RU2793585C1 - Method for repairing products made of polymer composite materials - Google Patents
Method for repairing products made of polymer composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2793585C1 RU2793585C1 RU2021139341A RU2021139341A RU2793585C1 RU 2793585 C1 RU2793585 C1 RU 2793585C1 RU 2021139341 A RU2021139341 A RU 2021139341A RU 2021139341 A RU2021139341 A RU 2021139341A RU 2793585 C1 RU2793585 C1 RU 2793585C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite materials
- hole
- polymer composite
- repair
- products made
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства, ремонта и обслуживания изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и может применяться в отраслях машиностроения, транспорта, строительства, энергетики для повышения прочности и ресурса конструкций из композиционных полимерных и металло-полимерных материалов.The invention relates to the field of production, repair and maintenance of products made of polymer composite materials (PCM) and can be used in the fields of engineering, transport, construction, energy to increase the strength and service life of structures made of composite polymer and metal-polymer materials.
Снижение массы конструкции, как инструмент повышения экономической эффективности летательных аппаратов, является одной из приоритетных задач развития современной авиационной техники. В контексте решения данной проблемы при создании новых самолетов все более широкое применение находят полимерные композиционные материалы. За рубежом объем использования ПКМ в конструкции планера современных летательных аппаратов (ЛА) достигает 50% по весу, например, Boeing 787 (США) - 50%, Airbus A380 (Европа) - 30%, Airbus A350 (Европа) - 50%.Reducing the mass of the structure, as a tool for increasing the economic efficiency of aircraft, is one of the priority tasks for the development of modern aviation technology. In the context of solving this problem, when creating new aircraft, polymer composite materials are increasingly being used. Abroad, the use of PCM in the airframe design of modern aircraft (LA) reaches 50% by weight, for example, Boeing 787 (USA) - 50%, Airbus A380 (Europe) - 30%, Airbus A350 (Europe) - 50%.
При разработке конкурентоспособных конструкций из ПКМ существенную роль играет создание эффективной и безопасной конструкции после проведения штатного типового ремонта агрегатов по условиям статической и усталостной прочности.When developing competitive structures made of PCM, an important role is played by the creation of an efficient and safe design after regular standard repair of units in terms of static and fatigue strength.
Для проведения ремонтно-восстановительных работ широко применяются две технологии ремонта [Ривин Г.Л. Ремонт конструкций из полимерных композиционных материалов. Учебное пособие // Министерство образования Российской федерации Ульяновский Государственный технический университет летательных аппаратов - 2000 г.- 77 С.; Войсковой ремонт авиационной техники // М., Военное издательство - 1991 г. - С. 250-259; Care and repair of advanced composites. Second edition / Keith B. Armstrong, L. Graham Bevan, William F. Cole II // Warrendale, USA - 2005 - 639Р.; Joining and Repair of Composite Structures / Keith T. Kedward, Hyonny Kim // West Conshohocken, PA, USA - 2004 - 216P.]:Two repair technologies are widely used for repair and restoration work [Rivin G.L. Repair of structures made of polymer composite materials. Textbook // Ministry of Education of the Russian Federation Ulyanovsk State Technical University of Aircraft - 2000 - 77 C.; Military repair of aviation equipment // M., Military publishing house - 1991 - S. 250-259; Care and repair of advanced composites. Second edition / Keith B. Armstrong, L. Graham Bevan, William F. Cole II // Warrendale, USA - 2005 - 639R.; Joining and Repair of Composite Structures / Keith T. Kedward, Hyonny Kim // West Conshohocken, PA, USA - 2004 - 216P.]:
- ремонт с применением клеевых технологий;- repair with the use of adhesive technologies;
- клее-механический ремонт с использованием механического крепежа.- glue-mechanical repair using mechanical fasteners.
Обе технологии ремонта имеют свои достоинства и недостатки с точки зрения их прочностных свойств, трудоемкости, массовой эффективности и возможности одно-двустороннего доступа к ремонтируемой зоне.Both repair technologies have their advantages and disadvantages in terms of their strength properties, labor intensity, mass efficiency and the possibility of one- or two-sided access to the repaired area.
При проведении клее-механического ремонта поврежденную зону удаляют механически, затем производят ремонт в виде установки накладок из металлического сплава либо из композиционного материала с последующим ее закреплением при помощи металлического крепежа (болты, заклепки). Его особенности:When carrying out adhesive-mechanical repairs, the damaged area is removed mechanically, then repair is carried out in the form of installing overlays from a metal alloy or from a composite material, followed by its fixing with metal fasteners (bolts, rivets). Its features:
- данный тип ремонта обладает наименьшей массовой эффективностью, т.к. для ремонта применяется металлический крепеж и накладки;- this type of repair has the lowest mass efficiency, because for repair, metal fasteners and linings are used;
- при сквозных повреждениях возможен односторонний доступ к ремонтируемой зоне изделия;- in case of through damage, one-sided access to the repaired area of the product is possible;
- пониженная трудоемкость;- reduced labor intensity;
- недостаточная жесткость крепления ремонтирующего элемента, в связи с чем необходимо обеспечить его плотную посадку за счет заполнения зазоров в крепеже с применением клеевых композиций с высокими прочностными характеристиками.- insufficient rigidity of the fastening of the repairing element, and therefore it is necessary to ensure its tight fit by filling the gaps in the fasteners using adhesive compositions with high strength characteristics.
Ремонт с применением клеевых технологий заключается в послойном удалении поврежденной зоны в виде обратного конуса с углом от 3° до 10° и дальнейшем восстановлении конструкционной целостности детали за счет укладки и пропитки инфузионным связующим восстанавливающих слоев углеткани. Его особенности:Repair using adhesive technologies consists in layer-by-layer removal of the damaged zone in the form of an inverse cone with an angle of 3° to 10° and further restoration of the structural integrity of the part by laying and impregnating restoring layers of carbon fabric with an infusion binder. Its features:
- данный тип ремонта обладает наибольшей массовой эффективностью;- this type of repair has the highest mass efficiency;
- при сквозных повреждениях необходим двусторонний доступ к ремонтируемой зоне изделия;- in case of through damage, bilateral access to the repaired area of the product is required;
- связан с высокой трудоемкостью;- is associated with high labor intensity;
- большой масштаб задействованной зоны детали при проведении ремонта (при размере повреждения 30- 35 мм и толщине детали 3 мм - зона послойной выборки около 130 мм);- a large scale of the involved zone of the part during the repair (with a damage size of 30-35 mm and a part thickness of 3 mm - the zone of layer-by-layer sampling is about 130 mm);
- не обладает постоянным качеством результатов, при неразрушающем контроле (УЗК) обнаружены значительные несплошности в ремонтируемой зоне (непроклей, отслоения и избыток связующего), характер и масштаб данных дефектов имеет стохастический характер, что ведет к непредсказуемым разрушающим нагрузкам при эксплуатации, а также к потере несущей способности отремонтированной обшивки происходит при меньших действующих напряжениях;- does not have a constant quality of results, during non-destructive testing (UT) significant discontinuities were found in the repaired area (non-gluing, delamination and excess binder), the nature and scale of these defects is stochastic in nature, which leads to unpredictable destructive loads during operation, as well as to the loss the bearing capacity of the repaired sheathing occurs at lower operating stresses;
- ремонт увеличивает массу детали из ПКМ на 17-20 г.- repair increases the mass of the PCM part by 17-20 g.
Известен способ ремонта тонкостенных конструкций, представленный в патенте RU 2181083 С2 от 10.04.2002 г.Изобретение относится к технологии производства и ремонта тонкостенных металлических или полимерных конструкций, преимущественно листов или монолитных панелей с односторонним подходом, например, листовых деталей автомобилей или самолетов. В соответствии с этим способом тонкостенных конструкций определяют границы зоны повреждения, вырезают поврежденную зону. Изготавливают компенсирующую заплату из нескольких слоев препрега и смеси жидкого клея с наполнителем. Размер каждого последующего слоя, кроме первого, выбирают больше предыдущего на величину нахлеста и заливают поврежденную зону эпоксидным клеем. Из первого слоя препрега образуют дно поврежденной зоны и частично его вдавливают внутрь конструкции. Заполняют полость дефекта смесью жидкого эпоксидного клея с наполнителем. Укладывают другие слои поверх смеси клея с наполнителем и образуют компенсирующую заплату. Реализация заявленного способа ремонта тонкостенных изделий позволяет производить ремонт дефектов.A known method for repairing thin-walled structures is presented in patent RU 2181083 C2 dated April 10, 2002. The invention relates to a technology for the production and repair of thin-walled metal or polymer structures, mainly sheets or monolithic panels with a one-sided approach, for example, sheet parts of cars or aircraft. In accordance with this method of thin-walled structures, the boundaries of the damage zone are determined, the damaged zone is cut out. A compensating patch is made from several layers of prepreg and a mixture of liquid adhesive with filler. The size of each subsequent layer, except for the first, is chosen more than the previous one by the amount of overlap and the damaged area is filled with epoxy glue. From the first layer of the prepreg, the bottom of the damaged zone is formed and it is partially pressed into the structure. The defect cavity is filled with a mixture of liquid epoxy adhesive with filler. Lay other layers on top of the mixture of glue with filler and form a compensating patch. The implementation of the claimed method of repairing thin-walled products allows you to repair defects.
Недостатками данного способа являются высокая трудоемкость и дороговизна применяемого оборудования и материалов, низкое качество ремонтных работ из-за сложности их выполнения (требуется высококвалифицированный специалист), а также невозможность контролировать качество проведенной работы без привлечения дополнительного оборудования и высококвалифицированного персонала для проведения неразрушающего контроля. Также рассматриваемый способ не позволяет восстановить жесткость отремонтированной зоны, что приводит к ее преждевременному разрушению в процессе эксплуатации со знакопеременным нагружением. Не обеспечивает достаточного качества ремонта, так как на краях слоев заплаты образуются высокие напряжения, приводящие к существенным, несовместным деформациям ремонтирующих слоев заплаты и ремонтируемой детали, что приводит к локальному отслоению внешнего края заплаты и, как следствие, преждевременному разрушение всей отремонтированной зоны.The disadvantages of this method are the high labor intensity and high cost of the equipment and materials used, the low quality of repair work due to the complexity of their implementation (a highly qualified specialist is required), as well as the inability to control the quality of the work performed without the involvement of additional equipment and highly qualified personnel for non-destructive testing. Also, the considered method does not allow to restore the rigidity of the repaired area, which leads to its premature destruction during operation with alternating loading. It does not provide sufficient repair quality, since high stresses are formed at the edges of the patch layers, leading to significant, incompatible deformations of the repair layers of the patch and the repaired part, which leads to local delamination of the outer edge of the patch and, as a result, premature destruction of the entire repaired area.
Еще одним аналогом является так же способ ремонта деталей с трещинами и пробоинами, представленный в патенте RU 2421314 С1 от 20.06.2011 г. В соответствии с этим способом поврежденную зону детали вырезают и формируют дно с образованием лунки, которую заполняют смесью жидкого эпоксидного клея с наполнителем. Поверх укладывают заплату. Осуществляют разделку кромок повреждения под углом 30-40°, зачищают поверхность детали и наносят на нее слой эпоксидной композиции, модифицированной полисульфоном, а дно полости образуют слоем стеклоткани, которую укладывают поверх слоя упомянутой эпоксидной композиции. Приведенный способ не позволяет восстановить жесткость отремонтированной зоны, что приводит к ее преждевременному разрушению в процессе эксплуатации со знакопеременным нагружением, а также может привести к снижению нагрузки при которой произойдет местная потеря устойчивости отремонтированной детали.Another analogue is also a method of repairing parts with cracks and holes, presented in patent RU 2421314 C1 dated 06/20/2011. In accordance with this method, the damaged area of the part is cut out and the bottom is formed with the formation of a hole, which is filled with a mixture of liquid epoxy glue with filler . The payment is placed on top. The edges of the damage are cut at an angle of 30-40°, the surface of the part is cleaned and a layer of an epoxy composition modified with polysulfone is applied to it, and the bottom of the cavity is formed with a layer of fiberglass, which is laid over the layer of the said epoxy composition. The above method does not allow to restore the rigidity of the repaired area, which leads to its premature destruction during operation with alternating loading, and can also lead to a decrease in the load at which there will be a local loss of stability of the repaired part.
Также аналогом аявленного технического решения является способ ремонта изделий из полимерных материалов представлен в патенте SU 1359142 А2 от 15.12.87 г. В соответствии с этим способом, проводят осмотр изделия, определяют место дефекта, определяют его границы, вырезают поврежденную зону и изготавливают ремонтирующую вставку и вклеивают последнюю в полученное отверстие. Обнаруженную поврежденную зону и ремонтирующую накладку обрабатывают сферическими инструментами. Диаметры инструментов больше диаметров, получаемых полости и накладки. Такая обработка обеспечивает вставку накладки в полость изделия без зазора и дополнительной подгонки. В рассмотренном способе не обеспечивается симметричная форма ремонтируемых деталей, т.к. выборка повреждения производится сферическим инструментом, это приводит к асимметричной форме обработанных кромок, что смещает центр жесткости тонкостенных деталей после проведения ремонта, не обеспечивается жесткое закрепление наружных слоев армирующего наполнителя детали из ПКМ, примыкающих к ремонтирующей вставке, что приведет к контакту материалов разной жесткости и возникновению местных форм потери устойчивости при нагружении детали.Also, an analogue of the claimed technical solution is a method for repairing products made of polymeric materials presented in patent SU 1359142 A2 dated 12/15/87. glue the latter into the resulting hole. The detected damaged area and the repair patch are treated with spherical instruments. The diameters of the instruments are greater than the diameters obtained by the cavities and onlays. Such processing ensures the insertion of the lining into the cavity of the product without a gap and additional adjustment. In the considered method, the symmetrical shape of the repaired parts is not provided, because damage is sampled with a spherical tool, this leads to an asymmetric shape of the machined edges, which shifts the center of rigidity of thin-walled parts after repair, rigid fixing of the outer layers of the reinforcing filler of the PCM part adjacent to the repair insert is not ensured, which will lead to contact of materials of different rigidity and the occurrence local forms of buckling under loading of the part.
Основными недостатками всех выше рассмотренных способов является то, что:The main disadvantages of all the above methods are that:
- клеевой слой наносится только на поверхности соприкосновения деталей, но дефекты, микротрещины и другие повреждения, возникающие при изготовлении и в процессе эксплуатации конструкций из ПКМ, которые являются концентраторами напряжений, не залечиваются, а, следовательно, происходит преждевременное разрушение деталей от обработанных кромок;- the adhesive layer is applied only on the contact surfaces of parts, but defects, microcracks and other damages that occur during the manufacture and operation of PCM structures, which are stress concentrators, do not heal, and, therefore, premature destruction of parts from the treated edges occurs;
- не обеспечивается демпфирование ударных нагрузок, в том числе, и при знакопеременном циклическом нагружении, что приведет к разрушению клеевого слоя и, как следствие, выдавливанию или исключению из работы ремонтирующей вставки из зоны ремонта.- shock load damping is not provided, including under alternating cyclic loading, which will lead to the destruction of the adhesive layer and, as a result, extrusion or exclusion from operation of the repair insert from the repair area.
Наиболее близким аналогом заявленного технического решения, является способ ремонта изделий из полимерных материалов, который представлен в патенте RU 2740214 С1. В соответствии с этим способом, проводят осмотр изделия, определяют место дефекта, определяют его границы, вырезают поврежденную зону и изготавливают ремонтирующую вставку и устанавливают ее вместо вырезанной поврежденной зоны изделия. При вырезании поврежденной зоны образуют сквозное отверстие, ремонтирующую вставку изготавливают в виде разрезного распорного кольца, состоящего не менее чем из 4 секций, с внешней поверхностью, профилированной для охвата поверхности ремонтируемого изделия с внешней, внутренней и торцевой сторон по границе вырезанной поврежденной зоны, в которую устанавливают заглушку с распором кольца. Распирание разрезного профилированного кольца обеспечивают тем, что резьбу на внутренней поверхности кольца выполняют с большим средним диаметром, либо внутренней поверхности кольца и на заглушке выполняют коническую резьбу, внутрь распорного кольца вставляют предварительно охлажденную заглушку с резьбой или с кольцевой проточкой для фиксации, которая при повышении ее температуры расширяется. Разрезное профилированное кольцо и заглушку устанавливают с использованием клеевой композиции.The closest analogue of the claimed technical solution is a method for repairing products made of polymeric materials, which is presented in patent RU 2740214 C1. In accordance with this method, the product is inspected, the location of the defect is determined, its boundaries are determined, the damaged area is cut out and a repair insert is made and installed instead of the cut out damaged area of the product. When cutting out the damaged area, a through hole is formed, the repair insert is made in the form of a split spacer ring, consisting of at least 4 sections, with an outer surface profiled to cover the surface of the repaired product from the outer, inner and end sides along the border of the cut out damaged area, into which install a plug with a spacer ring. The expansion of the split profiled ring is ensured by the fact that the thread on the inner surface of the ring is made with a large average diameter, or the inner surface of the ring and on the plug, a conical thread is made, a pre-cooled plug with a thread or with an annular groove is inserted into the spacer ring for fixation, which, when it is increased temperature expands. A split profiled ring and a plug are installed using an adhesive composition.
Недостатком этого способа является возможность падения одной или нескольких секций разрезного опорного кольца в полость ремонтируемого изделия, что при использовании немагнитных материалов (нержавеющая сталь, титан), делает затруднительным его/их извлечение.The disadvantage of this method is the possibility of one or more sections of the split support ring falling into the cavity of the repaired product, which, when using non-magnetic materials (stainless steel, titanium), makes it difficult to remove it/them.
Так же недостатком заявленного аналога является то, что под каждую толщину ремонтируемой панели требуется изготавливать свою геометрию (толщину) разрезной вставки.Also, the disadvantage of the claimed analogue is that for each thickness of the panel being repaired, it is required to produce its own geometry (thickness) of the split insert.
В современных условиях расширяется внедрение полимерных композиционных материалов в конструкциях летательных аппаратов. Обеспечение практического применения ПКМ в конструкциях эксплуатируемых самолетов связано, наряду с другими факторами, с обеспечением их ремонта в зависимости от уровня повреждений, разработки соответствующих методик и технологического оснащения для проведения ремонта. Отремонтированные детали конструкции из ПКМ должны выдерживать расчетные нагрузки в соответствии с требованиями АП-25.In modern conditions, the introduction of polymer composite materials in aircraft structures is expanding. Ensuring the practical application of PCM in the structures of operated aircraft is associated, along with other factors, with ensuring their repair, depending on the level of damage, the development of appropriate methods and technological equipment for repair. The repaired structural parts made of PCM must withstand the design loads in accordance with the requirements of AP-25.
Техническим результатом изобретения является обеспечение надежности и ремонтопригодности конструкций из ПКМ, снижение эксплуатационных затрат на техническое обслуживание и ремонт деталей и узлов из ПКМ, за счет повышения технологичности ремонта в заводских, а также нестационарных условиях.The technical result of the invention is to ensure the reliability and maintainability of PCM structures, reduce operating costs for maintenance and repair of PCM parts and assemblies, by improving the manufacturability of repairs in the factory, as well as non-stationary conditions.
Технический результат достигается тем, что в способе ремонта изделий из полимерных композиционных материалов, включающием нахождение места дефекта, определение его границ, вырезание поврежденной зоны с образованием сквозного отверстия, изготовление ремонтирующей вставки и ее установку вместо вырезанной поврежденной зоны изделия, ремонтирующую вставку изготавливают в виде деформируемой втулки с внутренней резьбой, утоненной относительно цилиндрического участка цилиндрической гладкой частью и продольными прорезями на резьбовом участке, распорной втулки с внешней резьбой, выполненной с недорезом, с возможностью при установке получить плотную посадку деформируемой втулки в отверстии изделия из полимерных композиционных материалов, и внутренней пробки, причем распорную втулку и пробку устанавливают с использованием клеевой композиции, а деформируемую втулку раскатывают до плотного охвата внутренней кромки отверстия раскатывающим инструментом.The technical result is achieved by the fact that in the method of repairing products made of polymer composite materials, including finding the location of the defect, determining its boundaries, cutting out the damaged zone with the formation of a through hole, manufacturing a repair insert and installing it instead of the cut out damaged zone of the product, the repair insert is made in the form of a deformable a sleeve with an internal thread, a cylindrical smooth part thinned relative to the cylindrical section and longitudinal slots in the threaded section, an expansion sleeve with an external thread made with an undercut, with the possibility of obtaining a tight fit of the deformable sleeve in the hole of the product made of polymer composite materials during installation, and an internal plug, moreover, the spacer sleeve and the plug are installed using an adhesive composition, and the deformable sleeve is rolled out to tightly cover the inner edge of the hole with a rolling tool.
Раскатывающий инструмент размещают на внешней поверхности ремонтируемого изделия.The rolling tool is placed on the outer surface of the repaired product.
Обжатие после нанесения клеевой композиции внешнего и образование внутреннего фланцев деформируемой втулки выполняют с возможностью ремонта ремонтируемого изделия с различной толщиной и восстанавливают матрицу вокруг кромки отверстия путем вдавливания клеевой композиции между волокон.Compression after applying the adhesive composition of the outer and formation of the inner flanges of the deformable sleeve is performed with the possibility of repairing the repaired product with different thicknesses and restoring the matrix around the edge of the hole by pressing the adhesive composition between the fibers.
Сквозное отверстие образуют круглой формы.The through hole is formed in a round shape.
В качестве внутренней пробки устанавливают кронштейны для крепления навесного оборудования.Brackets for attaching attachments are installed as an internal plug.
В качестве внутренней пробки устанавливают горловины для емкостей, расположенных внутри ремонтируемых агрегатов оборудования.As an internal plug, necks are installed for containers located inside the equipment units being repaired.
В качестве внутренней пробки устанавливают выходы разъемов электрооборудования.As an internal plug, the outputs of electrical equipment connectors are installed.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания примера выполнения заявленного устройства с использованием чертежей, на которых показано:Details, features, and advantages of the present invention follow from the following description of an exemplary embodiment of the claimed device using the drawings, which show:
На Фиг. 1-6 показан порядок установки ремонтной вставки в панель из ПКМ. На фигурах показаны:On FIG. 1-6 shows the procedure for installing a repair insert in a PCM panel. The figures show:
Фиг. 1 - Детали ремонтной вставки.Fig. 1 - Details of the repair insert.
Фиг. 2 - Отверстие в панели из ПКМ.Fig. 2 - Hole in PCM panel.
Фиг. 3 - Установка детали 1 в отверстие панели из ПКМ.Fig. 3 - Installing
Фиг. 4 - Установка детали 2 в деталь 1.Fig. 4 - Inserting
Фиг. 5 -. Раскатка детали 1 в отверстии панели из ПКМ приспособлением.5.Fig. 5 -. Rolling out
Фиг. 6 -. Установка пробки 3 в отверстие детали 2.Fig. 6 -. Installing
Способ предполагает удаление поврежденной зоны до получения отверстия цилиндрической либо круговой формы с последующей установкой деформируемой втулки 1, распорной втулки 2 и внутренней пробки 3 в отверстие детали 4 из ПКМ (см. фиг.1).The method involves the removal of the damaged area to obtain a hole of a cylindrical or circular shape, followed by installation of a
Деформируемую втулку, 1 которая имеет утоненную относительно резьбового участка цилиндрическую гладкую концевую часть и продольные прорези на резьбовом участке, устанавливают в отверстие изделия из ПКМ (см. фиг.3). В отверстие деформируемой втулки ввинчивают распорную втулку 2, резьба на внешней поверхности которой выполнена с недорезом (см. фиг.4). Таким образом осуществляется деформация (распирание) участка втулки 1 внутри отверстия в детали из ПКМ для получения плотной посадки. Внутренний борт деформируемой втулки 1 раскатывают до охвата внутренней кромки отверстия раскатывающим инструментом 5, сжимая рассеченные волокна композита на внутренней и внешней поверхностях (см. фиг.5). В отверстие в распорной втулке 2 устанавливают внутреннюю пробку 3 (см. фиг.6), которая обеспечивает непрерывность стенки изделия из ПКМ и, в случае необходимости, герметичность конструкции.A deformable bushing, 1 which has a cylindrical smooth end part thinned relative to the threaded section and longitudinal slots in the threaded section, is installed in the hole of the PCM product (see figure 3). A
Детали 1, 2 и .3 перед установкой рекомендуется смазать клеевой композицией для более плотной взаимофиксации и предотвращения раскручивания.
Детали 1, 2 и 3 рекомендуется выполнять из материалов, имеющих жесткость близкую к исходной конструкции из ПКМ (так, для углепластика это титановые сплавы либо нержавеющая сталь).
В настоящем изобретении решение задачи ремонта повреждений в деталях из ПКМ осуществляется за счет применения простых конструктивных решений с использованием:In the present invention, the solution to the problem of repairing damage in PCM parts is carried out through the use of simple design solutions using:
- ремонтирующей профилированной вставки из металлического сплава в виде цилиндрической профилированной детали с завинчиваемой центральной частью, устанавливаемой с нормированным натягом для обеспечения плотного прилегания контактных поверхностей и, как следствие, обеспечивается необходимая жесткость крепления восстанавливающей вставки и включение ее в передачу усилий сразу;- a repairing profiled insert made of a metal alloy in the form of a cylindrical profiled part with a screwed-in central part, installed with a normalized tightness to ensure a snug fit of the contact surfaces and, as a result, the necessary rigidity of the fastening of the restoring insert and its inclusion in the transmission of forces immediately;
- сжатия краев вырезанной зоны за счет деформации внутренней кромки профилированной вставки для обеспечения плотного прилегания, что обеспечивает жесткое закрепление наружных слоев армирующего наполнителя детали из ПКМ примыкающих к ремонтирующей вставке;- compression of the edges of the cut out zone due to deformation of the inner edge of the profiled insert to ensure a snug fit, which ensures rigid fastening of the outer layers of the reinforcing filler of the PCM part adjacent to the repair insert;
- понижения концентрации контактных и растягивающих напряжений на контуре вырезанной поврежденной зоны за счет устранения зазоров между ремонтируемой деталью и ремонтирующей вставкой, залечивании дефектов в изделиях из ПКМ, возникающих при их механической обработке;- lowering the concentration of contact and tensile stresses on the contour of the cut out damaged area by eliminating the gaps between the repaired part and the repairing insert, healing defects in PCM products that occur during their machining;
- обеспечивается демпфирование ударных нагрузок, в том числе, и при знакопеременном циклическом нагружении, что обеспечивает усталостную долговечность отремонтированной детали;- shock load damping is provided, including under alternating cyclic loading, which ensures the fatigue life of the repaired part;
- масштабируемость способа ремонта для повреждений различного размера и изделий различной толщины.- scalability of the repair method for damages of various sizes and products of various thicknesses.
При этом, деформируемая металлическая вставка с отбортовкой, не выступает более чем на допустимые 0.5 мм за обводообразующую поверхность ремонтируемой детали ЛА.At the same time, a deformable metal insert with a flare does not protrude more than a permissible 0.5 mm beyond the contour-forming surface of the aircraft part being repaired.
То, распорную втулку и пробку устанавливают с использованием клеевой композиции, после полимеризации исключает самопроизвольное раскручивание и обеспечивает полную герметичность ремонтируемого участка изделия.Then, the spacer sleeve and the plug are installed using an adhesive composition, after polymerization it eliminates spontaneous unwinding and ensures complete tightness of the repaired part of the product.
Экспериментальные исследования на образцах с ремонтом, выполненным отличными от предлагаемого способами, но дающим схожий конечный результат, показали возможность восстановления несущей способности конструкций из ПКМ близкой к 90%.Experimental studies on samples with repairs performed by methods different from those proposed, but giving a similar final result, showed the possibility of restoring the bearing capacity of PCM structures close to 90%.
Полностью односторонняя подготовка конструкции и ремонтные мероприятия позволят применять предлагаемый способ ремонта в широком спектре авиационных и других конструкций из ПКМ. Восстановление прочности и восстановление формы поверхности. Способ можно использовать для организации на поверхности детали из ПКМ лючков и мест крепления навесного оборудования.Fully one-sided preparation of the structure and repair measures will allow the proposed repair method to be applied in a wide range of aircraft and other structures made of PCM. Restoring strength and restoring the shape of the surface. The method can be used to organize on the surface of the part made of PCM hatches and attachment points for attachments.
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2793585C1 true RU2793585C1 (en) | 2023-04-04 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1359142A1 (en) * | 1985-12-02 | 1987-12-15 | Военно-воздушная инженерная Краснознаменная академия им.проф.Н.Е.Жуковского | Method of repairing articles of polymeric materials |
| CN101890816A (en) * | 2010-07-16 | 2010-11-24 | 宁波华缘玻璃钢电器制造有限公司 | Repairing method of glass fiber reinforced plastics products |
| RU2664620C1 (en) * | 2017-10-20 | 2018-08-21 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Polymer composite materials three-layer panels repairing method |
| RU2694352C1 (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-11 | Публичное Акционерное Общество "Воронежское акционерное самолетостроительное общество" | Method of repairing articles from polymer composite materials |
| RU2723868C1 (en) * | 2019-07-30 | 2020-06-17 | Виктор Семенович Виленц | Method of repairing articles from polymer composite materials with one-side access to repair area |
| RU2740214C1 (en) * | 2020-03-19 | 2021-01-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Method of repairing articles from polymer composite materials |
| CN112848417A (en) * | 2020-11-27 | 2021-05-28 | 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 | Crack repair method for carbon fiber composite product of hydrogen fuel cell automobile |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1359142A1 (en) * | 1985-12-02 | 1987-12-15 | Военно-воздушная инженерная Краснознаменная академия им.проф.Н.Е.Жуковского | Method of repairing articles of polymeric materials |
| CN101890816A (en) * | 2010-07-16 | 2010-11-24 | 宁波华缘玻璃钢电器制造有限公司 | Repairing method of glass fiber reinforced plastics products |
| RU2664620C1 (en) * | 2017-10-20 | 2018-08-21 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Polymer composite materials three-layer panels repairing method |
| RU2694352C1 (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-11 | Публичное Акционерное Общество "Воронежское акционерное самолетостроительное общество" | Method of repairing articles from polymer composite materials |
| RU2723868C1 (en) * | 2019-07-30 | 2020-06-17 | Виктор Семенович Виленц | Method of repairing articles from polymer composite materials with one-side access to repair area |
| RU2740214C1 (en) * | 2020-03-19 | 2021-01-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Method of repairing articles from polymer composite materials |
| CN112848417A (en) * | 2020-11-27 | 2021-05-28 | 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 | Crack repair method for carbon fiber composite product of hydrogen fuel cell automobile |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chowdhury et al. | Static and fatigue testing bolted, bonded and hybrid step lap joints of thick carbon fibre/epoxy laminates used on aircraft structures | |
| Campilho et al. | Strength improvement of adhesively-bonded joints using a reverse-bent geometry | |
| Lepretre et al. | Fatigue strengthening of cracked steel plates with CFRP laminates in the case of old steel material | |
| Skorupa et al. | Fatigue crack location and fatigue life for riveted lap joints in aircraft fuselage | |
| Jones et al. | Supersonic particle deposition as a means for enhancing the structural integrity of aircraft structures | |
| Alderliesten | Damage tolerance of bonded aircraft structures | |
| Zhou et al. | A study of intra-laminar damage in double-lap, multi-bolt, composite joints with variable clearance using continuum damage mechanics | |
| US9393768B2 (en) | Discretely tailored multi-zone bondline for fail-safe structural repair | |
| Manalo et al. | Pre-impregnated carbon fibre reinforced composite system for patch repair of steel I-beams | |
| US20160340060A1 (en) | Methods for restoring an aircraft frame element | |
| Hizam et al. | Effect of bolt threads on the double lap joint strength of pultruded fibre reinforced polymer composite materials | |
| TR201723001U5 (en) | Composite conical felt. | |
| RU2793585C1 (en) | Method for repairing products made of polymer composite materials | |
| US8815132B2 (en) | Method of configuring a patch body | |
| Hart-Smith | Adhesive bonding of aircraft primary structures | |
| RU2740214C1 (en) | Method of repairing articles from polymer composite materials | |
| Hämäläinen et al. | Fretting fatigue phenomenon in bolted high‐strength steel plate connections | |
| Ahmed et al. | Repair Effectiveness of Damaged RC Beams with Web Opening Using CFRP and Steel Plates. | |
| Yang et al. | The effect of shimming material on flexural behavior for composite joints with assembly gap | |
| US10563807B2 (en) | Composite conical sleeve | |
| RU2604114C1 (en) | Method of determining strength at cleavage of adhesive joint of cellular filler with skin in three-layer panel and device for its implementation | |
| Alila et al. | Fatigue damage and failure analysis of honeycomb sandwich | |
| Dhamari | The effects of water displacing corrosion preventatives on the fatigue behaviour of mechanically fastened aluminium joints | |
| Fliegener et al. | Loading points for industrial scale sandwich structures–A numerical and experimental design study | |
| Schijve | Fatigue life until small cracks in aircraft structures. Durability and damage tolerance |