一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及層合板修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板具有高比強(qiáng)、高比模、各向異性、耐疲勞、耐高溫、耐腐蝕和性能可設(shè)計(jì)等優(yōu)勢，得到工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。復(fù)合材料層合板不同單層之間依靠樹脂結(jié)合，層間強(qiáng)度和韌性較低，尤其是抗沖擊性能較差。在使用和維護(hù)過程中可能會(huì)遭受工具掉落、跑道碎石、冰雹和鳥撞等沖擊，造成被沖擊區(qū)域的分層損傷，并進(jìn)而降低復(fù)合材料層合板的剛度和強(qiáng)度。
[0003]為解決復(fù)合材料層合板對(duì)分層損傷敏感的問題，措施之一是提高復(fù)合材料層合板的抗分層能力，即在制作復(fù)合材料層合板時(shí)應(yīng)用縫合、三維編織、Z-pin等技術(shù)進(jìn)行Z向增強(qiáng)。但這些增強(qiáng)技術(shù)都只能在復(fù)合材料固化前使用，即先將這些技術(shù)應(yīng)用于預(yù)制件或預(yù)浸料，然后將預(yù)制件或預(yù)浸料固化制成復(fù)合材料，無法對(duì)已固化復(fù)合材料層合板的分層損傷部位進(jìn)行增強(qiáng)。另外，也可以對(duì)分層損傷部位應(yīng)用挖補(bǔ)片或貼補(bǔ)進(jìn)行增強(qiáng)，及挖除分層損傷范圍內(nèi)的材料并用補(bǔ)片填補(bǔ)或在分層損傷區(qū)域的外側(cè)直接添加補(bǔ)片。此兩種方法工藝比較復(fù)雜，可靠性低，并且可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)表面。因此，需要發(fā)展對(duì)復(fù)合材料層合板的分層損傷部位進(jìn)行增強(qiáng)的新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問題，提供了一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，對(duì)復(fù)合材料層合板面內(nèi)性能影響較小，并且可提高復(fù)合材料層合板的層間強(qiáng)度和韌性。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0007]步驟一，使用無損檢測工具測得復(fù)合材料層合板內(nèi)部的分層損傷位置及其范圍和程度；
[0008]步驟二，在復(fù)合材料層合板的分層損傷區(qū)域及其周圍加工若干小孔；
[0009]步驟三，將浸有膠黏劑的縫線依次穿入各小孔中并拽緊；
[0010]步驟四，固化膠黏劑，使得縫線與其周圍的復(fù)合材料粘結(jié)為一體。
[0011]其中，所述分層損傷位置在復(fù)合材料層合板的厚度方向上可以為一處或多處，所述多處分層損傷的范圍可以為相同或不同。
[0012]其中，所述步驟二采用高能且生熱較少的激光器加工小孔。
[0013]其中，所述步驟二中加工的小孔直徑為0.1-1毫米。
[0014]其中，所述步驟二中加工的若干小孔在同一塊復(fù)合材料層合板上為互相平行分布或呈一定角度分布，且為規(guī)則排布或不規(guī)則排布。
[0015]其中，所述步驟三中采用的縫線的材料為尼龍、化纖、玻璃纖維、碳纖維或芳綸纖維。
[0016]其中，所述步驟四中的固化膠黏劑，根據(jù)膠黏劑的固化要求在室溫下或采用局部加熱方法完成固化。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:提出一種對(duì)復(fù)合材料層合板分層損傷進(jìn)行修理增強(qiáng)的新型方法，采用本修理方法，所加工小孔直徑較小，較少切斷纖維，對(duì)復(fù)合材料層合板面內(nèi)性能影響較小，并且可提高復(fù)合材料層合板的抗分層能力，有效解決對(duì)復(fù)合材料層合板分層損傷進(jìn)行修理增強(qiáng)的問題，推動(dòng)復(fù)合材料的更廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0018]圖1為復(fù)合材料層合板的分層損傷示意圖；
[0019]圖2為復(fù)合材料層合板的分層損傷正視圖；
[0020]圖3為在復(fù)合材料層合板分層損傷部位及其周圍鉆孔的示意圖；
[0021]圖4為應(yīng)用縫線對(duì)復(fù)合材料層合板分層損傷進(jìn)行修理增強(qiáng)的示意圖；
[0022]圖5為圖4的截面圖；
[0023]其中，1-復(fù)合材料層合板，2-分層損傷位置，3-小孔，4-縫線。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0025]—種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，所述復(fù)合材料可以是固性復(fù)合材料或熱塑性復(fù)合材料，修理步驟具體如下:
[0026]首先，使用超聲掃描儀等無損檢測工具測得復(fù)合材料層合板I內(nèi)部的分層損傷位置2及其范圍，如圖1和圖2所示。其中，分層損傷位置2在復(fù)合材料層合板I的厚度方向上可以為一處或多處，而且多處分層損傷的范圍可以為相同或不同。
[0027]其次，在復(fù)合材料層合板I的分層損傷位置2及其周圍加工若干直徑為0.1-1毫米的小孔3，小孔3在同一塊復(fù)合材料層合板I上可以互相平行分布或呈一定角度分布，且可以為規(guī)則排布或不規(guī)則排布，如圖3所示。小孔3的加工采用高能且生熱較少的激光器，如TruMicro 5050等激光器，該類激光器平均功率高、光束質(zhì)量優(yōu)異并且生熱較少，制孔部位的復(fù)合材料不會(huì)被燒蝕。
[0028]再次，將浸有膠黏劑的縫線4依次穿入各小孔3中并拽緊，如圖4和圖5所示。這里使用的縫線4的材料可以為尼龍、化纖、玻璃纖維、碳纖維或芳綸纖維等。
[0029]最后，根據(jù)所使用的膠黏劑的固化要求完成膠黏劑固化，在室溫下完成固化，或者采用電熱毯或微波加熱等局部加熱方法完成固化，最終使得縫線4與其周圍的復(fù)合材料粘結(jié)為一體。
[0030]采用本方法對(duì)復(fù)合材料層合板的分層損傷位置進(jìn)行修理，所加工小孔直徑較小，較少切斷纖維，對(duì)復(fù)合材料層合板面內(nèi)性能影響較小，并且可提高復(fù)合材料層合板的層間強(qiáng)度和韌性，有效解決對(duì)復(fù)合材料層合板分層損傷進(jìn)行修理增強(qiáng)的問題，提高復(fù)合材料層合板的修復(fù)效果，推動(dòng)復(fù)合材料的更廣泛應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一，使用無損檢測工具測得復(fù)合材料層合板內(nèi)部的分層損傷位置及其范圍和程度； 步驟二，在復(fù)合材料層合板的分層損傷區(qū)域及其周圍加工若干小孔； 步驟三，將浸有膠黏劑的縫線依次穿入各小孔中并拽緊； 步驟四，固化膠黏劑，使得縫線與其周圍的復(fù)合材料粘結(jié)為一體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，其特征在于，所述分層損傷在復(fù)合材料層合板的厚度方向上可以為一處或多處，所述不同分層損傷的范圍和程度可不同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，其特征在于，所述步驟二采用高能且生熱較少的激光器加工小孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，其特征在于，所述步驟二中加工的小孔直徑為0.1-1毫米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，其特征在于，所述步驟二中加工的若干小孔在同一塊復(fù)合材料層合板上為互相平行分布或呈一定角度分布，且為規(guī)則排布或不規(guī)則排布。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，其特征在于，所述步驟三中采用的縫線的材料為尼龍、化纖、玻璃纖維、碳纖維或芳綸纖維。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，其特征在于，所述步驟四中的固化膠黏劑，根據(jù)所用膠黏劑的固化要求，在室溫下或采用局部加熱方法完成固化。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，屬于層合板修復(fù)領(lǐng)域。一種復(fù)合材料層合板分層損傷的修理方法，首先在復(fù)合材料層合板分層損傷區(qū)域及其周圍加工若干小孔；接著將浸有膠黏劑的縫線依次穿入各小孔中并拽緊；最后固化膠黏劑，使得縫線與其周圍的復(fù)合材料粘結(jié)為一體。采用本發(fā)明所述的修理方法，所加工小孔直徑較小，較少切斷纖維，對(duì)復(fù)合材料層合板面內(nèi)性能影響較低，并且縫線的存在及其與周圍復(fù)合材料的粘結(jié)可大大提高層合板抗分層能力，有效解決對(duì)復(fù)合材料層合板分層損傷進(jìn)行增強(qiáng)的問題，提高復(fù)合材料層合板的修復(fù)效果，推動(dòng)復(fù)合材料的更廣泛應(yīng)用。
【IPC分類】B29C73/24, B29C73/02, B29C73/26
【公開號(hào)】CN105216347
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510648192
【發(fā)明人】劉龍權(quán)
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月9日