一种层压板复合材料结构分层损伤修复方法与流程

本发明涉及航空产品维修技术领域，具体的说是一种层压板复合材料结构分层损伤修复方法。

背景技术：

基于复合材料高比强度、比刚度，可设计性强等优点，以及20世纪80年代以来的复合材料设计、制造技术的快速发展，复合材料在航空领域的应用越来越广泛，实现了从口盖、整流罩等非主承力结构向外翼壁板等主承力结构的过渡。而其主承力结构多为层压板复合材料结构，从国内外使用情况来看，层压板复合材料结构多为分层缺陷和损伤，目前主要采取胶接贴补法、挖补法，以及机械连接修理法进行修理，但部分结构区域的分层损伤(口框边缘等)，以及楔形或特殊外形的结构分层损伤，无法采取常规性的胶接或机械连接修理法进行修理，需要研究采用新的修复方法来解决该问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种层压板复合材料结构分层损伤修复方法。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：

一种层压板复合材料结构分层损伤修复方法，包括以下方法步骤：

步骤一：通过超声波检测确定分层损伤区域，并用标记笔示出修理区域，同时做好损伤周边区域的防护，对修理区域进行清洁和除尘，在层压板复合材料结构上画出各参考线位置，并标出紧固件孔位置；

步骤二：制作复合材料特制补片，由3420玻璃布层压板材料制成，垫片与层压板复合材料结构的贴合面按复合材料结构的外形制作，保证连接面的贴合；

步骤三：根据标出的紧固件孔的位置，采取分级钻制的方法，先在特制补片上制出紧固件安装孔，随后在复合材料原结构上钻制相应的紧固件孔，最后将特制补片与复合材料原结构铰孔至规定尺寸；

步骤四：安装特制补片，为保证特制补片与复合材料原结构的无间隙安装，在贴合面处涂J-190专用填料，消除特制补片与修复结构间的间隙，避免装配应力；涂H01-101H漆安装钛合金螺栓；对修理区50mm范围内进行超声波检测，以确定修理区域未产生新的分层等损伤。

所述步骤三中，制孔时，钻头直径为Φ3mm即较小时，宜选用20000转/min的较高转速风钻，当钻头直径为5mm时，转速亦控制在4000转/min，同时锪窝应尽量采取高转速风钻，铰孔转速宜控制在500～1000转/min。

所述步骤三中，铰孔时，需要铰制的孔在钻孔时需要留有0.15mm～0.4mm的余量；将相应直径的硬质合金铰刀装在风钻上，按照每级铰削量0.1mm将孔逐级铰至目标尺寸。

铰孔时保证铰刀与孔的垂直度，不允许出现大于2°的倾斜。

本发明选择使用特制复合材料的补片，解决了补片材料与T300/QY8911双马树脂基碳纤维复合材料层压板结构之间材料不同导致的电化腐蚀的问题；通过在补片与复合材料结构之间增加特制填料，确保补片的无应力安装。选择的填料工艺上压实容易，同时具有一定强度，能传递载荷。稳定性好，不会与复合材料原结构以及补片材料产生化学反应；采取分级制孔的方法，即：钻底孔—锪窝—扩孔—精铰孔，采用分步钻孔的工艺，减少钻孔过程中吃刀量，减小缺陷的产生保证孔径质量，避免孔边出现分层、劈裂等损伤。

本发明的有益效果是：

本发明设计特制的复合材料层板补片，采取机械连接相结合的修理方法，有效解决了层压板复合材料结构分层损伤，尤其是无法采取胶接修理以及普通机械连接修理的口框边缘分层故障修复问题，实施修复后，经飞行使用验证，分层未再扩展。同时修复工艺简单，缩减了修复周期，节约了成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的使用时的结构安装示意图；

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，对本发明做进一步说明，以方便技术人员理解。

如图1至图2所示，一种层压板复合材料结构分层损伤修复方法，包括以下方法步骤：

步骤一：通过超声波检测确定分层损伤区域2，并用标记笔示出修理区域，同时做好损伤周边区域的防护，对修理区域进行清洁和除尘，在层压板复合材料结构1上画出各参考线位置，并标出紧固件孔位置；

步骤二：制作复合材料的特制补片3，由3420玻璃布层压板材料制成，垫片7与层压板复合材料结构1的贴合面按复合材料结构的外形制作，保证连接面的贴合；

步骤三：根据标出的紧固件孔的位置，采取分级钻制的方法，先在特制补片上制出紧固件安装孔，随后在复合材料原结构上钻制相应的紧固件孔，最后将特制补片与复合材料原结构铰孔至规定尺寸；

步骤四：安装特制补片3，为保证特制补片与复合材料原结构的无间隙安装，在贴合面处涂J-190专用填料4；涂H01-101H漆安装钛合金螺栓5和钛合金螺母6；对修理区50mm范围内进行超声波检测，以确定修理区域未产生新的分层等损伤。

所述步骤三中，制孔时，钻头直径为Φ3mm即较小时，宜选用20000转/min的较高转速风钻，当钻头直径为5mm时，转速亦控制在4000转/min，同时锪窝应尽量采取高转速风钻，铰孔转速宜控制在500～1000转/min。

所述步骤三中，铰孔时，需要铰制的孔在钻孔时需要留有0.15mm～0.4mm的余量；将相应直径的硬质合金铰刀装在风钻上，按照每级铰削量0.1mm将孔逐级铰至目标尺寸。

铰孔时保证铰刀与孔的垂直度，不允许出现大于2°的倾斜。

本发明选择使用特制复合材料的补片，解决了补片材料与T300/QY8911双马树脂基碳纤维复合材料层压板结构之间材料不同导致的电化腐蚀的问题；通过在补片与复合材料结构之间增加特制填料，确保补片的无应力安装。选择的填料工艺上压实容易，同时具有一定强度，能传递载荷。稳定性好，不会与复合材料原结构以及补片材料产生化学反应；采取分级制孔的方法，即：钻底孔—锪窝—扩孔—精铰孔，保证孔径质量，避免孔边出现分层、劈裂等损伤。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。