I. 손 도구
프리프레그와 건조 섬유는 모두 가위, 피자 커터, 칼과 같은 손 도구로 절단할 수 있습니다. 케블라로 만든 재료는 유리나 탄소 섬유보다 절단하기 어렵고 도구는 더 빨리 마모됩니다. 고무 스크레이퍼와 브러시를 사용하여 건조 섬유를 수지 습식 레이업으로 함침시킵니다. 마커, 자, 원형 템플릿을 사용하여 복원 레이아웃을 만들었습니다. 이는 그림 31에 나와 있습니다.
그림 31: 레이업용 수동 라미네이팅 도구
II. 공기구동 도구
드릴 모터, 라우터, 그라인더와 같은 공기 구동 전동 공구는 복합재에 사용됩니다. 전기 모터는 탄소 섬유가 전도성 재료이고 단락을 일으킬 수 있으므로 권장되지 않습니다. 전동 공구를 사용하는 경우 완전히 밀폐된 유형이어야 합니다. 그림 32와 같이.
그림 32: 복합재 수리용 공압 도구
III. 타이어 필름 플레이트
알루미늄 덮개판은 일반적으로 경화 공정 동안 부품을 지지하는 데 사용됩니다. 금형 이형제 또는 이형 필름은 부품이 거푸집에 달라붙지 않도록 거푸집에 적용됩니다. 열 바인더를 사용할 때 얇은 코팅 패널도 수리 상단에 사용됩니다. 코팅된 시트는 더 균일하게 가열된 영역을 제공하며, 이는 더 매끄러운 복합 라미네이트로 마무리됩니다.
IV. 지원 도구 및 금형
일부 수리에는 부품을 지지하거나 경화 중에 표면 프로파일을 유지하기 위한 도구가 필요합니다. 이러한 도구를 만드는 데 다양한 재료를 사용할 수 있습니다. 재료의 유형은 수리 유형, 경화 온도 및 임시 도구인지 영구 도구인지에 따라 달라집니다. 오븐 및 핫프레스 탱크 경화에는 경화 온도가 높기 때문에 지지 도구가 필요합니다. 지지 도구를 사용하지 않으면 부품이 휘어집니다. 사용 가능한 도구 재료에는 여러 유형이 있습니다. 일부는 특정 부품 프로파일에 맞게 성형되고 다른 일부는 경화 중에 프로파일을 고정하기 위한 단단한 지지대로 사용됩니다. 석고는 윤곽을 그리는 데 저렴하고 편리한 재료입니다. 유리 섬유, 대마 또는 기타 재료로 채울 수 있습니다. 석고는 내구성이 좋지 않지만 임시 도구로 사용할 수 있습니다. 일반적으로 유리 섬유 강화 에폭시 수지 층을 도구의 측면 표면에 도포하여 마감 품질을 개선합니다.
성형 수지는 유리 섬유, 탄소 섬유 또는 기타 보강재를 함침하여 영구 도구를 만드는 데 사용됩니다. 복잡한 부품은 금속 또는 고온 금형 판으로 만들어지고 항공기 부품을 제조하는 데 사용할 수 있는 기본 도구를 만들기 위해 5-축 CNC 장비에서 가공됩니다. 이는 그림 33/34에 나와 있습니다..
그림 33: 5-축 CNC 공구 및 금형 제작 장비
그림 34: 공기 흡입 장치 금형
V. 진공 포장 재료
복합 항공기 구성품의 수리는 일반적으로 진공 백 가압 기술을 사용하여 수행됩니다. 플라스틱 백은 수리 영역 주위에 밀봉됩니다. 그런 다음 백에서 공기를 펌핑하여 수리 층이 함께 당겨지고 그 사이에 공기가 남지 않도록 합니다. 대기압은 수리 프로세스 동안 강력하고 안전한 결합을 생성합니다.
여러 가지 공정 재료가 사용 가능한 진공 포장 부품에 사용 가능합니다. 이러한 재료는 수리의 일부가 아니며 수리 공정이 끝나면 폐기됩니다.
VI. 방출제
이형제는 필름 도구 이형제라고도 하며, 경화된 부분을 금형이나 타이어 플레이트에서 쉽게 제거할 수 있게 해줍니다.
VII. 분리판
분리막 층은 수리에서 공기와 휘발성 물질이 빠져나갈 수 있는 경로를 만듭니다. 과도한 수지는 분리막에 수집됩니다. 분리막 재료는 유리 섬유, 부직포 폴리에스터 층으로 구성되거나 천공된 테프론(Teflon)® 코팅 재료가 될 수도 있습니다. 구조 수리 매뉴얼(SRM)은 어떤 유형과 몇 겹의 분리가 필요한지 설명합니다. 일반적으로 라미네이트가 두꺼울수록 더 많은 층이 필요합니다.
VIII. 표면 라미네이트
표면 라미네이트는 일반적으로 접합 목적으로 깨끗한 표면을 만드는 데 사용됩니다. 얇은 유리 섬유 층이 수리된 부품과 함께 경화됩니다. 부품을 다른 구조물에 부착하기 직전에 스킨 층이 제거됩니다. 스킨 층은 쉽게 제거되고 접합을 위한 깨끗한 표면이 남습니다. 스킨 층은 폴리에스터, 나일론, 불소화 에틸렌 프로필렌(FEP) 또는 코팅된 유리 섬유로 제조됩니다. 과열되면 제거하기 어려울 수 있습니다. 일부 코팅된 스킨은 표면에 바람직하지 않은 오염을 남길 수 있습니다. 선호되는 스트리핑 재료는 폴리에스터로, 열 경화하여 수축을 제거할 수 있습니다.
IX. 접착 테이프
진공백 밀봉 테이프, 덕트 테이프라고도 하며, 진공백을 부품이나 도구에 밀봉하는 데 사용됩니다. 접착 테이프를 사용하기 전에 항상 접착 테이프의 온도 정격을 확인하여 적절한 온도 정격 접착 테이프를 사용하고 있는지 확인하십시오.
X. 다공성 릴리스 필름
다공성 릴리스 필름은 수리 시 공기와 휘발성을 허용하는 데 사용되어 릴리스 층이 부품이나 수리에 달라붙는 것을 방지합니다. 필요한 배출량에 따라 다양한 크기의 구멍과 구멍 간격을 사용할 수 있습니다.
XI. 고체 분리막
솔리드 분리 필름을 사용하면 프리프레그 또는 습윤 층이 작업 표면이나 클래딩 플레이트에 달라붙는 것을 방지할 수 있습니다. 솔리드 분리 필름을 사용하면 레진이 새어 나와 열 블랭킷이나 코팅 플레이트가 손상되는 것도 방지할 수 있습니다.
XII. 공기투과성 재료
설명된 통기성 소재는 진공 백에서 공기가 빠져나갈 수 있는 경로를 제공하는 데 사용됩니다. 통기성 소재는 분리기와 접촉해야 합니다. 일반적으로 폴리에스터 섬유는 4온스 또는 10온스의 무게로 사용됩니다. 4온스는 제곱인치당 50파운드(psi) 미만의 응용 분야에 사용되고 10온스는 50 - 100psi에 사용됩니다.
XIII. 진공백
진공백 소재는 수리된 부분과 공기 사이에 튼튼한 층을 제공합니다.
진공 백 소재는 다양한 온도 등급으로 제공되므로 수리에 사용된 소재가 경화 온도를 견딜 수 있는지 확인하십시오. 대부분의 진공 백 소재는 일회용이지만 유연한 실리콘 고무로 만든 소재는 재사용이 가능합니다. 진공 프로브 밸브를 설치할 수 있도록 백 소재에 두 개의 작은 컷을 만듭니다. 진공 백은 그다지 유연하지 않으며 복잡한 모양을 맞추려면 백에 층을 만들어야 합니다. 때로는 봉투형 백을 사용하지만 이 방법의 단점은 진공 압력으로 인해 부품이 파손될 수 있다는 것입니다. 실리콘 고무로 만든 재사용 가능한 백은 더 유연합니다. 일부 백에는 백 작업을 단순화하는 가열 블랭킷이 내장되어 있습니다. 이는 그림 35/36/37에 나와 있습니다.
그림 35: 포장재
그림 36: 복잡한 부품용 가방
그림 37: 가열 소자용 자체 밀봉 진공 백
XIV. 진공 장비
진공 펌프는 진공 백에서 공기와 휘발성 물질을 끌어내 대기압 고정 라미네이트를 만드는 데 사용됩니다. 특수 진공 펌프는 수리점에서 사용됩니다. 항공기 수리의 경우 이동식 진공 펌프를 사용할 수 있습니다. 대부분의 핫 본딩 접착제에는 내장형 진공 펌프가 있습니다. 일반 공기 호스는 진공 중에 납작해질 수 있으므로 특수 공기 호스가 진공 라인으로 사용됩니다. 오븐이나 오토클레이브에 사용되는 진공 라인은 가열 장치의 고온을 견딜 수 있어야 합니다. 진공 압력 조절기는 때때로 포장 중에 진공 압력을 줄이는 데 사용됩니다.
XV. 진공 압축 테이블
진공 압축 테이블은 다층 복합 적층판을 분해하는 데 편리한 도구입니다. 압축 테이블은 본질적으로 힌지 뚜껑이 있는 금속 테이블 상판으로 구성된 재사용 가능한 진공 백입니다. 뚜껑에는 튼튼한 프레임, 유연한 멤브레인 및 진공 밀봉이 포함됩니다. 수리 층은 테이블 표면에 놓고 진공으로 뚜껑 아래에 밀봉하여 갇힌 공기를 제거합니다. 압축된 테이블 중 일부는 열에 노출되었지만 대부분은 그렇지 않았습니다.
XVI. 오븐
복합소재는 다양한 압력 적용 방법을 사용하여 오븐에서 경화할 수 있습니다. 일반적으로 진공 재킷을 사용하여 휘발성 물질과 갇힌 공기를 제거하고 그림 38과 같이 대기압을 사용하여 경화합니다. 오븐 경화를 위한 또 다른 압력 적용 방법은 수축 랩 또는 수축 테이프를 사용하는 것입니다. 오븐은 고속으로 순환하는 뜨거운 공기를 사용하여 재료 시스템을 경화합니다. 일반적인 오븐 경화 온도는 250도 F(121도) 및 350도 F(176.67도)입니다. 오븐에는 온도 데이터를 오븐 컨트롤러로 다시 공급하는 온도 센서가 있습니다. 오븐 온도는 오븐 센서의 위치와 오븐 내 부품의 위치에 따라 실제 부품 온도와 다를 수 있습니다.
그림 37: 더블 도어 경화 오븐
오븐 내부의 부품의 열 질량은 일반적으로 주변 오븐의 열 질량보다 크고, 부품의 온도는 예열 과정에서 오븐 온도보다 상당히 뒤떨어집니다. 이러한 차이를 처리하려면 최소 두 개의 열전대(화학)를 부품에 놓고 오븐 외부에 있는 온도 감지 장치(별도의 차트 기록기, 열 바인더 등)에 연결해야 합니다. 일부 오븐 컨트롤러는 수리 부품에 놓은 열전대(화학)로 제어할 수 있습니다.
XVII. 핫프레스 탱크
핫 프레스 탱크 시스템은 지정된 시간, 온도 및 압력 분포에 따라 다양한 재료를 처리하기 위해 압력 용기 내에서 복잡한 화학 반응이 일어날 수 있도록 합니다. 그림 39에서 볼 수 있듯이 재료와 공정의 변화는 고온 핫 프레스 탱크의 작동 조건을 120도(250도 F) 및 275kPa(40psi)에서 760도(1400도 F) 및 69,000kPa(10,000psi) 이상으로 증가시킵니다. 더 낮은 온도와 압력에서 작동하는 고온 핫 프레스 탱크는 공기로 가압할 수 있지만 경화 주기에 더 높은 온도와 압력이 필요한 경우 고온 핫 프레스 탱크 화재 발생률을 줄이기 위해 공기와 질소를 50/50 비율로 혼합하거나 100% 질소를 사용해야 합니다.
그림 39: 고온 핫 프레스 탱크
오토클레이브 시스템의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다. 압력을 유지하는 용기, 가스 스트림을 가열하여 용기 내에서 균일하게 순환시키는 소스, 진공 백으로 덮인 부품에 진공을 적용하는 하위 시스템, 작동 매개변수를 제어하는 하위 시스템, 금형을 오토클레이브에 로드하는 하위 시스템. 최신 오토클레이브는 작업자가 모든 유형의 경화 주기를 프로그래밍하고 모니터링할 수 있는 컴퓨터로 제어됩니다. 경화 주기를 제어하는 가장 정확한 방법은 실제 부품에 배치된 열전대를 사용하여 핫 프레스 탱크 컨트롤러를 제어하는 것입니다.
핫 프레스 탱크에서 처리되는 대부분의 부품은 주로 라미네이트를 압축하고 휘발성 물질을 제거하기 위한 경로를 제공하는 데 사용되는 진공 백으로 덮여 있습니다. 진공 백은 부품이 핫 프레스 환경에 직접 노출되지 않고도 핫 프레스 외부에서 차압으로 존재할 수 있도록 합니다. 진공 백은 또한 부품에 다양한 정도의 진공을 적용하는 데 사용됩니다.
XVIII. 열 바인더 및 열 램프
일반적인 온보드 가열 방법에는 저항 열 담요, 적외선 열 램프 및 열풍 장치가 포함됩니다. 모든 가열 장치는 올바른 양의 열을 적용할 수 있도록 어떤 식으로든 제어되어야 합니다. 이는 제어된 가열 및 냉각 속도가 종종 지정되는 프리프레그 및 접착제를 사용하는 수리에 특히 중요합니다.
XIX. 열 커넥터
열 커넥터는 수리 구역의 온도 피드백을 기반으로 가열을 자동으로 제어하는 휴대용 장치입니다. 열 바인더에는 진공 백의 진공 장비를 공급하고 모니터링하는 진공 펌프도 있습니다. 열 바인더는 수리 근처에 배치된 열전대를 사용하여 경화 주기를 제어합니다. 일부 수리에는 최대 10개의 열전대가 필요합니다. 최신 열 본더는 다양한 유형의 경화 프로그램을 실행할 수 있으며 경화 주기 데이터를 인쇄하거나 컴퓨터에 업로드할 수 있습니다. 이는 그림 40에 나와 있습니다.
그림 40: 핫링킹 장비
XX. 히터 담요
열 담요는 유연한 히터입니다. 두 겹의 실리콘 고무로 만들어졌고 두 겹 사이에 금속 저항 히터가 있습니다. 열 담요는 항공기 유지 관리를 위한 열을 제공하는 일반적인 방법입니다. 열 담요는 수동으로 제어할 수 있지만 일반적으로 열 바인더와 함께 사용됩니다. 열은 전도를 통해 담요에서 전달됩니다. 따라서 열 담요는 부품과 일치해야 하며 100% 접촉해야 하며, 이는 일반적으로 진공 백 압력으로 달성됩니다. 그림 41과 같이 표시됩니다.
그림 41: 핫 블랭킷
XXI. 히트 램프
진공 백을 사용하지 않으면 적외선 열 램프를 사용하여 고온에서 복합재를 경화할 수 있습니다. 그러나 경화 온도가 화씨 150도를 초과하거나 면적이 2제곱피트를 초과하면 일반적으로 효과가 없습니다. 또한 램프로 열을 제어하기 어렵고 램프는 매우 빠르게 높은 표면 온도를 생성하는 경향이 있습니다. 열 램프는 온도 조절 장치로 제어하는 경우 크거나 불규칙한 표면에 경화 열을 가하는 데 사용할 수 있습니다. 열 바인더를 사용하여 열 램프를 제어할 수 있습니다.
XII. 열풍 시스템
열풍 시스템은 복합 수리를 경화하는 데 사용할 수 있으며 주로 소규모 수리 및 건조 수리 영역에 국한됩니다. 진공 포장이 완료되면 열 발생기가 수리 영역 주위에 설치된 단열 인클로저에 직접 열풍을 공급합니다. 열풍은 균일한 온도 상승으로 수리를 둘러싸고 있습니다.
계속됩니다
출처 "Composites Frontier" 공개 웹사이트