CN104175058B - 一种碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺。以铝合金管裂缝为对称点，将胶带对称粘贴在铝合金管裂缝两端，两胶带的内侧间距为补片的宽度；均匀的将环氧树脂胶涂抹在两胶带之间；将预浸料剪切成长方形，叠层后于30~40℃预热10~15min制成补片，将补片在两胶带之间缠绕，搭接长度为1mm；用纸胶带在已包裹的补片表面缠绕两周，并加热固化。本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1）经过补片包裹工艺修复后的管件其承载能力不仅得到了提高，而且稳定；（2）可以有效避免预浸料在缠绕过程中出现开裂现象。

Description

一种碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺。
背景技术
复合材料胶接修复受损铝合金构件的技术是一种优质、高效、低成本的结构修复技术，相比于传统的机械修复技术，它具有结构增重少、成形性好、修复效率高等优点，除此之外，复合材料修复时不需要对原材料进行开孔，不会造成新的应力集中源，从而有效提高结构的抗疲劳性能。因此，近年来复合材料修复受损铝合金构件的研究受到许多研究人员的关注。
目前，国内外在复合材料修复铝合金裂纹板方面的研究已经非常深入，然而，针对复合材料修复铝合金裂纹管的研究却很少，导致复合材料修复铝合金裂纹管的包裹工艺尚不成熟，尤其是碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的包裹工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供是一种碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺，所述工艺包括以下步骤：
（1）定位：以铝合金管裂缝为对称点，将胶带对称粘贴在铝合金管裂缝两端，两胶带的内侧间距为补片的宽度；
（2）涂胶：均匀的将环氧树脂胶涂抹在两胶带之间；
（3）缠绕：将预浸料剪切成长方形，叠层后于30~40℃预热10~15min制成补片，将补片在两胶带之间缠绕，搭接长度为1mm；
（4）固化：用纸胶带在已包裹的补片表面缠绕两周，并加热固化。
步骤（1）中所述的铝合金管的内径为50mm，外径为60mm，两胶带的内侧间距为100mm。
步骤（2）中所述的环氧树脂胶为体积比为1:1的丙酮和环氧树脂混合液。
步骤（3）中所述的长方形的长度为铝合金管的周长与搭接长度之和，其宽度为两胶带的内侧间距；叠层的层数为10层。
步骤（4）中所述的固化制度为80℃/1h+130℃/1h。
本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）经过补片包裹工艺的管件其承载能力不仅得到了提高，而且稳定；（2）可以有效避免预浸料在缠绕过程中出现开裂现象。
附图说明
图1为本发明包裹工艺的铝合金裂纹管结构剖面图。
图2为本发明包裹工艺的碳纤维预浸料叠层图。
图3为本发明包裹工艺的碳纤维预浸料修复过程图。
其中，1-内螺纹，2-凹槽，3-裂缝，4-胶带，5-补片具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
基于复合材料修复铝合金裂纹管抗疲劳性能的实验研究，为了获得良好而且稳定的修复效果，发明提供了一种新的补片包裹工艺。本发明所得的补片包裹工艺是针对通过数控机床和线切割技术制备得到带有裂缝3的铝合金管（如图1），铝合金管凹槽2段的内径为50mm，外径为60mm，长度为140mm。铝合金管凹槽2两端加工有内螺纹1，将碳纤维预浸料叠层（如图2，将每一片预浸料剪切成同样大小的长方形叠加在一起）后进行预热处理，得到补片5，补片5的长度为190mm，宽度为100mm，层数为10层，其中预热处理的过程为：将碳纤维预浸料叠层放入烘箱中，温度控制在37℃，保温15min。
实施例：
本发明通过补片的包裹与固化最终得到修复构件（如图3），包括定位、涂胶、缠绕和固化四个步骤，具体的过程如下。
（1）定位，以铝合金管裂缝3为对称点，将普通胶带（透明胶带等）对称粘贴在铝合金管裂缝3两端，两胶带4的内侧间距为100mm，实验测得：当两胶带4的内侧间距（即补片5宽度）为100mm时，补片5的修复效果最佳；
（2）涂胶，将体积比为1:1的丙酮和环氧树脂混合得到环氧树脂胶，并均匀的将已配好的环氧树脂胶涂抹在两胶带4之间；
（3）缠绕，将制备好的补片5在两胶带4之间缠绕一圈，搭接长度为1mm；
（4）固化，将已包裹的构件进行加温固化，固化制度为80℃/1h+130℃/1h，选择上述固化制度的原因是：环氧树脂胶适宜的固化温度为80℃，补片5适宜的固化温度为120~150℃，温度如果过高或过低都会影响修复结构的强度。
效果对比：以铝合金裂纹管为例，传统的包裹工艺是采用预浸料直接在管件表面进行缠绕10圈，没有胶带4定位、补片5缠绕和固化等步骤，从而造成修复后的预浸料出现错位、开裂和固化不彻底等现象，下表1对比了传统包裹工艺和补片包裹工艺的修复效果。
表1 传统包裹工艺和补片包裹工艺修复后管件的承载能力比较
从表1可以看出，相比于传统包裹工艺，经过补片包裹工艺的管件其承载能力不仅得到了提高，而且稳定。

Claims (5)

1.一种碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
（1）定位：以铝合金管裂缝为对称点，将胶带对称粘贴在铝合金管裂缝两端，两胶带的内侧间距为补片的宽度；
（2）涂胶：均匀的将环氧树脂胶涂抹在两胶带之间；
（3）缠绕：将预浸料剪切成长方形，叠层后于30~40℃预热10~15min制成补片，将补片在两胶带之间缠绕，搭接长度为1mm；
（4）固化：用纸胶带在已包裹的补片表面缠绕两周，并加热固化。
2.根据权利要求1所述的碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺，其特征在于，步骤（1）中所述的铝合金管的内径为50mm，外径为60mm，两胶带的内侧间距为100mm。
3.根据权利要求1所述的碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的环氧树脂胶为体积比为1:1的丙酮和环氧树脂混合液。
4.根据权利要求1所述的碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺，其特征在于，步骤（3）中所述的长方形的长度为铝合金管的周长与搭接长度之和，其宽度为两胶带的内侧间距，叠层的层数为10层。
5.根据权利要求1所述的碳纤维预浸料修复铝合金裂纹管的补片包裹工艺，其特征在于，步骤（4）中的固化制度为80℃/1h+130℃/1h。
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