CN115196037A - 用于使用预固化塞修复复合材料的方法 - Google Patents

用于使用预固化塞修复复合材料的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于使用预固化塞修复复合结构的方法。根据一个方法，从第一复合层压板去除复合材料，以形成由从第一复合层压板的外模线表面处的开口延伸的渐缩形内表面界定的腔体。此外，机加工第二复合层压板以形成具有渐缩形表面的塞。然后，将塞放置成使得该塞的渐缩形表面与第一复合层压板的渐缩形内表面相对。此后，将塞的渐缩形表面结合至第一复合层压板的渐缩形内表面。可选地，在塞中钻出孔以用于接收紧固件。

Description

用于使用预固化塞修复复合材料的方法
技术领域
本公开总体上涉及用于修复由复合材料(例如，纤维增强塑料(FRP))制成的结构的区域的技术，并且更具体地涉及用于修复复合结构的区域的补片和塞的生产和安装。
背景技术
如在本文中使用的，术语“复合层压板”是指粘性结合层片的固化堆叠物，每个层片由嵌入在环氧树脂(在下文中“环氧”)基质中的平行纤维组成。堆叠物中的各个层片典型地具有其中角度相对于参考轴线变化(例如，0、45、90以及-45度)的纤维定向。
复合结构有时包括局部区域，该局部区域可能由于任何各种原因而不符合产品和/或性能规格。可以通过将结构返工来减少或消除局部的不一致性。复合部件和复合结构还可能产生差异并且需要修复。返工/修复过程可涉及从结构去除材料的一个或多个层片，然后用粘性结合到结构的复合补片替换去除的材料。如下文所使用的，术语“修复”意指修复或返工。
复合层压板容易由于应力(包括磨损、撕裂以及冲击)而损坏。例如，蜂窝板的层压边缘或者是在紧固件位置处由于磨损和撕裂或者不良安装、或者是在边缘本身上由于冲击或异物碎屑而容易使边缘带损坏。现有修复技术的最大缺点涉及坯体状态或湿法叠涂可延展材料的使用。试图在阶梯渐缩形孔中安装小的坯体状态材料的层片是复杂的过程，其难以在不引入结合线缺陷或孔隙的情况下完成。坯体状态预浸渍材料还具有保质期。由于在固化之前和固化期间，需要在孔中准确地安装四处移动的织物，坯体状态修复方法也是复杂的。此外，准确地将层压板磨砂成渐缩形是复杂的过程。例如，难以获得一致的渐缩比。上述问题的组合可能导致费时的修复。
发明内容
本文中公开的主题涉及用于以快速且有效的方式使损坏的复合层压板蒙皮的结构和功能能力复原的方法。这种修复的基本概念是使用渐缩形铣刀机加工出(去除)复合材料的损坏部分，从而形成具有预定形状和渐缩角度的渐缩形腔体(例如，锥形孔、锥形凹陷或渐缩形槽)。下一步骤是使用由类似材料(例如，具有由与正在修复的结构相同的材料制成的纤维的FRP)制成的预固化垫片原料来形成与腔体相匹配的渐缩形塞。修复塞可从原料锥形修复材料向下机加工至恰当的厚度和直径轮廓，或者针对特定的腔体具体地机加工。在加工之后，使用胶水或粘合剂(膏或膜)将修复塞结合在腔体中。所产生的修复可以恢复接头的承载和拉穿能力以及旁路的承载能力和刚度。
可选地，在预固化塞已结合至界定腔体的减缩形内表面之后，薄的预固化修复补片(覆盖和延伸超出预固化塞)可结合至预固化塞并结合至预固化塞周围的原始复合结构的外模线(OML)表面的部分，以为最终安装修复提供额外的保持力。根据特定应用的特定要求，可能需要或不需要该附加的覆盖补片。
通过使用刚性预固化材料，本文提出的方法消除了诸如预浸渍坯体状态材料的保质期问题和处理湿法叠涂织物的困难的问题。由于使用没有孔隙和结合线缺陷的硬质高压蒸煮材料，还使得最终的修复更坚固并且产生更高质量的修复。此外，通过使用预固化塞，使得修复的整体占用面积可由于潜在地改进的结合线强度和更陡的渐缩形而减小。如果设计恰当，具有更陡渐缩度比的预固化塞可以用于恢复具有独特的拉穿和承载要求的损坏的紧固件孔。
尽管以下将详细描述使用预固化塞修复复合结构的方法的各种实施例，但这些实施例中的一个或多个可通过以下方面中的一个或多个来表征。
以下详细公开的主题的一个方面是一种用于修复复合结构的方法，包括：(a)从第一复合层压板去除复合材料，以形成由从第一复合层压板的外模线表面处的开口延伸的第一渐缩形内表面界定的腔体；(b)机加工第二复合层压板以形成具有渐缩形表面的塞；(c)放置塞，使得塞的渐缩形表面与第一复合层压板的第一渐缩形内表面相对；以及(d)将塞的渐缩形表面结合至第一复合层压板的第一渐缩形内表面。
以下详细公开的主题的另一方面是一种用于修复复合结构的方法，包括：(a)从第一复合层压板去除复合材料，以形成由从第一复合层压板的外模线表面处的第一开口延伸到内模线表面处的第二开口的锥形内表面界定的腔体；(b)将塞放置在腔体中，使得该塞的锥形表面与第一复合层压板的锥形内表面相对，并且该塞的相应突出部分突出超过第一复合层压板的外模线表面和内模线表面，该塞包括第二复合层压板；(c)机加工塞的相应的突出部分以减小塞突出超过第一复合层压板的外模线表面和内模线表面的相应的距离；(d)将塞的锥形表面结合至第一复合层压板的锥形内表面；以及(e)打磨塞的突出部分，使得塞的第一暴露表面和第二暴露表面分别与第一复合层压板的外模线表面和内模线表面齐平。
以下详细公开的主题的另一方面是一种用于修复复合结构的方法，包括：(a)从第一复合层压板去除复合材料以形成腔体，该腔体由从第一复合层压板的外模线表面处的第一开口延伸的第一锥形内表面部分地界定并且由从第一复合层压板的内模线表面处的第二开口延伸的第二锥形内表面部分地界定，其中，该第一锥形内表面和第二锥形内表面在相交部处相交；(b)将第一塞放置在腔体中，使得该第一塞的锥形表面与第一复合层压板的第一锥形内表面相对，并且第一塞的突出部分突出到第一复合层压板的外模线表面上方，该第一塞包括第二复合层压板；(c)将第二塞放置在腔体中，使得该第二塞的锥形表面与第一复合层压板的第二锥形内表面相对，并且该第二塞的突出部分突出到第一复合层压板的内模线表面下方，该第二塞包括第三复合层压板；(d)将第一塞和第二塞的锥形表面分别结合至第一复合层压板的第一锥形内表面和第二锥形内表面；以及(e)打磨第一塞的突出部分，使得第一塞的暴露表面与第一复合层压板的外模线表面齐平。
下文公开用于使用预固化塞修复复合结构的方法的其他方面。
附图说明
在前述部分中讨论的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立地实现，或者可以在其他实施例中组合。为了说明上述和其他方面的目的，在下文中将参考附图描述各种实施例。该部分中简要描述的示图均未按比例绘制。
图1是表示包括蜂窝板的组件的截面图的示图，该蜂窝板具有紧固至部件的复合层压板边缘带，该边缘带在围绕紧固件的体积中具有损坏的复合材料。
图2是表示结合在形成于复合层压板中的锥形腔体中的锥形预固化塞的截面图的示图，该锥形塞具有紧固件孔。此外，预固化补片示出为结合至塞和复合层压板的OML。
图3是表示图2所示的组件的俯视图的示图。虚线圆表示分别在复合层压板的OML和IML处的锥形腔体的开口，这些开口在俯视图中是隐藏的。
图4是表示结合在形成于复合层压板中的双锥形腔体中的两个锥形预固化塞的截面图的示图，这些锥形塞具有紧固件孔。此外，预固化补片示出为结合到上部塞和复合层压板的OML。
图5是表示包括蜂窝板的组件的截面图的示图，该蜂窝板在复合层压板边缘带中具有损坏区域。
图6是表示结合在形成于复合层压板中的渐缩形槽中的渐缩形预固化塞的截面图的示图。此外，预固化补片示出为结合至塞和复合层压板的OML。
图7是表示图6所示的组件的俯视图的示图。虚线圆表示分别在复合层压板的OML和IML处的渐缩形槽的开口，这些开口在俯视图中是隐藏的。
图8是表示结合在形成于复合层压板中的双渐缩形槽中的两个渐缩形预固化塞的截面图的示图。此外，预固化补片示出为结合到上部塞和复合层压板的OML。
图9是识别用于使用图2所示类型的预固化锥形塞来修复复合结构的方法的步骤的示图。
在下文中将参考附图描述，其中，不同附图中的类似元件具有相同的参考标号。
具体实施方式
下文更详细地描述使用预固化塞来修复复合结构的方法的说明性实施例。然而，在本说明书中没有描述实际实现方式的所有特征。本领域技术人员将认识到，在任何这种实施例的开发中，必须做出许多实现方式特定的决定，以实现开发者的特定目标，例如，遵守与系统相关的和与商业相关的约束，这些约束可从一个实现方式到另一个实现方式而变化。此外，应当理解，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说仍然是常规任务。
以下公开的实施例涉及修复或返工复合结构的区域以消除结构的差异和/或改变结构的局部区域的物理特征的方法。本文提出的方法可用于在过程中使复合工件返工或修复已经不再投入使用的复合部件。为便于以下描述，术语“修复(repair)”和“修复(repairing)”旨在包括对复合结构的有差异的区域作出的修复和进行的返工。
为了说明的目的，将在飞机制造和维修的背景下描述用于修复复合结构的方法的各种实施例。然而，应当理解，本文公开的技术同样适用于修复除了飞机的机身、机翼和稳定器之外的复合结构。
以下详细描述的具体示例性实施例是适于修复具有OML和IML的任何复合层压板的方法。尽管图1和图5示出了形成包括低密度芯的蜂窝板的边缘带的复合层压板的修复，其中该低密度芯夹在由层压复合材料制成的两个面板之间，但是应当理解，本文所提出的方法同样适用于由纤维增强层片的堆叠物组成且不具有低密度芯的板。
图1是表示包括蜂窝板12的组件10的截面图的示图，该蜂窝板具有紧固至部件14的边缘带1。蜂窝板12包括上面板22、下面板26和在中央区域中夹在上面板22和下面板26之间的低密度芯20。边缘带1可围绕芯20(图1中未示出)。每个面板包括相应的纤维增强层片32的堆叠物，该堆叠物延伸至边缘带1并在该边缘带中接合在一起以形成复合层压板2。复合层压板2的边缘30形成边缘带1的外边界。上面板22的外表面形成蜂窝板12的OML表面24；下面板26的外表面形成蜂窝板12的IML表面28。
如图1所示，复合层压板2通过紧固件组件紧固至部件14的凸缘14a。在图1中所示的实例中，紧固件组件包括螺栓16和螺母18，该螺母螺纹地联接至螺栓16的螺纹轴(螺纹未示出)。可以使用其他类型的紧固件(例如铆钉、螺钉和销/锻接套环组件)来代替螺栓/螺母组件。
在图1中示出的实例中，复合层压板2包括损坏区域8(在图1中由一对竖直虚线指示)，该损坏区域占据围绕螺栓16的空间体积。螺栓16位于沉头通孔3中，该沉头通孔具有用于接收螺栓16的渐缩形头部的锥形倒角部5。可替代地，紧固件通孔可以配置成用于接收内六角螺钉的埋头孔，或者可以是使铆钉或螺栓的轴位于其中的圆柱形孔。
为了修复损坏区域8，首先松开紧固件，然后将蜂窝板12从飞机去除并运输至板修复设施。修复过程中的第一步骤是从损坏区域8的OML去除任何涂层(例如，涂料)。然后通过机加工去除复合材料的损坏部分。根据修复方法的一个实施例，渐缩形铣刀用于形成具有预定形状和渐缩角的锥形腔体。
下一步骤是使用由类似材料(例如，FRP，具有由与正在修复的复合结构的纤维相同的材料制成的纤维)制成的预固化垫片原料来形成具有与锥形腔体的尺寸和形状相匹配的尺寸和形状的锥形塞。更具体地，锥形塞的尺寸略小于锥形腔体的尺寸，以使锥形塞能够装配在锥形腔体中。修复塞可从原料锥形修复材料向下机加工至恰当的厚度和直径轮廓，或者针对特定的腔体具体地机加工。在机加工之后，使用胶水或粘合剂(膏或膜)将锥形塞结合在锥形腔体中。如果原始损坏区域8包括紧固件通孔，则在安装之后在锥形塞中钻出与原始紧固件通孔具有相同构造的紧固件通孔。此后，在锥形塞的OML和该锥形塞周围的蜂窝板12的OML表面上施加新的涂层。然后将完成的蜂窝板12运输到飞机的位置并且使用紧固件重新安装在飞机上。
可选地，在锥形塞已结合至界定锥形腔体的锥形内表面之后，薄的预固化修复补片(覆盖和延伸超出预固化塞)可以结合至预固化塞并结合至该预固化塞周围的原始复合结构的OML表面的部分，以为最终安装修复提供额外的保持力。在这种情况下，将新涂层施加在预固化修复补片的OML上。
图2是表示完成的单侧预固化塞修复的截面图的示图，该修复需要将锥形腔体6a机加工在复合层压板2中，然后将预固化的锥形塞4(在下文中称为“锥形塞4”)安装在锥形腔体6a中。如在本文中所使用的，术语“锥形腔体”是指具有截锥(例如，截头锥体)形状的通孔或部分深度的凹陷。类似地，术语“锥形塞”是指具有截锥形状的塞。在图2中示出的实例中，锥形塞4具有沉头通孔3，该沉头通孔具有用于接收紧固件(未示出)的渐缩形头部的倒角部5。锥形腔体6a由锥形内表面36界定，该锥形内表面从复合层压板2的OML表面24处的第一开口延伸到IML表面28处的第二开口。
锥形塞4是复合层压板，其包括具有不同纤维定向的纤维增强层片32的堆叠物。更具体地，每个纤维增强层32包括嵌入在环氧基质中的相应的多个相互平行的纤维。优选地，锥形塞4的纤维由与复合层压板2的纤维的材料相同的材料(例如，碳或玻璃纤维)制成。锥形塞4的OML和IML表面分别与复合层压板2的OML表面24和IML表面28齐平。如图2所示，锥形塞4具有与复合层压板2的锥形内表面36相对并且由该锥形内表面包围的锥形表面38。锥形塞4的锥形表面38通过粘合剂7a结合到复合层压板2的锥形内表面36。此外，预固化补片34示出为通过粘合剂7b结合到锥形塞4的OML表面和复合层压板2的OML表面24。预固化补片34是可选的。
图3是表示图2中示出的组件的俯视图的示图。在图2和图3中示出的实例中，预固化补片34为圆形。界定锥形腔体6a的锥形内表面36从复合层压板2的OML表面24处的圆形开口48(图3中由虚线圆表示)延伸到复合层压板2的IML表面28处的圆形开口50(图3中由虚线圆表示)。如图3所示，IML表面28处的圆形开口50的半径小于OML表面24处的圆形开口48的半径。在可替代实施例中，锥形腔体可以是不延伸穿过复合层压板2的整个深度的锥形凹陷，在这种情况下可以降低锥形塞的高度。
根据另一实施例，通过机加工双锥形腔体而不是单个锥形腔体来从复合层压板2的边缘带1去除损坏区域8。该过程涉及使用渐缩形铣刀机加工复合层压板2的一侧，然后使用同一渐缩形铣刀机加工复合层压板2的另一侧。如在本文中所使用的，术语“双锥形腔体”是指具有共享共同的截断平面的两个截锥(例如，两个截头锥体)形状的腔体。
图4是表示完成的双侧预固化塞修复的截面图的示图，该修复需要将双锥形腔体6b机加工在复合层压板2中，之后在双锥形腔体6b的相应空间中安装一对锥形预固化塞4a和4b(以下称为“锥形塞4a和4b”)。双锥形腔体6b的上空间由从复合层压板2的OML表面24处的开口延伸的第一锥形内表面36a界定；双锥形腔体6b的下空间由从复合层压板2的IML表面28处的开口延伸的第二锥形内表面36b界定。界定双锥形腔体6b的第一和第二锥形内表面36a和36b在圆形相交部11处相交。
锥形塞4a和4b是相应的复合层压板，每个复合层压板包括如之前描述的纤维增强层片32的堆叠物。在图4中示出的实例中，锥形塞4a和4b具有沉头通孔3的相应部分，该沉头通孔具有用于接收紧固件(未示出)的渐缩形头部的倒角部5。锥形塞4a的OML表面与复合层压板2的OML表面24齐平；锥形塞4b的IML表面与复合层压板2的IML表面28齐平。如图4所示，锥形塞4a具有与复合层压板2的锥形内表面36a相对并且被该锥形内表面包围的锥形表面38a；锥形塞4b具有与复合层压板2的锥形内表面36b相对并且被该锥形内表面包围的锥形表面38b。
如图4所示，锥形塞4a的锥形表面38a通过粘合剂7a结合到复合层压板2的锥形内表面36a，同时锥形塞4b的锥形表面38b通过粘合剂7c结合到复合层压板2的锥形内表面36b。同时，锥形塞4a和4b的相对表面通过粘合剂7d彼此结合。粘合剂7a、7c和7d全部同时固化。在随后的时间，预固化补片34通过粘合剂7b结合到锥形塞4a的OML表面和复合层压板2的OML表面24。
根据另一实施例，通过机加工一直延伸到边缘30的渐缩形槽从复合层压板2的边缘带1去除损坏区域8。该过程涉及使用渐缩形铣刀机加工复合层压板2的一侧。
图5是表示包括蜂窝板12的组件10的截面图的示图，该蜂窝板具有通过未示出的紧固件紧固至部件14的边缘带1。图1中示出的组件10是在与紧固件相交的平面中剖开的，而图5示出的组件已在设置在两个相邻的紧固件之间的边缘带区域中剖开。如前所述，蜂窝板12包括上面板22、下面板26和低密度芯20。在边缘带1中，上面板22和下面板26的层片32形成复合层压板2。复合层压板2的边缘30形成边缘带1的外边界。上面板22的外表面形成蜂窝板12的OML表面24；下面板26的外表面形成蜂窝板12的IML表面28。
在图5中示出的实例中，复合层压板2包括从竖直虚线延伸到复合层压板2的边缘30的损坏区域8。为了修复损坏区域8，从损坏区域8的OML去除所有涂层(例如，涂料)。然后通过机加工去除复合材料的损坏部分。根据修复方法的一个实施例，渐缩形铣刀用于形成具有预定形状和渐缩角度的渐缩形槽，该渐缩形槽一直延伸到边缘30并且穿过复合层压板的整个深度。根据可替代实施例，可以使用未延伸到边缘30的渐缩形槽来代替锥形腔体。代替全深度的渐缩形槽，可以通过机加工部分深度的渐缩形凹槽来去除损坏材料。
下一步骤是使用由类似材料制成的预固化垫片原料形成具有与渐缩形槽的尺寸和形状匹配的尺寸和形状的渐缩形塞。更具体地，渐缩形塞的尺寸略小于渐缩形槽的尺寸，以使渐缩形塞能够装配在渐缩形槽中。渐缩形塞可从原料修复材料向下机加工成恰当的厚度和轮廓，或者针对特定槽具体地机加工。在机加工之后，使用胶水或粘合剂(膏或膜)将渐缩形塞结合在渐缩形槽中。如果原始损坏区域8包括紧固件通孔，则在安装之后在锥形塞中钻出与原始紧固件通孔具有相同构造的紧固件通孔。此后，在渐缩形塞的OML和该渐缩形塞周围的蜂窝板12的OML表面上施加新的涂层。然后将完成的蜂窝板12运输到飞机的位置并且使用紧固件重新安装在飞机上。
可选地，在渐缩形塞已结合至界定渐缩形槽的渐缩形内表面之后，薄的预固化修复补片(覆盖和延伸超出预固化塞)可以结合至预固化塞并结合至该预固化塞周围的复合层压板2的OML表面的部分，以为最终安装修复提供额外的保持力。在这种情况下，将新涂层施加在预固化修复补片的OML上。
图6是表示完成的单侧预固化塞修复的截面图的示图，该修复需要将渐缩形槽42a机加工在复合层压板2中，然后将预固化的渐缩形塞40(在下文中称为“渐缩形塞40”)安装在渐缩形槽42a中。渐缩形槽42a由延伸至边缘30的渐缩形内表面44界定。渐缩形槽42a是复合层压板，该复合层压板包括具有不同纤维定向的纤维增强层片32的堆叠物，如上所述。如图6所示，渐缩形塞40具有与复合层压板2的渐缩形内表面44相对的渐缩形表面46。渐缩形塞40的渐缩形表面46通过粘合剂7a结合到复合层压板2的渐缩形内表面44。此外，预固化补片34示出为通过粘合剂7b结合到渐缩形塞40的OML表面和复合层压板2的OML表面24。
图7是表示图6中示出的组件的俯视图的示图。在图6和图7中示出的实例中，界定渐缩形槽42a的渐缩形内表面44从复合层压板2的OML表面24处的开口52(在图7中由虚线表示)延伸到复合层压板2的IML表面28处的开口54(在图7中由点划线表示)。如图7所示，IML表面28处的开口54的宽度和半径分别小于OML表面24处的开口52的宽度和半径。
根据另一个实施例，图5中示出的损坏区域8通过机加工双渐缩形槽而不是单个渐缩形槽来从复合层压板2的边缘带1去除。该过程涉及使用渐缩形铣刀机加工复合层压板2的一侧，然后使用同一渐缩形铣刀机加工复合层压板2的另一侧。
图8是表示完成的双侧预固化塞修复的截面图的示图，该修复通过首先在复合层压板2中机加工双渐缩形槽42b，然后在双渐缩形槽42b的相应空间中安装一对渐缩形预固化塞40a和40b(在下文中“渐缩形塞40a和40b”)来实现。双渐缩形槽42b的上空间由从复合层压板2的OML表面24处的开口延伸的第一渐缩形内表面44a界定；双渐缩形槽42b的下空间由从复合层压板2的IML表面28处的开口延伸的第二渐缩形内表面44b界定。界定双渐缩形槽42b的第一渐缩形内表面44a和第二渐缩形内表面44b在相交部处相交。渐缩形塞40a和40b是相应的复合层压板，每个复合层压板包括如上所述的纤维增强层片32的堆叠物。
如图8所示，渐缩形塞40a具有与复合层压板2的渐缩形内表面44a相对并结合到该渐缩形内表面的渐缩形表面46a；渐缩形塞40b具有与复合层压板2的渐缩形内表面44b相对并结合至该渐缩形内表面的渐缩形表面46b。渐缩形塞40a的渐缩形表面46a通过粘合剂7a结合至复合层压板2的渐缩形内表面44a，同时渐缩形塞40b的渐缩形表面46b通过粘合剂7c结合至复合层压板2的渐缩形内表面44b。同时，渐缩形塞40a和40b的相对表面通过粘合剂7d彼此结合。粘合剂7a、7c和7d全部同时固化。在随后的时间，预固化补片34通过粘合剂7b结合到渐缩形塞40a的OML表面和复合层压板2的OML表面24。
图9是识别用于使用图2中示出的类型的预固化锥形塞来修复复合结构的方法100的步骤的示图。方法100开始于从复合结构的待修复区域上方去除涂料和底漆(步骤102)。然后，使用锥状定制铣刀从待修复区域去除材料并机加工渐缩形内表面(步骤104)。在图2中示出的实施例中，从复合层压板去除复合材料，以形成由从复合层压板的OML表面处的一个开口延伸到IML表面处的另一个开口的锥形内表面界定的锥形腔体。将锥形塞装配到锥形腔体中，使得塞的锥形表面与机加工的复合层压板的锥形内表面相对，并且然后对塞的突出部分进行机加工以减小塞突出超过复合层压板蒙皮的OML和IML表面的相应距离(步骤106)。例如，锥形塞可被粗糙地修剪，使得0.1英寸厚度的塞材料从复合层压板蒙皮的两侧(OML和IML)突出。然后将锥形塞从锥形腔体中去除并用膜粘合剂包裹该锥形塞(步骤108)。此后，将带有粘合剂的塞插回到腔体中(步骤110)。
然后，将塞的锥形表面结合至复合层压板的锥形内表面。首先，将热毯修复堆叠物放置在锥形塞(包括位于热毯和塞之间的泄放材料(bleeder material)层)的较大侧(OML)上方，并且然后用真空袋覆盖热毯修复堆叠物(步骤112)。此外，使用同一真空源将塞的另一侧(IML)装袋(步骤114)。此后，施加真空压力和热以根据粘合剂制造商说明书固化粘合剂(步骤116)。
在塞的锥形表面与复合层压板的锥形内表面的接合处的粘合剂固化之后，将塞打磨成与复合层压板的OML和IML表面齐平(步骤118)。然后，将预固化的覆盖层片或者补片施加至塞的OML和该塞周围的复合层压板的部分(步骤120)。可以通过将粘合剂放置在补片和塞之间并且然后固化粘合剂来施加覆盖补片。然后使成品复原(步骤122)。可选地，如果在步骤104中去除的材料包括用于紧固件的通孔，则可以在打磨之后并且在使成品复原之前在塞中钻出新的通孔。
塞可由被修复的同一复合材料(即，相同的纤维、相同的环氧树脂和环氧基质中的纤维的相同分布)制成。更具体地，补片的层片的厚度和纤维定向可以匹配复合材料的层片的厚度和纤维定向。去除的层片的部分中的纤维定向可以具有不同的定向。每个层片可具有被选择以实现一个或多个特定特性的定向。例如，可选择定向以提供例如期望强度、耐久性和其他合适特征等的特性。优选地，安装的层片具有与去除的层片相同的定向、厚度和材料。
虽然已经参考各种实施例描述了用于使用预固化塞修复复合结构的方法，但是本领域技术人员将理解在不偏离本文教导的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物替换其元件。此外，在不背离本发明范围的情况下，可以做出许多修改以使本文中的教导适于特定情况。因此，权利要求不限于本文公开的特定实施例。
在所附的方法权利要求中，步骤的任何字母顺序仅仅是为了使随后的对先行步骤的简写引用成为可能，而不是为了将权利要求的范围限制为要求按照字母顺序来执行步骤的方法。
如在本文中使用的，术语“复合层压板”是指已经固化或预固化的复合层压板，而术语“渐缩形”不包括阶梯状。
此外，本公开包括根据下列条款的实施例：
条款1.一种用于修复复合结构的方法，包括：
(a)从第一复合层压板去除复合材料，以形成由从第一复合层压板的外模线表面处的开口延伸的第一渐缩形内表面界定的腔体；
(b)机加工第二复合层压板以形成具有渐缩形表面的塞；
(c)放置塞，使得塞的渐缩形表面与第一复合层压板的第一渐缩形内表面相对；以及
(d)将塞的渐缩形表面结合至第一复合层压板的第一渐缩形内表面。
条款2.根据条款1所述的方法，该方法还包括将粘合剂或胶水放置在塞与第一复合层压板之间，其中，步骤(d)包括固化该粘合剂或胶水。
条款3.根据条款1至2中任一项所述的方法，其中，第一复合层压板的第一渐缩形内表面是锥形的并且设置在距第一复合层压板的边缘一距离处。
条款4.根据条款1至3中任一项所述的方法，其中，第一复合层压板的第一渐缩形内表面延伸至第一复合层压板的边缘。
条款5.根据条款1至4中任一项所述的方法，其中，第一复合层压板的第一渐缩形内表面延伸至在第一复合层压板的内模线表面处的开口。
条款6.根据条款1至5中任一项所述的方法，还包括：
(e)在步骤(c)之后且在步骤(d)之前，修剪塞以形成与塞的渐缩形表面相交的第一表面；以及
(f)在步骤(d)之后，打磨塞的第一表面以形成与第一复合层压板的外模线表面齐平的第二表面。
条款7.根据条款6所述的方法，该方法还包括：
(g)在步骤(f)之后，放置补片使得该补片覆盖塞的第二表面并且覆盖第一复合层压板的外模线表面的围绕该塞的第二表面的周边的一部分；以及
(h)将补片结合至塞和第一复合层压板。
条款8.根据条款1至7中任一项所述的方法，该方法还包括在塞中钻孔。
条款9.根据条款1至8中任一项所述的方法，其中，在步骤(a)中形成的腔体进一步由第二渐缩形内表面界定，该第二渐缩形内表面从第一复合层压板的内模线表面处的开口延伸至与第一渐缩形内表面的相交部，该方法还包括：
机加工第三复合层压板以形成具有渐缩形表面的第二塞；以及
放置第二塞，使得第二塞的渐缩形表面与第一复合层压板的第二渐缩形内表面相对，
其中，在步骤(d)期间，第二塞的渐缩形表面结合至第一复合层压板的第二渐缩形内表面。
条款10.根据条款9所述的方法，其中，在步骤(d)期间，第二塞的渐缩形表面结合到塞。
条款11.根据条款10所述的方法，该方法还包括在塞与第二塞之间、塞与第一复合层压板之间以及第二塞与第一复合层压板之间放置粘合剂或胶水，其中，步骤(d)包括固化该粘合剂或胶水。
条款12.根据条款9至11中任一项所述的方法，其中，第一复合层压板的第一渐缩形内表面和第二渐缩形内表面是锥形的并且设置在距第一复合层压板的边缘一距离处。
条款13.根据条款9至12中任一项所述的方法，其中，第一复合层压板的第一渐缩形内表面和第二渐缩形内表面延伸至第一复合层压板的边缘。
条款14.一种用于修复复合结构的方法，包括：
(a)从第一复合层压板去除复合材料，以形成由从第一复合层压板的外模线表面处的第一开口延伸至内模线表面处的第二开口的锥形内表面界定的腔体；
(b)将塞放置在腔体中，使得塞的锥形表面与第一复合层压板的锥形内表面相对，并且塞的相应突出部分突出超过第一复合层压板的外模线表面和内模线表面，该塞包括第二复合层压板；
(c)机加工塞的相应的突出部分以减小塞突出超过第一复合层压板的外模线表面和内模线表面的相应的距离；
(d)将塞的锥形表面结合至第一复合层压板的锥形内表面；以及
(e)打磨塞的突出部分，使得塞的第一暴露表面和第二暴露表面分别与第一复合层压板的外模线表面和内模线表面齐平。
条款15.根据条款14所述的方法，该方法还包括在塞的锥形表面与第一复合层压板的锥形内表面之间放置粘合剂或胶水，其中，步骤(d)包括固化该粘合剂或胶水。
条款16.根据条款15所述的方法，其中，第一复合层压板是蜂窝板的边缘带。
条款17.根据条款15至16中任一项所述的方法，该方法还包括：
(f)步骤(e)之后，放置补片使得该补片覆盖塞和第一复合层压板的外模线表面的围绕塞的周边的一部分；以及
(g)将补片结合至塞和第一复合层压板。
条款18.根据条款14至17中任一项所述的方法，该方法还包括在塞中钻孔。
条款19.一种用于修复复合结构的方法，该方法包括：
(a)从第一复合层压板去除复合材料以形成腔体，该腔体由从第一复合层压板的外模线表面处的第一开口延伸的第一锥形内表面部分地限定并且由从第一复合层压板的内模线表面处的第二开口延伸的第二锥形内表面部分地限定，其中，该第一锥形内表面和第二锥形内表面在相交部处相交；
(b)将第一塞放置在腔体中，使得第一塞的锥形表面与第一复合层压板的第一锥形内表面相对，并且该第一塞的突出部分突出到第一复合层压板的外模线表面上方，该第一塞包括第二复合层压板；
(c)将第二塞放置在腔体中，使得第二塞的锥形表面与第一复合层压板的第二锥形内表面相对，并且该第二塞的突出部分突出到第一复合层压板的内模线表面下方，该第二塞包括第三复合层压板；
(d)将第一塞和第二塞的锥形表面分别结合至第一复合层压板的第一锥形内表面和第二锥形内表面；以及
(e)打磨第一塞的突出部分，使得第一塞的暴露表面与第一复合层压板的外模线表面齐平。
条款20.根据条款19所述的方法，该方法还包括：
(f)在步骤(e)之后，放置补片使得该补片覆盖第一塞的暴露表面以及第一复合层压板的外模线表面的围绕第一塞的周边的一部分；以及
(g)将补片结合至第一塞和第一复合层压板。

Claims (10)

1.一种用于修复复合结构的方法，包括：
(a)从第一复合层压板去除复合材料，以形成由从所述第一复合层压板的外模线表面处的开口延伸的第一渐缩形内表面界定的腔体；
(b)机加工第二复合层压板以形成具有渐缩形表面的塞；
(c)将所述塞放置成使得所述塞的所述渐缩形表面与所述第一复合层压板的所述第一渐缩形内表面相对；以及
(d)将所述塞的所述渐缩形表面结合至所述第一复合层压板的所述第一渐缩形内表面。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将粘合剂或胶水放置在所述塞与所述第一复合层压板之间，其中，步骤(d)包括固化所述粘合剂或所述胶水。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述第一复合层压板的所述第一渐缩形内表面是锥形的并且设置在距所述第一复合层压板的边缘一距离处。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法还包括：
(e)在步骤(c)之后且在步骤(d)之前，修剪所述塞以形成与所述塞的所述渐缩形表面相交的第一表面；以及
(f)在步骤(d)之后，打磨所述塞的所述第一表面以形成与所述第一复合层压板的所述外模线表面齐平的第二表面。
5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：
(g)在步骤(f)之后，将补片放置成使得所述补片覆盖所述塞的所述第二表面并且覆盖所述第一复合层压板的所述外模线表面的一部分，该部分围绕所述塞的所述第二表面的周边；以及
(h)将所述补片结合至所述塞和所述第一复合层压板。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在步骤(a)中形成的所述腔体进一步由第二渐缩形内表面界定，所述第二渐缩形内表面从所述第一复合层压板的内模线表面处的开口延伸至与所述第一渐缩形内表面的相交部，所述方法还包括：
机加工第三复合层压板以形成具有渐缩形表面的第二塞；以及
将所述第二塞放置成使得所述第二塞的渐缩形表面与所述第一复合层压板的所述第二渐缩形内表面相对，
其中，在步骤(d)期间，所述第二塞的渐缩形表面结合至所述第一复合层压板的所述第二渐缩形内表面。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(d)期间，所述第二塞的渐缩形表面结合到所述塞。
8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：将粘合剂或胶水放置在所述塞与所述第二塞之间、在所述塞与所述第一复合层压板之间以及在所述第二塞与所述第一复合层压板之间，其中，步骤(d)包括固化所述粘合剂或所述胶水。
9.一种用于修复复合结构的方法，包括：
(a)从第一复合层压板去除复合材料，以形成由从所述第一复合层压板的外模线表面处的第一开口延伸至内模线表面处的第二开口的锥形内表面界定的腔体；
(b)将塞放置在所述腔体中，使得所述塞的锥形表面与所述第一复合层压板的所述锥形内表面相对，并且所述塞的相应突出部分突出超过所述第一复合层压板的所述外模线表面和所述内模线表面，所述塞包括第二复合层压板；
(c)机加工所述塞的相应突出部分，以减小所述塞突出超过所述第一复合层压板的所述外模线表面和所述内模线表面的相应距离；
(d)将所述塞的所述锥形表面结合至所述第一复合层压板的所述锥形内表面；以及
(e)打磨所述塞的突出部分，使得所述塞的第一暴露表面和第二暴露表面分别与所述第一复合层压板的所述外模线表面和所述内模线表面齐平。
10.一种用于修复复合结构的方法，包括：
(a)从第一复合层压板去除复合材料以形成腔体，所述腔体由从所述第一复合层压板的外模线表面处的第一开口延伸的第一锥形内表面部分地界定并且由从所述第一复合层压板的内模线表面处的第二开口延伸的第二锥形内表面部分地界定，其中所述第一锥形内表面和所述第二锥形内表面在相交部处相交；
(b)将第一塞放置在所述腔体中，使得所述第一塞的锥形表面与所述第一复合层压板的所述第一锥形内表面相对，并且所述第一塞的突出部分突出到所述第一复合层压板的所述外模线表面上方，所述第一塞包括第二复合层压板；
(c)将第二塞放置在所述腔体中，使得所述第二塞的锥形表面与所述第一复合层压板的所述第二锥形内表面相对，并且所述第二塞的突出部分突出到所述第一复合层压板的所述内模线表面下方，所述第二塞包括第三复合层压板；
(d)将所述第一塞的锥形表面结合至所述第一复合层压板的所述第一锥形内表面，并将所述第二塞的锥形表面结合至所述第一复合层压板的所述第二锥形内表面；以及
(e)打磨所述第一塞的突出部分，使得所述第一塞的暴露表面与所述第一复合层压板的所述外模线表面齐平。
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