1 복합재료의 경화
경화 주기는 열경화성 수지 시스템이나 프리프레그를 경화하는 데 사용되는 시간, 온도 및 압력의 주기입니다. 수리 부위의 경화는 원래 부품 재료의 경화만큼 중요합니다. 재료가 조립식으로 제작되는 금속 수리와 달리 복합재 수리에는 기술자가 재료를 제작해야 합니다. 여기에는 모든 저장, 처리 및 품질 관리 기능이 포함됩니다. 항공기 정비를 위한 복원 주기는 자재 보관부터 시작됩니다. 부적절하게 보관된 재료는 복원에 사용되기 전에 경화되기 시작합니다. 모든 시간, 온도 및 요구 사항을 충족하고 문서화해야 합니다. 수리할 부품의 올바른 수리 주기를 결정하려면 항공기 구조 수리 매뉴얼을 참조하십시오.
1.1 상온 경화
에너지 절약과 휴대성 측면에서 상온 경화가 가장 유리합니다. 실온 경화 습식 레이업 수리는-원래 250°F(121도) 또는 350°F(176.67도) 경화 구성 요소의 강도나 내구성을 복원하지 않으며 일반적으로 중요하지 않은 구성 요소의 습식 유리 섬유 레이업-수리에 사용됩니다.- 가열하면 실온 경화 수리가 가속화될 수 있습니다. 최대 성능은 150°F(65.56°)에서 달성됩니다. 진공 백을 사용하여 라미네이트를 강화하고 공기와 휘발성 물질이 빠져나갈 수 있는 경로를 제공할 수 있습니다.
1.2 고온 경화
모든 프리프레그는 고온 사이클을 통해 경화됩니다. 일부 습식 플라이 수리에서는 수리 강도를 높이고 경화 과정 속도를 높이기 위해 높은 경화 주기를 사용합니다. 경화 오븐과 핫 본더는 진공 백을 사용하여 라미네이트를 강화하고 공기와 휘발성 물질이 빠져나갈 수 있는 경로를 제공합니다. 오토클레이브는 진공과 양압을 사용하여 라미네이트를 강화하고 공기와 휘발성 물질이 빠져나갈 수 있는 경로를 제공합니다. 대부분의 히터는 프로그래밍 가능한 컴퓨터 제어를 사용하여 경화 주기를 실행합니다. 작업자는 사용 가능한 경화 주기 메뉴에서 선택하거나 자신만의 프로그램을 작성할 수 있습니다.
열전대는 수리 부위 근처에 배치되며 가열 장치에 온도 피드백을 제공합니다. 복합재의 일반적인 경화 온도는 250°F(121°) 또는 350°F(176.67°)입니다. 오븐이나 오토클레이브에서 경화되는 대형 부품의 온도는 방열판처럼 작용하기 때문에 경화 주기 동안 오븐이나 오토클레이브의 온도와 다를 수 있습니다. 적절한 경화를 위해서는 부품의 온도가 가장 중요하므로 부품의 온도를 모니터링하고 제어하기 위해 부품에 열전대를 배치합니다. 오븐이나 오토클레이브 온도를 측정하는 데 사용되는 오븐이나 오토클레이브 공기 온도 프로브는 부품 경화 온도를 결정하는 데 항상 신뢰할 수 있는 장치는 아닙니다. 부품이나 도구가 방열판 역할을 하는 경우 오븐 온도와 부품 온도가 매우 다를 수 있습니다.
고온 경화 사이클은 적어도 세 부분으로 구성됩니다.
-워밍업:가열 장치는 일반적으로 분당 3°F(-16.1도)에서 5°F(-15도) 사이의 설정된 온도에서 예열됩니다.
-보유:가열 장치는 일정 시간 동안 온도를 유지합니다.
-냉각:가열 장치는 설정된 온도로 냉각됩니다. 냉각 온도는 일반적으로 분당 5°C 미만입니다. 가열 장치의 온도가 125°F 이하로 떨어지면 부품이 분해될 수 있습니다. 오토클레이브를 사용하여 부품을 경화할 경우 도어를 열기 전에 오토클레이브의 압력을 해제해야 합니다. 그림 53과 같습니다.
그림 53: 오토클레이브 경화 과정
경화 공정은 라미네이트에 열과 압력을 가하여 수행됩니다. 온도가 증가함에 따라 수지는 부드러워지고 흐르기 시작합니다. 낮은 온도에서는 반응이 거의 일어나지 않습니다. 이 시간 동안 공기나 물과 같은 휘발성 오염물질은 진공을 통해 라미네이트에서 추출됩니다. 라미네이트는 압력, 일반적으로 진공(대기압)을 적용하여 압축됩니다. 오토클레이브는 일반적으로 50-100psi의 추가 압력을 가합니다. 온도가 최종 경화 온도에 가까워지면 반응 속도가 상당히 증가하고 수지가 겔 경화되기 시작합니다. 최종 경화를 유지하면 수지가 경화를 마치고 원하는 구조적 특성을 얻을 수 있습니다.
2 복합 벌집 샌드위치 수리
현재 항공우주 복합재 부품의 상당 부분은 손상되기 쉬운-경량 샌드위치 구조입니다. 샌드위치 구조는 얇은 패널을 접착한 구조이기 때문에 샌드위치 구조의 손상은 일반적으로 접착을 통해 복구됩니다.
샌드위치 벌집 구조의 수리에는 유리 섬유, 탄소 섬유 및 Kevlar®와 같은 가장 일반적인 패널 재료와 유사한 기술이 사용됩니다. Kevlar는 일반적으로 유리 섬유로 수리됩니다. 그림 54와 같습니다.
그림 54: 벌집형 샌드위치 구조의 일반적인 수리
2.1 손상 분류
단기-수리는 강도 요구사항을 충족할 수 있지만 시간이나 비행 주기에 따라 제한됩니다. 수리 수명이 끝나면 수리 부품을 제거하고 교체해야 합니다. 임시 수리를 통해 부품에 필요한 강도를 복원할 수 있습니다. 그러나 이 수리로는 구성 요소에 필요한 내구성이 복원되지 않습니다. 따라서 검사 간격이나 방법이 다릅니다. 영구 수리는 부품에 필요한 강도와 내구성을 복원하는 수리입니다. 수리는 원래 구성 요소와 동일한 검사 방법 및 간격을 갖습니다.
2.2 샌드위치 구조 스택 코어의 미세 손상(패킹 및 포팅 수리)
캡슐화 수리는 0.5인치 미만의 샌드위치 벌집 구조 손상을 수리하는 데 사용할 수 있습니다. 벌집 모양 재료는 그대로 두거나 제거하고 포팅 컴파운드로 채워 강도를 회복할 수 있습니다. 캡슐화 수리로는 부품의 전체 강도를 복원할 수 없습니다.
포팅 화합물은 일반적으로 에폭시로 채워진 절연 유리, 페놀 또는 플라스틱 미소구체, 면, 혼합기 또는 기타 재료입니다. 포팅 복합재는 장식용 수리 가장자리 및 스킨 패널용 필러로도 사용할 수 있습니다. 포팅 컴파운드는 또한 적층 허니컴 패널에서 볼트와 나사의 단단한 지점으로 사용됩니다. 포팅 복합재는 원래 코어보다 무거워서 비행 제어 균형에 영향을 미칠 수 있습니다. 수리 중량을 계산하고 SRM에서 지정한 비행 제어 중량 및 균형 한계와 비교해야 합니다.
2.3 교체 및 수리가 필요한 한쪽 또는 양쪽 측면 패널의 손상
참고: 다음 단계는 참조용일 뿐이며 모든 수리 방법에 직접 적용할 수 있는 것으로 간주되어서는 안 됩니다.
1단계: 손상 여부 검사
얇은 라미네이트를 육안으로 검사하고 충격 테스트를 통해 손상 여부를 확인할 수 있습니다. 두꺼운 라미네이트에는 그림 55와 같이 초음파 검사와 같은 더욱 심층적인 NDI 방법이 필요합니다. 손상 부위 근처에 물, 기름, 연료, 먼지 또는 기타 이물질이 들어가는지 확인합니다. 물은 X-레이, 백라이트 또는 수분 감지기로 감지할 수 있습니다.
그림 55: 녹아웃 테스트 기술
2단계: 손상된 부분에서 물 제거
부품을 수리하기 전에 허니컴 코어에서 물을 제거해야 합니다. 그림 56에서 볼 수 있듯이 물이 제거되지 않으면 고온 경화 사이클 중에 물이 끓고 패널이 코어를 팽창시켜 더 많은 손상을 초래합니다. 허니컴 코어의 물은 높은 고도의 낮은 온도에서 얼 수 있으며 이로 인해 패널이 벗겨질 수 있습니다.
그림 56: 부품 건조를 위한 진공 포장 방법
3단계: 손상 제거
부품의 손상된 부분을 모서리가 둥글게 된 부드러운 모양이나 둥글거나 타원형으로 다듬습니다. 손상되지 않은 레이어, 코어 또는 주변 재료를 손상시키지 마십시오. 코어도 손상된 경우 코어 스킨과 동일한 윤곽으로 코어를 다듬습니다. 그림 57과 같습니다.
그림 57: 코어 손상 제거
4단계: 손상 부위 사전 설정
부드러운 디스크 샌더나 회전식 패드 샌더를 사용하여 균일한 테이퍼로 깨끗한 손상 부위를 샌딩합니다. 일부 제조업체는 1:40과 같은 테이퍼 비율을 제공하는 반면 다른 제조업체는 각 레이어에 대한 기존 테이퍼 거리의 1인치 중첩과 같은 테이퍼 거리를 지정합니다. 테이퍼 테두리보다 최소 1인치 더 큰 영역의 전도성 코팅을 포함하여 외부 마감재를 제거합니다. 건조한 압축 공기와 후버로 모든 모래와 먼지를 제거하십시오. 허용된 용제를 적신 깨끗한 천으로 손상된 부분을 청소하십시오. 그림 58과 같습니다.
그림 58: 수리 부위 샌딩하기
5단계: 허니콤 코어(습식 레이어) 설치
교체용 코어를 칼로 자릅니다. 코어 플러그는 원래 코어와 유형, 등급, 품질이 동일해야 합니다. 코어 셀은 주변 재료의 벌집 모양과 동일한 방향으로 향해야 합니다. 플러그를 적절한 길이로 자르고 승인된 세척제로 솔벤트를 세척해야 합니다.
습식 레이업 수리의 경우{0}}손상되지 않은 피부의 내부 표면에 적합한 직물을 두 겹으로 자릅니다. 직물 층에 수지를 함침시키고 구멍에 넣습니다. 코어 주위에 주입 화합물을 사용하고 구멍에 넣습니다. 프리프레그 수리의 경우 구멍에 맞게 접착 필름 조각을 자르고 막힌 부분 주위에 폼 접착제를 사용하십시오. 플러그가 구멍 측면에 닿아야 합니다. 막힌 부분의 코어 코어를 원래 프라이밍된 재료와 정렬합니다. 진공 백으로 해당 부위를 수리하고 오븐, 오토클레이브 또는 뜨거운 담요를 사용하여 교체 코어를 경화시킵니다. 습식 플라이 수리는 실온에서 최대 150°F(65.56°C)까지 경화될 수 있습니다. 프리프레그 수리는 250°F(121°) 또는 350°F(176.67°)에서 경화되어야 합니다. 일반적으로 교체 코어는 패치와 함께 치료되기보다는{16}}별도의 주기로 치료됩니다. 경화 후에는 막힌 부분을 주변 지역과 같은 높이로 샌딩해야 합니다. 이는 그림 59에 나와 있습니다.
그림 59: 코어 교체
6단계: 복구 레이어 준비 및 설치
올바른 수리 재료와 수리에 필요한 레이어 수는 수리 설명서를 참조하세요. 일반적으로 원래 설치된 것보다 하나 더 많은 레이어를 설치합니다. 레이어 두께를 올바른 크기와 방향으로 자릅니다. 수리층 두께는 수리되는 원래 층과 동일한 방향으로 설치되어야 합니다. 습식 레이업 수리를 위해 레이어에 수지를 함침시키거나 프리프레그에서 지지재를 제거합니다. 레이어는 일반적으로 최소 레이업 첫 번째 테이퍼 레이업 시퀀스를 사용하여 배치됩니다. 그림 60과 같습니다.
그림 60: 패치 설치
7단계: 수리품을 진공 포장하기
포장재가 제자리에 놓이면 진공 백 설치를 사용하여 공기를 제거하고 수리를 위해 압력을 가합니다. 진공백 설치 지침은 그림 61을 참조하십시오.
그림 61: 진공 처리
8단계: 수리 완료
원하는 수리 주기 동안 수리하십시오. 젖은 포장도로 수리는 실온에서 경화될 수 있습니다. 경화를 가속화하기 위해 온도를 150°F(65.56°C)까지 올릴 수 있습니다. 프리프레그 수리는 상승된 경화 주기 동안 경화되어야 합니다. 수리할 항공기에서 제거한 구성품은 그림 62와 같이 뜨거운 방, 오븐 또는 오토클레이브에서 경화할 수 있습니다. 가열 담요는 항공기 수리에 사용됩니다.
경화 후 캡슐화된 재료를 제거하고 수리 상태를 검사합니다. 수리 시 구멍, 물집, 레진이 생기거나 손실된 부분이 없어야 합니다. 수리 패치를 사포로 가볍게 샌딩하여 섬유가 손상되지 않는 매끄러운 표면을 만듭니다. 표면 처리 및 전도성 코팅(광파 방지)을 적용합니다.
그림 62: 경화된 수리
9단계:-수리 후 검사
육안 검사, 탭핑 검사 또는 초음파 검사는 일반적으로 수리 두께를 검사하는 데 사용됩니다. 결함이 발견되면 수리된 패치가 제거됩니다. 이는 그림 63에 나와 있습니다.
그림63: 수리 후 확인
비행 제어판이 수리된 경우 균형 점검을 수행하고 수리된 비행 제어판이 SRM 범위 내에 있는지 확인하십시오. 그렇게 하지 않으면 비행 제어 문제가 발생하여 비행 안전이 위태로워질 수 있습니다.
계속됩니다
출처 "복합재료 프론티어" 공개 웹사이트