CN110667014A - 一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法 - Google Patents

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张超
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刘艳伟
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Abstract

本发明涉及复合材料工装修理技术领域，特别涉及一种采用真空导入系统和硅橡胶结合的方式修理工装漏气的方法。所述的方法为：在漏气气路一端涂覆未硫化状态的硅橡胶聚合物，通过在另一端抽真空的方式将未硫化状态的硅橡胶聚合物导入所述气路内，硫化后完成修理。采用真空导入的方式将两组份液体硅橡胶(含硅聚合物)导入到复合材料工装的内部，对缺陷位置进行了封堵，切断了气体进入的通道。利用硅橡胶的低密度、低表面张力的特点可以解决此问题，一方面低表面张力的液体硅橡胶能够很好的润湿复合材料工装内缺陷位置的表面，从而形成良好的附着。

Description

一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法
技术领域
本发明涉及复合材料工装修理技术领域，特别涉及一种采用真空导入系统和硅橡胶结合的方式修理工装漏气的方法。
背景技术
复合材料工装主要用于复合材料零件的成型制造，先进复合材料零件制造时采用真空袋-热压罐成型技术，在高温高压的环境下使复合材料零件固化成型，从而制造出高质量高性能的复材产品。复合材料工装因其热膨胀系数与复合材料零件的热膨胀系数一致，且易加工成复杂的曲面外形而大量在航空复合材料零件制造中应用，复合材料工装在高温高压的环境下使用时，为保证热压罐内的压力能够有效的对复合材料零件施压，复材工装的气密性要求很高。
复合材料工装的气密性随着工装的使用次数增加呈下降趋势，大部分工装在多次使用后均会出现漏气现象。这是由于复材工装是由树脂和纤维构成的，高温高压环境使得复材工装中树脂加速老化、层间产生细微的裂纹，这些缺陷逐渐增多时会产生联通或扩展的情况，随着缺陷的逐步扩展至工装表面时工装即会发生漏气。这些缺陷往往是细微的，难以观察和辨识的，同时由于缺陷的联通或扩展从未在工装内部出现漏气的通道，通道成多种复杂的联通结构，因此内外表面的漏气点之间很难找到对应的位置，在确定漏气缺陷区域时是十分困难的。即使找到了当前的工装上的漏气点并采取了弥补的措施，复材工装也会因布层间的分层、空隙、裂纹等缺陷的扩展而产生新的漏点或使漏气的实际位置发生了改变，导致再次发生漏气。
现有的复合材料工装漏气的修理技术主要是首先找出工装漏气的位置，然后对该位置进行增加铺层的方式、涂抹密封胶的方式、或胶接新的密封性挡板的方式进行修理。在工装漏气位置的外表面进行打磨后重新使用工装用预浸料进行铺层，或直接在缺陷位置涂抹密封胶，或铺放胶膜后在放置按外形提前制造的密封板，之后进行固化，从而达到密封的目的。此类的修理方法需要对工装的漏气位置有准确的判断和检测，并且仅仅针对工装表面的缺陷进行了修补，却无法对复合材料工装内部漏气通道缺陷进行修复。这种只针对外表面进行一定程度的封堵修补的方法并不理想，修理后的工装依旧存在漏气的现象或较大的漏气风险。随着工装的使用，再次漏气的风险很大，需要进行反复多次的修理，耗时耗力，修理后的气密效果持续时间短，易再次漏气，修理难度大等技术难点。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种能够有效修补复合材料工装内部缺陷而达到工装气密性要求消除漏气的修理方法，可有效保证修理后的复合材料工装气密性，降低修理成本，保持修理效果。
本发明的技术方案：一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法，所述的方法为：在漏气气路一端涂覆未硫化状态的硅橡胶聚合物，通过在另一端抽真空的方式将未硫化状态的硅橡胶聚合物导入所述气路内，硫化后完成修理。采用真空导入的方式将两组份液体硅橡胶(含硅聚合物)导入到复合材料工装的内部，对缺陷位置进行了封堵，切断了气体进入的通道。复材工装内部缺陷的情况十分复杂，树脂间的裂纹、细小空隙、布层间的分层等缺陷均同相互时存在且交联，仅通过使用高渗透的液体修补剂无驱动的渗透是无法对气体通道进行有效密封的。但是利用硅橡胶的低密度、低表面张力的特点可以解决此问题，一方面低表面张力的液体硅橡胶能够很好的润湿复合材料工装内缺陷位置的表面，从而形成良好的附着。
优选地，在漏气气路一端涂覆未硫化状态的硅橡胶聚合物后，在其上方覆盖塑料薄膜后密封四周。该技术方案，能够保证硅橡胶聚合物充分导入。
优选地，所述的未硫化状态的硅橡胶聚合物脱气后使用。该技术方案，保证了硅橡胶硫化的效果，保证修理后的气密性。
优选地，所述抽真空的过程包括多个时间间隔。该技术方案，能够保证硅橡胶聚合物充分导入。
优选地，根据以下方法确定漏气气路：将所述工装的工作面分为多个区域，分别对每个区域进行抽真空，确定漏气区域后，再检测连通该区域的进气口位置。该技术方案操作简便，检测精确，并且能够与后续硅橡胶聚合物的导入步骤衔接，节省了操作工序。
优选地，对涂覆未硫化状态的硅橡胶聚合物的区域进行表面清理后，用丁酮擦拭该区域，待其晾干。该技术方案，保证了硅橡胶聚合物能够良好的覆盖在所述区域上方。
优选地，所述的工装在高温环境下工作。硫化后的硅橡胶的热膨胀性来进一步封闭复材工装内部缺陷形成的通路。复材工装在高温条件下使用时，硫化后的硅橡胶受热膨胀，可以填充工装内部的缺陷，进一步加强修理后的工装气密性。
优选地，所述硅橡胶聚合物的树脂和固化剂比例为100:15～100:10。经研究和大量实验，使用该配比使得硅橡胶表面粘度增加，弹性下降。从而使得进入复材工装内部的硅橡胶能够更好的粘附于工装表面，从而提高了密封性。
附图说明
图1为复合材料工装漏气气路示意图；
图2为测漏和真空导入系统结构示意图；
图3为硅胶进入漏气气路后的状态示意图；
图4为硅胶硫化后的工装结构示意图。
具体实施方式
一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法，对于已经发现漏气的复合材料工装，在不确定漏点的情况下，首先是对工装的工作面进行区域划分，区域划分时可根据实际使用情况进行漏气风险高或低的划分方式，也可采取均等划分的方式将工作面所有区域进行分区划分。然后在每个已划分完的小区域内用真空袋、密封条、透气毡、真空嘴，测试仪等在糊制真空袋后进行气密性检测来确定该区域是否漏气，同时检测工装非真空袋密封区的漏气点，以确定空气进入位置。不漏气的区域则拆去真空袋，而漏气的区域则保留真空袋。然后在非真空密封区的漏气点表面涂覆一层已调制好的低密度，低表面张力的两组份液体硅橡胶(含硅聚合物)，并用塑料薄膜覆盖后四周密封。之后通过抽真空的方式使真空袋内形成负压，外界的大气压力则会驱动漏气点处的液体硅橡胶沿气体通道流入，最终使得液体硅橡胶进入到复材工装内部缺陷的位置，最终硫化24小时后即可使用。使用真空导入方式和选用硅橡胶作为修补剂，能够对复合材料工装内部缺陷进行密封修理，修理后的气密性效果良好，持续时间较长；工艺方法稳定性好，延长了工装的使用寿命，降低了修理成本；适用于缺陷较多，缺陷较大，漏气严重的复材工装。
实施例
具体实施方式参见附图1-4。
图1中包括复合材料工装内部的缺陷01；图2包括密封条02，透气毡03，真空袋04，真空嘴05；图3包括液体硅橡胶06，塑料薄膜07；图4包括硫化后的硅橡胶08；
第1步：复合材料工装漏气的特点是内部出现了分层、空隙、树脂裂纹等缺陷01，缺陷延伸至工装的内外侧表面时导致工装漏气。工装漏气位置的内部缺陷如图1所示。对复合材料工装的工作面进行区域划分后用密封条02、透气毡03、真空袋04、真空嘴05等糊制真空袋，进行真空气密性的检测，以确定工装漏气的位置。测漏方式如图2所示；
第2步：调制两组份的硅橡胶，在常规调配比例的基础上再增加10％～20％的固化剂进行调配。充分搅拌确保固化剂均匀的分散在基料当中，用真空泵和脱气装置排出硅橡胶的气泡后待用；
第3步：轻微打磨工装漏气位置后用干燥无油的压缩空气清理表面，用丁酮擦拭后晾干。在工装漏气位置涂刷调制好的液体硅橡胶06后用塑料薄膜07进行覆盖，轻微擀压排出薄膜下的气泡，确保覆盖区内充满液态硅橡胶；
第4步：利用真空袋、密封条、透气毡、真空嘴组成的真空导入系统进行抽真空导入，此时塑料薄膜能够较好聚集硅橡胶液以促使硅橡胶液能够顺利的进入复材工装内部缺陷当中。真空导入系统结构如图2所示。当真空袋内出现硅橡胶时则可以暂时停止抽真空，等待15分钟到20分钟后，硅橡胶沉降完毕后，再次进行抽真空，当硅橡胶在真空袋内继续溢出并扩散时则可以停止抽真空。硅橡胶进入工装内部的情况如图3所示；
第5步：待硅橡胶硫化后，除去真空袋、密封条、透气毡、塑料薄膜等材料，修整硫化后的硅橡胶08，工装工作区的硅橡胶需要全部清除，而另一侧的硅橡胶则可以留下少量。硅胶硫化后的工装内部结构图图4所示；
第6步：进行一次常温状态下的真空气密性检测，当常温状态下工装气密性良好时，再进行一次高温状态下的气密性检测，气密性检测合格后，工装修理完毕。

Claims (8)

1.一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法，其特征在于所述的方法为：在漏气气路一端涂覆未硫化状态的硅橡胶聚合物，通过在另一端抽真空的方式将未硫化状态的硅橡胶聚合物导入所述气路内，硫化后完成修理。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法，其特征为：在漏气气路一端涂覆未硫化状态的硅橡胶聚合物后，在其上方覆盖塑料薄膜后密封四周。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法，其特征为：所述的未硫化状态的硅橡胶聚合物脱气后使用。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法，其特征为：所述抽真空的过程包括多个时间间隔。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法，其特征在于，根据以下方法确定漏气气路：将所述工装的工作面分为多个区域，分别对每个区域进行抽真空，确定漏气区域后，再检测连通该区域的进气口位置。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法，其特征在于，对涂覆未硫化状态的硅橡胶聚合物的区域进行表面清理后，用丁酮擦拭该区域，待其晾干。
7.根据权利要求1所述的一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法，其特征在于，所述的工装在高温环境下工作。
8.根据权利要求1所述的一种复合材料工装漏气缺陷的修理方法，其特征在于，所述硅橡胶聚合物的树脂和固化剂比例为100:15～100:10。
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