ES2300501T3 - Procedimiento para reforzar una estructura de doble carcasa. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para reforzar una estructura de doble carcasa en la que un núcleo celular (2) está dispuesto entre una primera carcasa (5) y una segunda carcasa (6), caracterizado porque - se forma al menos una cavidad en la estructura de doble carcasa desde una abertura en la primera carcasa hacia dentro del núcleo celular (2) de tal manera que la cavidad se extiende sustancialmente a través del núcleo celular (2) hasta la segunda carcasa, - se inyecta fijador (8) en la cavidad, - se introduce una barra rígida (7) en la cavidad, con lo cual se expulsa a la fuerza el exceso de fijador (8) a través de la abertura y se retira, y - el fijador dejado en la cavidad se endurece.
Description
Procedimiento para reforzar una estructura de
doble carcasa.
La invención se refiere a un procedimiento para
reforzar una estructura de doble carcasa en la que un núcleo celular
está dispuesto entre una primera y una segunda carcasa.
Una estructura de doble carcasa con carcasas
compuestas o de láminas de metal a menudo contiene un material
separador del tipo de núcleo celular. Por razones de fabricación, un
núcleo celular a menudo está compuesto por una pluralidad de
unidades del tipo de núcleo celular, que se encolan entre sí para
formar el núcleo celular. Las juntas pueden llegar a sobrecargarse
durante la fabricación o el uso operativo, de tal manera que las
unidades corren el riesgo de separarse entre sí en uno o una
pluralidad de segmentos a lo largo de las juntas. Esto degrada
sustancialmente la resistencia del núcleo celular.
El documento US5190611 desvela un procedimiento
para la reparación de estructuras compuestas. El procedimiento se
usa cuando hay una abertura no deseada en un panel de material
compuesto. El material se retira del panel. En la región que rodea
la abertura y la abertura preparada se puede extender a través de
todo el panel. Una inserción se posiciona en la abertura preparada y
se adhiere a la superficie. Este procedimiento es apropiado para la
reparación de estructuras compuestas que comprenden capas de fibras
de refuerzo dentro de una matriz de resina. Sin embargo, el
procedimiento descrito no es aplicable para reforzar o reparar la
llamada estructura de doble carcasa y los problemas particulares que
surgen de las grietas entre las unidades en el núcleo celular.
Con el fin de reforzar o reparar un núcleo
celular dentro de un artículo que tiene una estructura de doble
carcasa, se deben hacer orificios en una de las carcasas. Los
orificios hechos con el fin de tales reparaciones deben ser
reparados posteriormente. Si los orificios llevan a un
debilitamiento de la carcasa, la carcasa debe ser reforzada de tal
manera que pueda soportar sus cargas. Tales reparaciones normalmente
son extremadamente caras y también es difícil conseguir resistencia
suficiente tanto en el núcleo celular como en la carcasa en la que
se han hecho los orificios.
No existen procedimientos eficaces actualmente
para reparar uniones encoladas. Los procedimientos que se usan en la
actualidad se basan en el recorte de una porción del material de
núcleo celular en la unión encolada, tras lo cual se inserta una
sección de reparación y se fija mediante cola. Puesto que es difícil
endurecer el área reparada a la misma resistencia que el núcleo
celular no dañado, tales reparaciones llevan a una degradación
estructural.
El objetivo de la invención es proporcionar un
procedimiento para reforzar una estructura de doble carcasa que
tiene un núcleo celular intermedio. El núcleo celular puede ser una
estructura de panal, una estructura de espuma o cualquier otro tipo
de estructura celular adecuada como material separador. El refuerzo
se consigue por medio de un procedimiento en el que se forma una
cavidad en la estructura de doble carcasa desde una abertura en la
primera carcasa hacia dentro del núcleo celular de tal manera que la
cavidad se extiende sustancialmente a través del núcleo celular
hasta la segunda carcasa.
Se inyecta fijador en la cavidad, tras lo cual
una barra rígida cuya forma se adapta a la cavidad se introduce en
la misma, con lo que se permite que el exceso de fijador se expulse
de la cavidad y se retire. El fijador dejado en la cavidad se
endurece.
La invención se refiere en particular a un
procedimiento para reforzar un núcleo celular que comprende una
primera y una segunda unidad del tipo de núcleo celular dispuestas
una junto a la otra y unidas por medio de una unión encolada, con lo
cual la cavidad puede extenderse a través de la primera unidad y
hacia dentro de la segunda unidad.
En otra forma de realización de la invención, la
cavidad se realiza en un ángulo que cae dentro del intervalo de
30-60º con relación al plano horizontal. La cavidad
consiste preferentemente en una perforación extendida
longitudinalmente con una sección transversal cilíndrica.
Según otra forma de realización más de la
invención, dicha barra rígida es una barra con una sección
transversal no cilíndrica, con lo cual se realiza al menos un pasaje
para el fijador después de que la barra se introduzca en la
cavidad.
El procedimiento descrito puede usarse para
reforzar uniones encoladas entre una primera y una segunda unidad en
un núcleo celular. El procedimiento también puede usarse para
reparar uniones rotas, por ejemplo, en artículos de doble carcasa.
El procedimiento según la invención también es adecuado para reparar
porciones dañadas localmente de un núcleo celular, o para
reforzar/rigidizar núcleos en estructuras de doble carcasa. El
procedimiento se usa para reparaciones tanto en el taller como sobre
el terreno, es decir, próximas al área en la que el artículo dañado
se usa normalmente.
Una ventaja que el procedimiento de reparación
según la invención tiene sobre los procedimientos de reparación
actualmente en uso es que la realización de cavidades en las
carcasas puede ser limitada. El debilitamiento de la carcasa es de
ese modo muy inferior. Esto significa que la reparación de la
cavidad en la carcasa es simple, y que el refuerzo puede no tener
que llevarse a cabo, sino que más bien es suficiente con sellar las
cavidades para evitar que la humedad penetre en el núcleo. El
procedimiento también es rápido, en cuanto a que las reparaciones se
consiguen a través de una sola etapa de endurecimiento. El
procedimiento también puede proporcionar una rigidez/resistencia
aumentada en comparación con el material original no dañado.
\vskip1.000000\baselineskip
la fig. 1 muestra una vista lateral de una
estructura de doble carcasa reparada usando el procedimiento según
la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
La fig. 1 muestra una vista lateral de una
estructura de doble carcasa 1 reparada usando el procedimiento según
la invención. La estructura de doble carcasa incluye una primera
carcasa 5 y una segunda carcasa 6 en cada lado de un núcleo celular
2. Las carcasas primera y segunda 5, 6 son preferentemente material
compuesto o lámina de metal. El núcleo celular consiste en
cualquier material adecuado en una estructura de panal, estructura
de espuma u otro tipo de estructura celular. La figura muestra una
barra 6 hecha de material adecuado para el propósito, como fibra de
carbono, la cual ha sido fijada en una cavidad que se extiende a
través del núcleo celular 2 que, en la figura, comprende una primera
unidad del tipo de núcleo celular 3a y una segunda unidad del tipo
de núcleo celular 3b. La barra se ha fijado en su sitio por medio de
un fijador 8.
La abertura a la cavidad se realiza en una de
las superficies 5, 6 de la estructura de doble carcasa. En la forma
de realización mostrada en la figura, la cavidad se realiza a través
de una superficie de la primera carcasa 5 en una primera unidad del
tipo de núcleo celular 3a y continuando hacia dentro de una segunda
unidad del tipo de núcleo celular 3b; ambas unidades 3a, 3b pueden
estar hechas del mismo material o diferentes materiales, por
ejemplo, materiales de diferentes densidades. La cavidad se extiende
a través de la unión encolada 4. Puesto que la cavidad se realiza en
el interior de la estructura de doble carcasa, la reparación no es
visible en el exterior de la estructura de doble carcasa. La cavidad
en la forma de realización mostrada no ha sido realizada de una
forma que pase de un lado al otro. Una ventaja de esta forma de
realización es que las reparaciones a la capa de la carcasa
necesitan llevarse a cabo en sólo una de las superficies de las
carcasas 5, 6. Por supuesto, también es posible realizar la cavidad
de una forma que pase de un lado al otro y, después de que la barra
7 haya sido fijada en su sitio, reparar y sellar tanto la primera
como la segunda carcasa 5, 6. La cavidad puede consistir en una
perforación a través de la primera carcasa 5 y el núcleo celular 2.
Por supuesto, también son posibles otros tipos de mecanizado
mecánico para crear la cavidad, como lo son otros procedimientos de
mecanizado por medio de los cuales se puede formar una cavidad de la
forma especificada. Cuando se usa la perforación, se obtiene una
cavidad con una sección transversal cilíndrica.
Una barra 7 de, por ejemplo, fibra de carbono se
da en una forma longitudinal que puede exceder la profundidad de la
perforación. La barra 7 también puede estar fabricada en una
longitud que coincida con la de la perforación, de tal manera que la
barra 7 no necesite acortarse tras la fijación. Es a menudo
ventajoso hacer las barras del mismo material que las estructuras de
las carcasas circundantes, aunque por supuesto también son posibles
otras elecciones de material.
A la barra 7 se le da preferentemente una
sección transversal no cilíndrica, por ejemplo, una sección
transversal angular con tales dimensiones que la barra pueda ser
introducida en la perforación cilíndrica. Puesto que la sección
transversal de la barra difiere de la de la perforación, unas
penetraciones similares a cuatro canales estarán presentes entre la
barra y la perforación cuando la barra se introduzca en la
perforación. Otras secciones transversales son también posibles por
supuesto en conexión con el diseño de la barra. Sin embargo, es
importante que la sección transversal se elija de tal manera que se
obtenga una penetración desde la parte inferior de la perforación
hasta su abertura incluso cuando la varilla 7 esté introducida en la
perforación.
Cola en pasta u otro fijador 8 se inyecta en la
cavidad, llenándola completamente. Entonces se empuja la barra hacia
abajo por dentro de la cavidad. La angulosidad de la barra permite
que el exceso de cola suba a la fuerza a la superficie a lo largo de
la barra. Las penetraciones similares a cuatro canales se llenan de
cola y la cola se dispone alrededor de la barra de esta manera. Esto
es favorable desde un punto de vista de resistencia. El exceso de
cola se retira. El mismo efecto se puede conseguir realizando un
canal que pase de un lado al otro en la barra.
Cuando se ha endurecido la cola 8, se corta la
barra transversalmente y se esmerila a ras de la carcasa. La barra
también puede estar prefabricada en una longitud que permita que
toda la barra resida por debajo de la superficie de la carcasa. La
primera carcasa 5 se sella posteriormente y se refuerza
opcionalmente al nivel requerido.
El procedimiento se describirá ahora en conexión
con la reparación de una escotilla en un avión. La escotilla se
examina de forma radiográfica, y se anotan las longitudes y
posiciones de cualquier grieta. Las ubicaciones apropiadas para las
cavidades se indican en una primera superficie. Para evitar un daño
adicional al núcleo celular, se usa un pasador de esmerilado corto
con una superficie de diamante para penetrar a través de la primera
carcasa. Entonces se perforan las cavidades a través del núcleo y el
material poroso dañado. Una plantilla para perforar es adecuada para
este propósito. Las cavidades se limpian con aspiradora, tras lo
cual las superficies alrededor de las cavidades se protegen con
cinta adhesiva.
Se prepara una barra de fibra de carbono con
dimensiones que coinciden con la cavidad. La barra puede tener una
sección transversal angular, de tal manera que se forme uno o una
pluralidad de canales entre la barra y la superficie interna de la
cavidad cuando la barra se introduce en la cavidad. La barra está
cubierta de Hysol EA9394 o algún otro fijador adecuado. El mismo
fijador se inyecta en la cavidad. Es importante que el fijador se
aplique hasta abajo hasta la parte inferior de la cavidad. Después
de la inyección completa del fijador, se introduce la barra. La
introducción de la barra debe producirse a diferentes velocidades,
dependiendo del tipo de fijador elegido. Cuando se usa Hysol EA9394
es importante que la barra se introduzca inmediatamente después de
que se haya completado la inyección. La inyección de un agente
aglutinante crea presión en el núcleo celular, lo cual tiende a
hacer retroceder a la fuerza al Hysol hacia fuera del núcleo
celular. La varilla de carbono se inserta inmediatamente después de
que la inyección se haya completado con el fin de evitar que el
Hysol retroceda hacia fuera a la fuerza.
Después de que la barra esté en su sitio, se
permite a la estructura endurecerse a temperatura ambiente durante
un periodo de tiempo que depende del fijador elegido. El
procedimiento se puede repetir para una pluralidad de perforaciones.
Una vez que se ha completado el endurecimiento puede retirarse la
cinta adhesiva y eliminarse cualquier exceso de fijador mediante
esmerilado. La primera carcasa es sellada recubriéndola con algún
tipo de plástico compuesto, que se puede endurecer bajo presión a
temperatura ambiente o alguna temperatura mayor. Posteriormente se
pule la superficie.
El procedimiento se puede usar para rigidizar o
reforzar un núcleo celular. Un ejemplo es la necesidad de un nuevo
punto de sujeción en una estructura de emparedado existente. El
nuevo punto de sujeción puede requerir un núcleo más rígido o más
resistente que el que se eligió originalmente. Usando el
procedimiento propuesto, el núcleo puede reforzarse por debajo del
punto de sujeción con una intervención mínima.
El procedimiento también se puede usar para
reforzar uniones existentes en un núcleo celular 2. El procedimiento
se puede usar asimismo para reparar uniones rotas, por ejemplo, en
conexión con la fabricación de artículos de doble carcasa o la
reparación de componentes dañados localmente en un núcleo
celular.
Estructura de doble carcasa 1
Núcleo celular 2
Primera unidad de tipo de núcleo celular 3a
Segunda unidad de tipo de núcleo celular 3b
Unión encolada 4
Primera carcasa 5
Segunda carcasa 6
Barra 7
Fijador 8
Claims (4)
1. Un procedimiento para reforzar una estructura
de doble carcasa en la que un núcleo celular (2) está dispuesto
entre una primera carcasa (5) y una segunda carcasa (6),
caracterizado porque
- se forma al menos una cavidad en la estructura
de doble carcasa desde una abertura en la primera carcasa hacia
dentro del núcleo celular (2) de tal manera que la cavidad se
extiende sustancialmente a través del núcleo celular (2) hasta la
segunda carcasa,
- se inyecta fijador (8) en la cavidad,
- se introduce una barra rígida (7) en la
cavidad, con lo cual se expulsa a la fuerza el exceso de fijador (8)
a través de la abertura y se retira, y
- el fijador dejado en la cavidad se
endurece.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el que el núcleo celular (2) comprende una primera y una segunda
unidad del tipo de núcleo celular (3a, 3b) que están dispuestas una
junto a la otra y unidas por medio de una unión encolada, con lo
cual la cavidad está dispuesta para extenderse por la primera unidad
(3a) y hacia dentro de la segunda unidad (3b).
3. Un procedimiento según la reivindicación 2,
en el que la cavidad se realiza en un ángulo que cae dentro del
intervalo de 30-60º en relación al plano
horizontal.
4. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicha barra rígida es una
barra (7) con una sección transversal no cilíndrica, por lo cual al
menos un pasaje para el fijador (8) se forma al introducirse la
varilla en la cavidad.
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