinas, manufatura, composições de matéria, meios, métodos, ou etapas.

Claims

1. Método para reparo de um composite laminado, o método caracterizado pelo fato de que compreende:

mapear dimensões e disposição de uma pluralidade de camadas que forma o compósito laminado;

definir uma região de reparo através de identificação de pelo menos uma dentre a pluralidade de camadas que é danificada;

marcar a uma ou mais camada danificada antes que a descamação aconteça, em que fibras dentro da uma ou mais camada danificada são aproveitadas para começar a descamação e remover a uma ou mais camada danificada;

descamar e remover a uma ou mais camada danificada da região de reparo, em que cada da uma ou mais camada danificada é separadamente descamada e removida; e adicionar pelo menos uma camada de substituição à região de reparo, em que o número de camadas de substituição adicionado é pelo menos igual ao número de camadas danificadas que são separadamente descamadas e removidas.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:

criar um remendo de reparo; e alinhar e ligar o remendo de reparo dentro da região de reparo.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de criar o remendo de reparo compreende adicionalmente:

formar um primeiro estrato que corresponde às as dimensões mapeadas e disposição da pluralidade de camadas que forma o compósito laminado;

formar pelo menos um estrato adicional que corresponde às dimensões mapeadas e disposição da pluralidade de camadas que forma o compósito laminado; e alinhar o primeiro estrato com o pelo menos um estrato adicional.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que camadas de substituição são adicionadas em uma maneira sobreposta.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que cada da uma ou mais camada danificada a ser descamada e removida é separadamente marcada antes da descamação.

Petição 870200014381, de 30/01/2020, pág. 10/15

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6. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que o número de camadas de substituição adicionado é superior ao número de camadas danificadas que são separadamente descamadas e removidas.

5

7. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que camadas de substituição adicionais são adicionadas a cada lateral da região de reparo para adicionalmente reforçar a região de reparo.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou qualquer uma das

10 reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: introduzir uma placa de revestimento para manter o contorno da região de reparo enquanto descama e remove a uma ou mais camada danificada da região de reparo.