CN109514891B - 一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法 - Google Patents

一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法，包括以下步骤；步骤1、缺陷尺寸检查；按照外涵机匣设计图纸要求，测量缺陷尺寸、形状和最大深度；步骤2、机械加工采用五坐标数控机床对外涵机匣壳体损伤区域进行加工；步骤3、预铺层；在无尘车间内，按照需要的铺层方向在步骤2加工后的外涵机匣区域按照从大到小的顺序依次铺叠胶膜、碳布，之后再外表面铺设玻璃布，最后依次贴上吸胶布和分离膜；步骤4、真空封装；将步骤3处理后的修补区域包覆透气毡，然后将整个外涵机匣放入真空袋中，抽真空30min以上；步骤5、热压固化；步骤4真空封装后进行热固化，步骤6、脱模及打磨处理。

Description

一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法
技术领域
本发明涉及航空发动机外涵机匣复合材料修复技术领域，特别是一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法。
背景技术
某型航空发动机的外涵机匣采用T300/BMP-316高温树脂基复合材料制造，在使用过程中内表面存在烧蚀、刮擦、分层等故障，机匣内表面温度高达280℃，常规的飞机复合材料修复方法目前无法用于BMP-316树脂体系复合材料的修复。
目前，该型发动机复合材料外涵机匣主要修复方法包括钛合金补片法和挖补法。其中钛合金补片在修复过程中需要特定的工装，同时需要在外涵机匣上打贯通性铆钉，从而大大的降低了外涵机匣的强度，影响其使用性能。因此，针对该型复合材料外涵机匣内表面缺陷的修复问题，本专利发明了一种高温胶挖补修复方法
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法，包括以下步骤；
步骤1、缺陷尺寸检查
按照外涵机匣设计图纸要求，检查机匣损伤情况，获得受损部位的关键尺寸和使用要求，测量缺陷尺寸、形状和最大深度；
步骤2、机械加工
采用五坐标数控机床对外涵机匣壳体损伤区域进行加工，加工长度大于损伤缺陷大长度，加工深度根据损伤区域而定，损伤区域加工至0.5mm或者1mm，挖补斜度为1：15～1：18；加工完成后用砂纸打磨人工造伤处，并沿着轮廓线再向外打磨20mm，将玻璃布打磨掉；
步骤3、预铺层
在无尘车间内，按照需要的铺层方向将碳布、胶膜、玻璃布、吸胶布、分离膜裁剪至需要的形状和尺寸，在步骤2加工后的外涵机匣区域按照从大到小的顺序依次铺叠胶膜、碳布，之后再外表面铺设玻璃布，最后依次贴上吸胶布和分离膜；
步骤4、真空封装
将步骤3处理后的修补区域包覆透气毡，然后将整个外涵机匣放入真空袋中，抽真空30min以上；
步骤5、热压固化
步骤4真空封装后进行热固化，热固化在热压罐中进行，固化的全过程处于真空，固化时由室温升温至110～115℃，保温0.25h，保温后升温至120～125℃，同时将压力加压到0.3MPa，之后继续升温至218～222℃，然后保温2h，保温完成后继续升温至258℃～262℃保温2h，保温保温完成后将温度降至60℃后泄压并且停真空；
步骤6、脱模及打磨处理
佩戴防护手套将热压罐中的外涵机匣取出，脱模后依次取下真空袋、透气毡、分离膜、吸胶布，将修补区域进行适当打磨，去除多余树脂，保证修补区域平整，最后用无水乙醇清洗外涵机匣修补区域。
具体地，所述步骤2中的砂纸的目数大于80。
具体地，步骤3中所述的胶膜和碳布为椭圆形，长轴为60mm，短轴为30mm；所述的玻璃布也为椭圆形，所述的吸胶布和分离布均为矩形，且其尺寸比玻璃布在横向和纵向上的尺寸长20～50mm。
具体地，步骤2和步骤3中加工尺寸为0.5mm时，胶膜和碳层交叉各铺设两层，加工的尺寸为1mm时，胶膜和碳层交替各铺设四层。
本发明具有以下优点：本发明采用的J-330高温胶膜耐温高，可达300℃；固化温度低，可在220℃下固化；固化压力低，可在0.2MPa下进行。该胶膜的出现使航空发动机外涵机匣挖补法修复得以实现。钛合金补片修复T300/BMP-316高温树脂基复合材料制造的航空发动机外涵机匣会在机匣上产生贯通性的铆接孔，大大降低外涵机匣强度，采用高温胶挖补法可以有效解决钛合金补片贯通性铆接孔的问题。
附图说明
图1为缺陷的侧视结构示意图；
图2为缺陷的正视结构示意图；
图3为铺层示意图；
图中：1-分离膜，2-吸胶布，3-玻璃布，4-碳布，5-胶膜，6-复合材料层板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1～3所示，一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法，其特征在于：包括以下步骤；
步骤1、缺陷尺寸检查
按照外涵机匣设计图纸要求，检查机匣损伤情况，获得受损部位的关键尺寸和使用要求，测量缺陷尺寸、形状和最大深度；
步骤2、机械加工
采用五坐标数控机床对外涵机匣壳体损伤区域进行加工，加工长度大于损伤缺陷大长度，加工深度根据损伤区域而定，损伤区域加工至0.5mm或者1mm，挖补斜度为1：15～1：18；加工完成后用砂纸打磨人工造伤处，并沿着轮廓线再向外打磨20mm，将玻璃布打磨掉；
步骤3、预铺层
在无尘车间内，按照需要的铺层方向将碳布、胶膜、玻璃布、吸胶布、分离膜裁剪至需要的形状和尺寸，在步骤2加工后的外涵机匣区域按照从大到小的顺序依次铺叠胶膜、碳布，之后再外表面铺设玻璃布，最后依次贴上吸胶布和分离膜；
步骤4、真空封装
将步骤3处理后的修补区域包覆透气毡，然后将整个外涵机匣放入真空袋中，抽真空30min以上；
步骤5、热压固化
步骤4真空封装后进行热固化，热固化在热压罐中进行，固化的全过程处于真空，固化时由室温升温至110～115℃，保温0.25h，保温后升温至120～125℃，同时将压力加压到0.3MPa，之后继续升温至218～222℃，然后保温2h，保温完成后继续升温至258℃～262℃保温2h，保温保温完成后将温度降至60℃后泄压并且停真空；
步骤6、脱模及打磨处理
佩戴防护手套将热压罐中的外涵机匣取出，脱模后依次取下真空袋、透气毡、分离膜、吸胶布，将修补区域进行适当打磨，去除多余树脂，保证修补区域平整，最后用无水乙醇清洗外涵机匣修补区域。
进一步地，所述步骤2中的砂纸的目数大于80。
进一步地，步骤3中所述的胶膜和碳布为椭圆形，长轴为60mm，短轴为30mm；所述的玻璃布也为椭圆形，所述的吸胶布和分离布均为矩形，且其尺寸比玻璃布在横向和纵向上的尺寸长20～50mm。
进一步地，步骤2和步骤3中加工尺寸为0.5mm时，胶膜和碳层交叉各铺设两层，加工的尺寸为1mm时，胶膜和碳层交替各铺设四层。
实施例2
一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法，包括以下步骤；
步骤1、缺陷尺寸检查
按照外涵机匣设计图纸要求，检查机匣损伤情况，获得受损部位的关键尺寸和使用要求，测量缺陷尺寸、形状和最大深度；损伤尺寸为80mm×40mm，损伤最大深度为0.3mm，缺陷形状如图1、2所示
步骤2、机械加工
采用五坐标数控机床对外涵机匣壳体损伤区域进行加工，加工长度大于损伤缺陷大长度，加工深度根据损伤区域而定，损伤区域加工至0.5mm，加工形状为直径80mm的圆，加工的锥度为18:1；加工后的斜面最外缘的尺寸直径为98mm，加工完成后用砂纸打磨人工造伤处，并沿着轮廓线再向外打磨20mm，将玻璃布打磨掉；
步骤3、预铺层
在无尘车间内，按照需要的铺层方向将碳布、胶膜、玻璃布、吸胶布、分离膜裁剪至需要的形状和尺寸，在步骤2加工后的外涵机匣区域按照从大到小的顺序依次铺叠胶膜和碳交叉铺设各两层，之后再外表面铺设玻璃布，最后依次贴上吸胶布和分离膜；吸胶布和分离膜均为尺寸300mm×200mm的矩形状；
步骤4、真空封装
将步骤3处理后的修补区域包覆透气毡，然后将整个外涵机匣放入真空袋中，抽真空30min以上；
步骤5、热压固化
步骤4真空封装后进行热固化，热固化在热压罐中进行，固化的全过程处于真空，固化时由室温升温至110～115℃，保温0.25h，保温后升温至120～125℃，同时将压力加压到0.3MPa，之后继续升温至218～222℃，然后保温2h，保温完成后继续升温至258℃～262℃保温2h，保温保温完成后将温度降至60℃后泄压并且停真空；
步骤6、脱模及打磨处理
佩戴防护手套将热压罐中的外涵机匣取出，脱模后依次取下真空袋、透气毡、分离膜、吸胶布，将修补区域进行适当打磨，去除多余树脂，保证修补区域平整，最后用无水乙醇清洗外涵机匣修补区域。
进一步地，所述步骤2中的砂纸的目数大于80。
进一步地，步骤3中所述的胶膜和碳布为椭圆形，长轴为200mm，短轴为140mm；所述的玻璃布也为椭圆形，所述的吸胶布和分离布均为矩形，且其尺寸比玻璃布在横向和纵向上的尺寸长20～50mm。
表1铺层情况列表
加工厚度(mm) 具体铺层
0.5 {1层胶膜+1层碳布}<sub>2</sub>+{一层玻璃布}
1 {1层胶膜+1层碳布}<sub>4</sub>+{一层玻璃布}
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法，其特征在于：包括以下步骤；
步骤1、缺陷尺寸检查
按照外涵机匣设计图纸要求，检查机匣损伤情况，获得受损部位的关键尺寸和使用要求，测量缺陷尺寸、形状和最大深度；
步骤2、机械加工
采用五坐标数控机床对外涵机匣壳体损伤区域进行加工，加工长度大于损伤缺陷大长度，加工深度根据损伤区域而定，损伤区域加工至0.5mm或者1mm，挖补斜度为1：15~1：18；加工完成后用砂纸打磨人工造伤处，并沿着轮廓线再向外打磨20mm，将玻璃布打磨掉；加工尺寸为0.5mm时，胶膜和碳层交叉各铺设两层，加工的尺寸为1mm时，胶膜和碳层交替各铺设四层；
步骤3、预铺层
在无尘车间内，将碳布、胶膜、玻璃布、吸胶布、分离膜裁剪至需要的形状和尺寸，在步骤2加工后的外涵机匣区域依次铺叠胶膜、碳布，之后再外表面铺设玻璃布，最后依次贴上吸胶布和分离膜；
步骤4、真空封装
将步骤3处理后的修补区域包覆透气毡，然后将整个外涵机匣放入真空袋中，抽真空30min以上，所述的胶膜和碳布为椭圆形；所述的玻璃布也为椭圆形，所述的吸胶布和分离布均为矩形，且其尺寸比玻璃布在横向和纵向上的尺寸长20~50mm，所述胶膜为J-330 高温胶膜；
步骤5、热压固化
步骤4真空封装后进行热固化，热固化在热压罐中进行，固化的全过程处于真空，固化时由室温升温至110~115℃，保温0.25h，保温后升温至120~125℃，同时将压力加压到0.3MPa，之后继续升温至218~222℃，然后保温2h，保温完成后继续升温至258℃~262℃保温2h，保温完成后将温度降至60℃后泄压并且停真空；
步骤6、脱模及打磨处理
佩戴防护手套将热压罐中的外涵机匣取出，脱模后依次取下真空袋、透气毡、分离膜、吸胶布，将修补区域进行适当打磨，去除多余树脂，保证修补区域平整，最后用无水乙醇清洗外涵机匣修补区域。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料外涵机匣内表面高温胶修复方法，其特征在于：所述步骤2中的砂纸的目数大于80。
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