一种复合材料层合板分层损伤的修理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及层合板修复领域，具体涉及一种复合材料层合板分层损伤的修理方法。
【背景技术】
[0002]树脂基纤维增强复合材料层合板具有高比强、高比模、各向异性、耐疲劳、耐高温、耐腐蚀和性能可设计等优势，得到工程领域的广泛应用。复合材料层合板不同单层之间依靠树脂结合，层间强度和韧性较低，尤其是抗冲击性能较差。在使用和维护过程中可能会遭受工具掉落、跑道碎石、冰雹和鸟撞等冲击，造成被冲击区域的分层损伤，并进而降低复合材料层合板的刚度和强度。
[0003]为解决复合材料层合板对分层损伤敏感的问题，措施之一是提高复合材料层合板的抗分层能力，即在制作复合材料层合板时应用缝合、三维编织、Z-pin等技术进行Z向增强。但这些增强技术都只能在复合材料固化前使用，即先将这些技术应用于预制件或预浸料，然后将预制件或预浸料固化制成复合材料，无法对已固化复合材料层合板的分层损伤部位进行增强。另外，也可以对分层损伤部位应用挖补片或贴补进行增强，及挖除分层损伤范围内的材料并用补片填补或在分层损伤区域的外侧直接添加补片。此两种方法工艺比较复杂，可靠性低，并且可能会影响结构的气动表面。因此，需要发展对复合材料层合板的分层损伤部位进行增强的新方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述问题，提供了一种复合材料层合板分层损伤的修理方法，对复合材料层合板面内性能影响较小，并且可提高复合材料层合板的层间强度和韧性。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]—种复合材料层合板分层损伤的修理方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0007]步骤一，使用无损检测工具测得复合材料层合板内部的分层损伤位置及其范围和程度；
[0008]步骤二，在复合材料层合板的分层损伤区域及其周围加工若干小孔；
[0009]步骤三，将浸有胶黏剂的缝线依次穿入各小孔中并拽紧；
[0010]步骤四，固化胶黏剂，使得缝线与其周围的复合材料粘结为一体。
[0011]其中，所述分层损伤位置在复合材料层合板的厚度方向上可以为一处或多处，所述多处分层损伤的范围可以为相同或不同。
[0012]其中，所述步骤二采用高能且生热较少的激光器加工小孔。
[0013]其中，所述步骤二中加工的小孔直径为0.1-1毫米。
[0014]其中，所述步骤二中加工的若干小孔在同一块复合材料层合板上为互相平行分布或呈一定角度分布，且为规则排布或不规则排布。
[0015]其中，所述步骤三中采用的缝线的材料为尼龙、化纤、玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维。
[0016]其中，所述步骤四中的固化胶黏剂，根据胶黏剂的固化要求在室温下或采用局部加热方法完成固化。
[0017]本发明的有益效果为:提出一种对复合材料层合板分层损伤进行修理增强的新型方法，采用本修理方法，所加工小孔直径较小，较少切断纤维，对复合材料层合板面内性能影响较小，并且可提高复合材料层合板的抗分层能力，有效解决对复合材料层合板分层损伤进行修理增强的问题，推动复合材料的更广泛应用。
【附图说明】
[0018]图1为复合材料层合板的分层损伤示意图；
[0019]图2为复合材料层合板的分层损伤正视图；
[0020]图3为在复合材料层合板分层损伤部位及其周围钻孔的示意图；
[0021]图4为应用缝线对复合材料层合板分层损伤进行修理增强的示意图；
[0022]图5为图4的截面图；
[0023]其中，1-复合材料层合板，2-分层损伤位置，3-小孔，4-缝线。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
[0025]—种复合材料层合板分层损伤的修理方法，所述复合材料可以是固性复合材料或热塑性复合材料，修理步骤具体如下:
[0026]首先，使用超声扫描仪等无损检测工具测得复合材料层合板I内部的分层损伤位置2及其范围，如图1和图2所示。其中，分层损伤位置2在复合材料层合板I的厚度方向上可以为一处或多处，而且多处分层损伤的范围可以为相同或不同。
[0027]其次，在复合材料层合板I的分层损伤位置2及其周围加工若干直径为0.1-1毫米的小孔3，小孔3在同一块复合材料层合板I上可以互相平行分布或呈一定角度分布，且可以为规则排布或不规则排布，如图3所示。小孔3的加工采用高能且生热较少的激光器，如TruMicro 5050等激光器，该类激光器平均功率高、光束质量优异并且生热较少，制孔部位的复合材料不会被烧蚀。
[0028]再次，将浸有胶黏剂的缝线4依次穿入各小孔3中并拽紧，如图4和图5所示。这里使用的缝线4的材料可以为尼龙、化纤、玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维等。
[0029]最后，根据所使用的胶黏剂的固化要求完成胶黏剂固化，在室温下完成固化，或者采用电热毯或微波加热等局部加热方法完成固化，最终使得缝线4与其周围的复合材料粘结为一体。
[0030]采用本方法对复合材料层合板的分层损伤位置进行修理，所加工小孔直径较小，较少切断纤维，对复合材料层合板面内性能影响较小，并且可提高复合材料层合板的层间强度和韧性，有效解决对复合材料层合板分层损伤进行修理增强的问题，提高复合材料层合板的修复效果，推动复合材料的更广泛应用。
【主权项】
1.一种复合材料层合板分层损伤的修理方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一，使用无损检测工具测得复合材料层合板内部的分层损伤位置及其范围和程度； 步骤二，在复合材料层合板的分层损伤区域及其周围加工若干小孔； 步骤三，将浸有胶黏剂的缝线依次穿入各小孔中并拽紧； 步骤四，固化胶黏剂，使得缝线与其周围的复合材料粘结为一体。2.根据权利要求1所述的一种复合材料层合板分层损伤的修理方法，其特征在于，所述分层损伤在复合材料层合板的厚度方向上可以为一处或多处，所述不同分层损伤的范围和程度可不同。3.根据权利要求1所述的一种复合材料层合板分层损伤的修理方法，其特征在于，所述步骤二采用高能且生热较少的激光器加工小孔。4.根据权利要求1所述的一种复合材料层合板分层损伤的修理方法，其特征在于，所述步骤二中加工的小孔直径为0.1-1毫米。5.根据权利要求1所述的一种复合材料层合板分层损伤的修理方法，其特征在于，所述步骤二中加工的若干小孔在同一块复合材料层合板上为互相平行分布或呈一定角度分布，且为规则排布或不规则排布。6.根据权利要求1所述的一种复合材料层合板分层损伤的修理方法，其特征在于，所述步骤三中采用的缝线的材料为尼龙、化纤、玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维。7.根据权利要求1所述的一种复合材料层合板分层损伤的修理方法，其特征在于，所述步骤四中的固化胶黏剂，根据所用胶黏剂的固化要求，在室温下或采用局部加热方法完成固化。
【专利摘要】本发明涉及一种复合材料层合板分层损伤的修理方法，属于层合板修复领域。一种复合材料层合板分层损伤的修理方法，首先在复合材料层合板分层损伤区域及其周围加工若干小孔；接着将浸有胶黏剂的缝线依次穿入各小孔中并拽紧；最后固化胶黏剂，使得缝线与其周围的复合材料粘结为一体。采用本发明所述的修理方法，所加工小孔直径较小，较少切断纤维，对复合材料层合板面内性能影响较低，并且缝线的存在及其与周围复合材料的粘结可大大提高层合板抗分层能力，有效解决对复合材料层合板分层损伤进行增强的问题，提高复合材料层合板的修复效果，推动复合材料的更广泛应用。
【IPC分类】B29C73/24, B29C73/02, B29C73/26
【公开号】CN105216347
【申请号】CN201510648192
【发明人】刘龙权
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月9日