RU2723868C1 - Method of repairing articles from polymer composite materials with one-side access to repair area - Google Patents
Method of repairing articles from polymer composite materials with one-side access to repair area Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723868C1 RU2723868C1 RU2019123995A RU2019123995A RU2723868C1 RU 2723868 C1 RU2723868 C1 RU 2723868C1 RU 2019123995 A RU2019123995 A RU 2019123995A RU 2019123995 A RU2019123995 A RU 2019123995A RU 2723868 C1 RU2723868 C1 RU 2723868C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- patch
- glue
- layer
- fabric
- damage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C73/00—Repairing of articles made from plastics or substances in a plastic state, e.g. of articles shaped or produced by using techniques covered by this subclass or subclass B29D
- B29C73/04—Repairing of articles made from plastics or substances in a plastic state, e.g. of articles shaped or produced by using techniques covered by this subclass or subclass B29D using preformed elements
- B29C73/10—Repairing of articles made from plastics or substances in a plastic state, e.g. of articles shaped or produced by using techniques covered by this subclass or subclass B29D using preformed elements using patches sealing on the surface of the article
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии ремонта полимерных конструкций, преимущественно листов большой толщины или монолитных панелей из полимерных композиционных материалов с односторонним подходом, например, панелей крыла самолета. В способе ремонта монолитных конструкций определяют границы зоны повреждения и сквозного выреза, вырезают поврежденную зону с образованием сквозного отверстия, а затем вдоль контура сквозного отверстия вырезают ступенчатое углубление, предназначенное для формования базового слоя заплаты, обеспечивающего герметичность донной части дефектной зоны, состоящего из двух слоев ткани, пропитанной клеем и клеевой линзы между ними, выполненной из смеси клея и отдельных волокон ткани. Из первого слоя ткани формируют основу герметичного слоя донной части повреждения, поверх которой выкладывается слой заплаты, для выравнивания которого между слоями ткани укладывается клеевая линза из жидкой смеси клея и отдельных волокон ткани, кривизна линзы определяется «по месту». После отверждения базового слоя заплаты выполняется вышлифовывание конического углубления, в котором собирается заплата, выполняемая из отдельных слоев препрега, отверждаемая под действием вакуумного давления. Реализация заявленного способа ремонта монолитных панелей из полимерных композиционных материалов позволяет производить ремонт дефектов любых размеров с высокой эффективностью в условиях эксплуатирующих организаций, в том числе без демонтажа агрегатов с самолета.The invention relates to a technology for repairing polymer structures, mainly large-thickness sheets or monolithic panels of polymer composite materials with a one-sided approach, for example, aircraft wing panels. In the method of repairing monolithic structures, the boundaries of the damage zone and the through cutout are determined, the damaged zone is cut out with the formation of a through hole, and then a step recess is cut along the contour of the through hole to form the base layer of the patch, which ensures the tightness of the bottom of the defective zone, consisting of two layers of fabric impregnated with glue and an adhesive lens between them, made of a mixture of glue and individual fibers of the fabric. The base of the sealed layer of the bottom part of the damage is formed from the first fabric layer, on top of which a patch layer is laid, to align which an adhesive lens is laid between the fabric layers from a liquid mixture of glue and individual fabric fibers, the lens curvature is determined "in place". After curing the base layer of the patch, grinding of the conical recess is carried out, in which the patch is assembled, made of separate layers of the prepreg, cured by vacuum pressure. Implementation of the claimed method for repairing monolithic panels of polymer composite materials allows the repair of defects of any size with high efficiency in the conditions of operating organizations, including without dismantling the units from the aircraft.
Изобретение относится к технологии ремонта монолитных панелей из полимерных композиционных материалов, преимущественно толстостенных листов или монолитных панелей с односторонним подходом, например, панелей крыла самолетов.The invention relates to a technology for repairing monolithic panels of polymer composite materials, mainly thick-walled sheets or monolithic panels with a one-sided approach, for example, aircraft wing panels.
Известен способ ремонта монолитных панелей из полимерных материалов с односторонним подходом к зоне повреждения, предлагаемый специалистами одного из известных разработчиков самолетов.A known method of repairing monolithic panels of polymeric materials with a one-sided approach to the damage zone, proposed by specialists of one of the well-known aircraft developers.
В соответствии с этим способом ремонта вокруг дефекта (сквозного отверстия) вырезается коническое овальное углубление, в котором наибольший диаметр овального сквозного отверстия должен быть больше, чем наименьший диаметр ремонтной заплаты. Затем опорный слой ремонтной заплаты вместе с пружинящей стальной пластиной укрепляется на временном крепежном приспособлении, края пружинящей пластины приподнимаются и на поверхность опорного слоя заплаты со стороны его контакта с внутренней поверхностью ремонтируемой панели наносится клей, затем опорный слой заплаты, смазанный клеем, через овальное отверстие устанавливается с обратной (недоступной) стороны панели, где поворачивается на оборота и прижимается к недоступной поверхности ремонтируемой панели с помощью пружинящей стальной пластины, которая и обеспечивает технологическое давление, необходимое для приклеивания изнутри монолитной панели опорного слоя заплаты. По-видимому, вследствие проблемы с герметичностью опорного слоя заплаты из-за отверстия для крепежного приспособления, процесс формования заплаты после приклеивания опорного слоя заплаты проводится в 3 этапа, первый из которых должен обеспечить герметичность донной части повреждения. Указанный способ ремонта имеет ряд существенных недостатков, в том числе: 1) состояние внутренней поверхности панели, недоступной для внешнего наблюдателя, к которой предполагается приклеивать опорный слой заплаты, неизвестно, и, соответственно, без специальной подготовки этой поверхности склеивание может не произойти; 2) при указанном способе установки опорного слоя возможно неправильное распределение клея на склеиваемой поверхности опорного слоям, что может существенно ухудшить характеристики клеевого соединения; 3) угол конуса углубления, вышлифовываемого для выкладки слоев заплаты, составляет в реальности около 1,5°, что обуславливает очень низкую эффективность от использования пружинящей прижимной пластины (деформация пружинящей пластины и, соответственно, величина давления на поверхность скоса минимальны); 4) трудоемкость предлагаемого способа ремонта очень высока вследствие тройного цикла формования заплаты.According to this repair method, a conical oval recess is cut around a defect (through hole) in which the largest diameter of the oval through hole must be larger than the smallest diameter of the repair patch. Then, the support layer of the repair patch together with the spring steel plate is fixed on the temporary mounting device, the edges of the spring plate are lifted and glue is applied to the surface of the support layer of the patch from the side of its contact with the inner surface of the repaired panel, then the support patch layer, lubricated with glue, is installed through the oval hole from the back (inaccessible) side of the panel, where it rotates to turn and is pressed against the inaccessible surface of the repaired panel using a spring steel plate, which provides the technological pressure necessary for gluing the inside of the monolithic panel of the support layer of the patch. Apparently, due to a problem with the tightness of the patch backing layer due to the hole for the fastening device, the process of forming the patch after gluing the backing patch layer is carried out in 3 stages, the first of which should ensure the integrity of the bottom of the damage. The specified repair method has a number of significant drawbacks, including: 1) the state of the inner surface of the panel, inaccessible to the external observer, to which it is supposed to stick the support patch layer, is unknown, and, accordingly, gluing may not occur without special preparation of this surface; 2) with the specified method of installing the backing layer, improper distribution of glue on the bonded surface of the backing layers is possible, which can significantly impair the characteristics of the adhesive joint; 3) the angle of the cone of the recess, polished to lay out the layers of the patch, is in reality about 1.5 °, which leads to very low efficiency from the use of a spring pressing plate (deformation of the spring plate and, accordingly, the pressure on the bevel surface is minimal); 4) the complexity of the proposed method of repair is very high due to the triple cycle of molding the patch.
Известен способ ремонта монолитных панелей из полимерных материалов с односторонним подходом к зоне повреждения (патент РФ №2176954 кл. В 29 С 73/10, 73/26).A known method of repairing monolithic panels of polymeric materials with a one-sided approach to the damage zone (RF patent No. 2176954 class. In 29 C 73/10, 73/26).
В соответствии с этим способом определяют границы зоны повреждения, вырезают поврежденную зону с образованием сквозного отверстия, изготавливают накладку из последовательно наложенных друг на друга слоев клеевого препрега, при этом каждый последующий слой меньше предыдущего на величину нахлеста, а среднюю часть накладки, располагаемую в сквозном отверстии, предварительно отверждают путем нагрева и сжатия посредством тарированной струбцины вне ремонтной зоны, а при вклеивании накладки в зону повреждения ее укладывают минимальными слоями вниз, при этом края накладки, оставшиеся неотвержденными, выступающие за контур сквозного отверстия, укладывают на поверхность скоса отверстия зоны повреждения. Ремонт конструкции из композиционного материала описанным способом может осуществляться преимущественно под действием избыточного давления на ограниченном участке композитной панели, что может привести к ее механическому повреждению, кроме того, затруднен необходимостью надежной фиксации приспособления, обеспечивающего избыточное давление, на больших панелях, например, кессонах крыла самолета.In accordance with this method, the boundaries of the damage zone are determined, the damaged zone is cut out with the formation of a through hole, a patch is made of successive layers of adhesive prepreg, each subsequent layer being smaller than the previous one by the amount of overlap, and the middle part of the patch located in the through hole are pre-cured by heating and compression by means of a calibrated clamp outside the repair zone, and when gluing the patch into the damage zone, it is laid down in minimal layers, while the edges of the patch remaining uncured, protruding beyond the through hole contour, are laid on the bevel surface of the hole in the damage zone. Repair of a structure made of composite material by the described method can be carried out mainly under the influence of excessive pressure on a limited section of the composite panel, which can lead to mechanical damage, moreover, it is complicated by the need for reliable fixation of the device that provides excessive pressure on large panels, for example, airplane wing coffers .
Технический результат настоящего изобретения состоит в том, чтобы избежать недостатков, упомянутых выше, и создать такую технологию, которая при относительной простоте реализации обеспечивала бы эффективный ремонт дефектов любых размеров на панелях из полимерных материалов большой толщины с использованием известных и широко применяемых технологических приемов, оборудования и оснастки.The technical result of the present invention is to avoid the disadvantages mentioned above, and to create such a technology that, with relative ease of implementation, would ensure effective repair of defects of any size on panels of polymer materials of large thickness using known and widely used technological methods, equipment and snap.
Технический результат достигается за счет того, что в способе ремонта монолитных конструкций определяют границы повреждения и сквозного выреза, а также контур кругового несквозного ступенчатого углубления по краю сквозного выреза для последующего формования в несквозном ступенчатом углублении и в сквозном отверстии базового слоя заплаты, обеспечивающего герметичность донной части дефекта, состоящего из двух слоев ткани, пропитанной клеем и клеевой линзы между ними, выполненной из смеси клея и отдельных волокон ткани, причем из внешнего слоя ткани формируется основа герметичного слоя донной части повреждения, а второй слой ткани является основой для последующей выкладки компенсирующей ремонтной заплаты в коническом углублении, выполняемом в поврежденном участке обшивки.The technical result is achieved due to the fact that in the method of repairing monolithic structures, the boundaries of damage and the through cutout are determined, as well as the contour of the circular through-hole step recess along the edge of the through cutout for subsequent molding in the through step-by-step recess and in the through hole of the base layer of the patch, ensuring the tightness of the bottom part a defect consisting of two layers of fabric impregnated with glue and an adhesive lens between them, made of a mixture of glue and individual fibers of the fabric, the base of the sealed layer of the bottom of the damage being formed from the outer layer of the fabric, and the second layer of fabric is the basis for the subsequent laying out of the compensating repair patch in a conical recess, performed in the damaged area of the skin.
Более подробно ремонт повреждения показан на чертежах, где:In more detail, damage repair is shown in the drawings, where:
на фиг. 1 показан дефект и контур вырезки сквозного отверстия;in FIG. 1 shows a defect and a contour of a cut-out of a through hole;
на фиг. 2 показано образование по периметру сквозного выреза ступенчатого углубления; выкладка в зоне повреждения слоя ткани,in FIG. 2 shows the formation along the perimeter of the through cutout of a stepped recess; laying in the area of damage to the tissue layer,
на фиг. 3 показана выкладка в ступенчатом углублении первой части базового слоя, а именно слоя ткани, являющегося основой герметичного слоя донной части повреждения;in FIG. 3 shows the layout in the stepped recess of the first part of the base layer, namely the fabric layer, which is the basis of the sealed layer of the bottom of the damage;
на фиг. 4 показано размещение на слое ткани, являющемся основой герметичного слоя донной части повреждения, клеевой линзы из смеси клея и рубленого волокна;in FIG. 4 shows the placement on a tissue layer, which is the basis of a sealed layer of the bottom of the damage, an adhesive lens from a mixture of glue and chopped fiber;
на фиг. 5 показано размещение на слое ткани, являющемся основой герметичного слоя донной части повреждения и клеевой линзе из смеси клея и волокна из ткани второго слоя ткани, пропитанной клеем, являющегося второй частью базового слоя заплаты;in FIG. 5 shows the placement on the fabric layer, which is the basis of the sealed layer of the bottom part of the damage, and an adhesive lens from a mixture of glue and fiber from the fabric of the second fabric layer impregnated with glue, which is the second part of the base patch layer;
на фиг. 6 показано расположение в зоне повреждения конического углубления, выполняемого после отверждения базового слоя для сборки-выкладки слоев компенсирующей заплаты;in FIG. 6 shows the location in the damage zone of the conical recess, performed after curing of the base layer for assembly-laying layers of the compensating patch;
на фиг. 7 показано расположение слоев заплаты в коническом углублении в зоне повреждения;in FIG. 7 shows the location of the patch layers in a conical recess in the damage zone;
на фиг. 8 показан процесс отверждения слоев заплаты под действием вакуумного давления и нагрева (при необходимости) в вакуумном мешке.in FIG. Figure 8 shows the process of curing the patch layers under vacuum pressure and heating (if necessary) in a vacuum bag.
На фиг. 9 показана ремонтная заплата в окончательном виде, отформованная под вакуумным мешком.In FIG. 9 shows a final repair patch molded under a vacuum bag.
Способ заключается в следующем.The method is as follows.
Определяют границы 1 повреждения (фиг. 1), после чего в поврежденной зоне вырезают сквозное отверстие по намеченному контуру 1 (фиг. 2) с образованием вокруг отверстия ступенчатого углубления 2. По контуру ступенчатого углубления 2 (фиг. 3) укладывают слой ткани 3, пропитанный клеем, в средней части слоя 3 (фиг. 4) помещают клеевую линзу 4, поверх которой укладывают и выравнивают слой 5 (фиг. 5) компенсирующей заплаты, также пропитанный клеем. После отверждения клея, которым пропитаны слои ткани, составляющие базовый слой, вокруг ступенчатого углубления 2 вышлифовывают коническую поверхность 6 (фиг. 6) для сборки слоев 7 (фиг. 7), которые в последующем отверждают под вакуумным мешком 8 (фиг. 8) с целью получения компенсирующей заплаты 9 (фиг. 9).The
Количество слоев n компенсирующей заплаты определяется соотношениемThe number of layers n of the compensating patch is determined by the ratio
n=Нn/δм,n = H n / δ m
где Нn - толщина композитной панели в зоне повреждения;where H n is the thickness of the composite panel in the damage zone;
δм - толщина монослоя заплаты без учета клея.δ m - the thickness of the monolayer patch without glue.
Величина нахлеста слоев заплаты Δ определяется соотношениемThe overlap of the patch layers Δ is determined by the ratio
Δ=L/n,Δ = L / n,
где L - длина скоса конической выемки в зоне повреждения. Слои заплаты в коническую выемку выкладываются от меньшего к большему либо, при сборке заплаты вне зоны ремонта, слои заплаты выкладываются на разделительной пленке в обратном порядке от большего слоя к меньшему с учетом обеспечения заданной величины нахлеста Δ между слоями, после чего собранная заплата переворачивается и помещается в коническое углубление в зоне повреждения.where L is the length of the bevel of the conical recess in the damage zone. The patch layers in the conical recess are laid out from smaller to larger or, when assembling the patch outside the repair zone, the patch layers are laid out on the separating film in the reverse order from the larger to the smaller one, taking into account the specified overlap Δ between the layers, after which the assembled patch is turned over and placed into a conical recess in the damage zone.
Реализация заявленного способа позволяет производить ремонт дефектов любых размеров с высокой эффективностью.Implementation of the claimed method allows the repair of defects of any size with high efficiency.
Предлагаемый способ ремонта изделий из полимерных материалов позволяет без демонтажа и вывода из строя объекта проводить ремонт с использованием известных, практически опробованных, технологических методов и средств. Способ обеспечивает сохранение эксплуатационных свойств монолитных конструкций и оптимальные прочностные характеристики отремонтированного участка поверхности изделия.The proposed method of repairing products made of polymeric materials allows, without dismantling and disabling the facility, to repair using known, practically tested, technological methods and tools. The method ensures the preservation of the operational properties of monolithic structures and the optimal strength characteristics of the repaired area of the surface of the product.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123995A RU2723868C1 (en) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | Method of repairing articles from polymer composite materials with one-side access to repair area |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123995A RU2723868C1 (en) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | Method of repairing articles from polymer composite materials with one-side access to repair area |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2723868C1 true RU2723868C1 (en) | 2020-06-17 |
Family
ID=71095911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019123995A RU2723868C1 (en) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | Method of repairing articles from polymer composite materials with one-side access to repair area |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2723868C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793585C1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-04-04 | Федеральное государственное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") | Method for repairing products made of polymer composite materials |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2176954C1 (en) * | 2000-03-21 | 2001-12-20 | Виленц Виктор Семенович | Device for repair of items of polymeric materials |
EP2529921B1 (en) * | 2011-05-30 | 2015-10-21 | The Boeing Company | Method and apparatus for reworking structures using resin infusion of fiber preforms |
KR20160065941A (en) * | 2013-10-01 | 2016-06-09 | 더 보잉 컴파니 | Automated production and installation of patches for reworking structures |
US10213964B2 (en) * | 2015-05-08 | 2019-02-26 | The Boeing Company | Methods and apparatus for repairing composite materials |
US10302524B2 (en) * | 2013-12-26 | 2019-05-28 | The Boeing Company | Detection and assessment of damage to composite structure |
RU2694352C1 (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-11 | Публичное Акционерное Общество "Воронежское акционерное самолетостроительное общество" | Method of repairing articles from polymer composite materials |
-
2019
- 2019-07-30 RU RU2019123995A patent/RU2723868C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2176954C1 (en) * | 2000-03-21 | 2001-12-20 | Виленц Виктор Семенович | Device for repair of items of polymeric materials |
EP2529921B1 (en) * | 2011-05-30 | 2015-10-21 | The Boeing Company | Method and apparatus for reworking structures using resin infusion of fiber preforms |
KR20160065941A (en) * | 2013-10-01 | 2016-06-09 | 더 보잉 컴파니 | Automated production and installation of patches for reworking structures |
US10302524B2 (en) * | 2013-12-26 | 2019-05-28 | The Boeing Company | Detection and assessment of damage to composite structure |
US10213964B2 (en) * | 2015-05-08 | 2019-02-26 | The Boeing Company | Methods and apparatus for repairing composite materials |
RU2694352C1 (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-11 | Публичное Акционерное Общество "Воронежское акционерное самолетостроительное общество" | Method of repairing articles from polymer composite materials |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793585C1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-04-04 | Федеральное государственное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") | Method for repairing products made of polymer composite materials |
RU2815201C1 (en) * | 2023-09-13 | 2024-03-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method of repairing large-size cellular non-tight structures from composite materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2009114151A (en) | METHOD FOR PANEL MANUFACTURE FROM THERMOPLASTIC COMPOSITE MATERIAL | |
CN107756830A (en) | One kind is applied to outfield radome damage technique for rapidly repairing method | |
AU2015210376B2 (en) | Structure including a light-curable adhesive and associated method for assembling and curing same | |
CN108995252B (en) | Method for verifying structural adhesive joint of composite material part | |
RU2723868C1 (en) | Method of repairing articles from polymer composite materials with one-side access to repair area | |
RU2176954C1 (en) | Device for repair of items of polymeric materials | |
CN111055518A (en) | Composite material gluing and repairing method suitable for vacuum bag pressing process | |
DK2838711T3 (en) | A method of making a composite part and an apparatus for making a composite part | |
CN108331812B (en) | Splice comprising honeycomb core supported by joining clips and method of forming same | |
CN113346235A (en) | Composite material antenna wave-transmitting cover and broadband charged thickness control and manufacturing method | |
RU2694352C1 (en) | Method of repairing articles from polymer composite materials | |
CN209311394U (en) | A kind of angle R test block for composite structure ultrasound detection | |
CN107856331A (en) | A kind of repair method of big thickness composite material parts defect | |
WO2014185119A1 (en) | Joined structure and method for detecting joined state | |
CA2625797C (en) | Method for repairing an external skin of a composite structure | |
KR102038297B1 (en) | Repair method of the integral composite fuel tank | |
US7935200B1 (en) | Process development protocol and vacuum bag process for carbon-epoxy prepreg production | |
CN113007042A (en) | Blade repairing method of wind generating set, blade cementing structure and blade | |
CN113415005B (en) | Outfield repairing method for debonding and breaking of honeycomb in composite material | |
WO2019077860A1 (en) | Repair patch, method for molding repair patch, method for repairing composite material, and molding jig | |
US11524466B2 (en) | Composite assembly | |
TWI797173B (en) | Methods and systems for bonding composite structures | |
US12134258B2 (en) | Adhesive assembly method and an adhesive assembly obtained by the method | |
US20190299550A1 (en) | Double vacuum bag method and adjustable support structure | |
US11806956B1 (en) | Method of repairing sandwich structure |