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德国航宇中心开发纤维增强塑料修理新概念
2015-07-20

【据美国《复合材料世界》杂志2015年6月12日报道】德国航宇中心(DLR)开发了一种用于修理纤维增强聚合物(FRP)的新概念,旨在避免FRP零件提前报废,减少生产中的浪费。由于FRP零件复杂且昂贵,修理过程一般都费时且费钱。飞机机身中的大型结构设计寿命可达30年。如果发生损坏,通常不得不移除它们进行修理或完全更换。

如果是金属结构,损坏的地方可以切除然后把新材料铆接进去。FRP制造的零件需要更复杂的修理工艺。由于纤维要承载而且使结构粘结和具有弹性,我们无法简单地原位钻孔和铆接,这只能进一步损坏纤维。相反地,DLR移除损坏的材料层,用类似橡皮膏的补片替换它们。补片有相同材料制成,具有同样的纤维排列,使用热效应和压力效应粘结到周围结构。

DLR使用的修理工艺有两个特殊性。首先,损坏的材料使用激光移除。该工艺不需要任何冷却,没有夹紧力或压力作用于结构,工具磨损非常有限。第二,只加热补片和结构受损的区域。使用一个由感应加热的金属板完成这一工作,金属板与补片尺寸相同,通过制造真空而压到补片上。补片之后在高温和压力下粘结到周围结构。研究人员相信新修理方法比之前的技术有更大的灵活性。通过使用烘炉或热压罐,整个零件都被加热。加热毯、红外光或热空气系统使只加热部分机构成为可能,而且不是局限在需要修理的特定区域。

研究人员正在开发一个移动修理站以用来验证该工艺。它包括所有修理FRP结构所需的系统。除了感应加热金属板的设备,还有用于在补片上产生压力的真空泵。单个工艺可以通过笔记本由温度传感器控制。当前,对于由高性能复合材料制成的承载结构零件,“粘结”还没有在航空企业证明其修理能力。不过,这个领域有许多新的开发项目。几个公司已经表示对这个概念感兴趣,可能为工业使用做进一步开发。(中国航空工业发展研究中心 刘亚威)

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