I. Herramientas manuales
Tanto las fibras preimpregnadas como las secas se pueden cortar con herramientas manuales como tijeras, cortadores de pizza y cuchillos. Los materiales fabricados con Kevlar son más difíciles de cortar que las fibras de vidrio o de carbono y las herramientas se desgastan más rápidamente. Se utilizan un raspador de goma y un cepillo para impregnar la fibra seca con la capa húmeda de resina. Se utilizaron marcadores, reglas y una plantilla circular para crear el diseño de la restauración. Esto se muestra en la Figura 31.
Figura 31: Herramientas de laminación manual para laminados-
II. Herramientas accionadas por aire-
Para los compuestos se utilizan herramientas eléctricas accionadas por aire-, como motores de perforación, fresadoras y amoladoras. No se recomiendan los motores eléctricos ya que la fibra de carbono es un material conductor y puede provocar cortocircuitos. Si se utilizan herramientas eléctricas, deben ser del tipo completamente cerrado. Como se muestra en la Figura 32.
Figura 32: Herramientas neumáticas para reparaciones de composites
III. Placa de película para neumáticos
Generalmente se utiliza una placa de revestimiento de aluminio para soportar la pieza durante el proceso de curado. Se aplica un agente desmoldeante, o película de separación, al encofrado para que la pieza no se adhiera al encofrado. También se utilizan paneles con revestimiento fino en la parte superior de la reparación cuando se utiliza un aglutinante térmico. La lámina revestida proporciona un área calentada de manera más uniforme, que termina con un laminado compuesto más suave.
IV. Herramientas y moldes de soporte
Algunas reparaciones requieren herramientas para soportar la pieza o mantener el perfil de la superficie durante el curado. Se puede utilizar una variedad de materiales para fabricar estas herramientas. El tipo de material depende del tipo de reparación, la temperatura de curado y si se trata de una herramienta temporal o permanente. El curado en horno y tanque de prensa caliente requiere herramientas de soporte debido a las altas temperaturas de curado. Si no se utilizan herramientas de soporte, la pieza se deformará. Hay muchos tipos de materiales de herramientas disponibles. Algunos se moldean según el perfil de una pieza específica y otros se utilizan como soportes rígidos para sujetar el perfil durante el curado. El yeso es un material económico y conveniente para contornear. Se puede rellenar con fibra de vidrio, cáñamo u otros materiales. El yeso no es muy duradero, pero puede usarse como herramienta temporal. Generalmente se aplica una capa de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio a la superficie lateral de la herramienta para mejorar la calidad del acabado.
Las resinas de moldeo se utilizan para impregnar fibra de vidrio, fibra de carbono u otros materiales de refuerzo para fabricar herramientas permanentes. Las piezas complejas se fabrican a partir de placas de molde de metal o de alta-temperatura y se mecanizan en equipos CNC de 5 ejes para crear herramientas básicas que se pueden utilizar para fabricar piezas de aviones. Esto se muestra en la figura 33/34..
Figura 33: Equipo de fabricación de moldes y herramientas CNC de 5 ejes
Figura 34: Molde de la unidad de entrada de aire
V. Materiales para envasar al vacío
La reparación de componentes compuestos de aeronaves se suele realizar mediante la técnica de presurización con bolsa de vacío. Se sella una bolsa de plástico alrededor del área de reparación. Luego se bombea aire fuera de la bolsa para que las capas de reparación se junten y no quede aire entre ellas. La presión atmosférica crea una unión fuerte y segura durante el proceso de reparación.
Hay varios materiales de proceso disponibles para su uso en bolsas de vacío. Estos materiales no forman parte de la reparación y se desechan al final del proceso de reparación.
VI. Agentes de liberación
Un agente desmoldante, también conocido como agente desmoldante de herramienta de película, permite retirar fácilmente la pieza curada del molde o de la placa del neumático.
VII. Placa de separación
La capa separadora crea un camino para que el aire y los volátiles escapen de la reparación. El exceso de resina se recoge en un separador. El material separador puede consistir en una capa de fibra de vidrio, poliéster no tejido o también puede ser un material recubierto de Teflón (Teflon)® perforado. El Manual de Reparación Estructural (SRM) describe qué tipo y cuántas capas de separación se requieren. Generalmente, cuanto más grueso es el laminado, más capas se necesitan.
VIII. Laminados de superficie
Los laminados de superficie se utilizan normalmente para crear una superficie limpia con fines de unión. Con la pieza reparada se cura una fina capa de fibra de vidrio. Justo antes de que la pieza se una a otra estructura, se retira la capa de piel. La capa de piel se elimina fácilmente y deja una superficie limpia para la unión. Las capas superficiales se fabrican con poliéster, nailon, etileno propileno fluorado (FEP) o fibra de vidrio recubierta. Si se sobrecalientan, puede resultar difícil quitarlos. Algunas pieles recubiertas pueden dejar contaminación indeseable en la superficie. El material decapado preferido es el poliéster, que puede curarse con calor para eliminar la contracción.
IX. Cinta adhesiva
La cinta para sellar bolsas de vacío, también conocida como cinta adhesiva, se utiliza para sellar bolsas de vacío a piezas o herramientas. Siempre verifique la clasificación de temperatura de la cinta adhesiva antes de aplicarla para asegurarse de que está utilizando la cinta adhesiva con la clasificación de temperatura adecuada.
X. Película de liberación porosa
La película antiadherente porosa se utiliza para permitir el paso del aire y la volatilidad en la reparación, lo que evita que la capa antiadherente se adhiera a la pieza o reparación. Hay disponibles diferentes tamaños de orificios y espaciamientos entre orificios según el volumen de descarga requerido.
XI. Membrana de separación de sólidos
El uso de una película separadora sólida evita que la capa preimpregnada o húmeda se adhiera a la superficie de trabajo o a la placa de revestimiento. Si se utiliza una película de separación sólida, también evita que la resina se escape y dañe la manta térmica o la placa de recubrimiento.
XII. Materiales permeables al aire-
El material respirable descrito se utiliza para proporcionar un camino para que el aire salga de la bolsa de la aspiradora. El material respirable debe estar en contacto con el separador. Normalmente, la fibra de poliéster se utiliza en pesos de 4 oz. o 10 onzas. 4 onzas. se utiliza para aplicaciones por debajo de 50 libras por pulgada cuadrada (psi) y 10 oz. se utiliza para 50 - 100 psi.
XIII. Bolsas de vacío
Los materiales de las bolsas de vacío proporcionan una capa resistente entre la reparación y el aire.
Los materiales para bolsas de vacío están disponibles en una variedad de temperaturas nominales, así que asegúrese de que el material utilizado para la reparación pueda soportar las temperaturas de curado. La mayoría de los materiales de las bolsas de aspiradora son de un solo-uso, pero las hechas de caucho de silicona flexible son reutilizables. Se hacen dos pequeños cortes en el material de la bolsa para permitir la instalación de la válvula de la sonda de vacío. Las bolsas de vacío no son muy flexibles y, si quieres adaptarlas a formas complejas, debes hacer capas en la bolsa. A veces se utilizan bolsas tipo sobre, pero la desventaja de este método es que la presión del vacío puede aplastar las piezas. Las bolsas reutilizables fabricadas con caucho de silicona son más flexibles. Algunos tienen-mantas térmicas integradas que simplifican la tarea de embolsar. Esto se muestra en las figuras 35/36/37.
Figura 35: Materiales de embalaje
Figura 36: Bolsas para piezas complejas
Figura 37: Bolsas de vacío autosellantes para elementos calefactores
XIV. Equipo de vacío
Las bombas de vacío se utilizan para extraer aire y volátiles de la bolsa de vacío para fabricar laminados fijos a presión atmosférica. En los talleres de reparación se utilizan bombas de vacío especializadas. Para la reparación de aviones se pueden utilizar bombas de vacío móviles. La mayoría de los adhesivos de unión en caliente tienen una-bomba de vacío incorporada. Se utilizan mangueras de aire especiales como líneas de vacío porque las mangueras de aire comunes pueden aplanarse durante el vacío. Las líneas de vacío utilizadas en hornos o autoclaves deben poder soportar las altas temperaturas en la unidad de calentamiento. A veces se utilizan reguladores de presión de vacío para reducir la presión de vacío durante el ensacado.
XV. Mesa de compactación al vacío
Una mesa de compactación al vacío es una herramienta útil para romper laminados compuestos multi-capas. La mesa de compactación es esencialmente una bolsa de vacío reutilizable que consta de una mesa de metal con una tapa con bisagras. La tapa incluye un marco resistente, una membrana flexible y un sello de vacío. La capa de reparación se coloca sobre la superficie de la mesa y se sella debajo de la tapa con una aspiradora para eliminar el aire atrapado. Algunas de las mesas compactadas fueron sometidas a calor, pero la mayoría no.
XVI. Horno
Los composites se pueden curar en un horno utilizando una variedad de métodos de aplicación de presión. Por lo general, se usa una camisa de vacío para eliminar los volátiles y el aire atrapado y se cura usando presión atmosférica, como se muestra en la Figura 38. Otro método de aplicación de presión para el curado en horno es el uso de envoltura retráctil o cinta retráctil. El horno cura el sistema de material utilizando aire caliente que circula a altas velocidades. Las temperaturas típicas de curado en horno son 250 grados F (121 grados) y 350 grados F (176,67 grados). El horno tiene un sensor de temperatura que envía datos de temperatura al controlador del horno. La temperatura del horno puede diferir de la temperatura real de la pieza dependiendo de la ubicación del sensor del horno y la posición de la pieza en el horno.
Figura 37: Horno de curado de doble-puerta
La masa térmica de la pieza dentro del horno suele ser mayor que la masa térmica del horno circundante, y la temperatura de la pieza estará retrasada con respecto a la temperatura del horno en una cantidad significativa durante el proceso de calentamiento. Para manejar estas diferencias, se deben colocar al menos dos termopares (químicos) en la pieza y conectarlos a un dispositivo sensor de temperatura (registrador gráfico separado, carpeta térmica, etc.) ubicado fuera del horno. Algunos controladores de hornos pueden controlarse mediante un termopar (químico) colocado en la pieza de reparación.
XVII. Tanques de prensa caliente
Los sistemas de tanque de prensado en caliente permiten que se produzcan reacciones químicas complejas dentro de un recipiente a presión para tratar una amplia variedad de materiales en función de distribuciones de tiempo, temperatura y presión específicas. Como se muestra en la Figura 39, las variaciones en materiales y procesos aumentan las condiciones operativas de los tanques de prensado en caliente de alta-temperatura de 120 grados (250 grados F) y 275 kPa (40 psi) a más de 760 grados (1400 grados F) y 69 000 kPa (10 000 psi). Los tanques de prensado en caliente de alta-temperatura que funcionan a temperaturas y presiones más bajas pueden presurizarse con aire, pero si se requieren temperaturas y presiones más altas para el ciclo de curado, se debe usar una mezcla de aire y nitrógeno en una proporción de 50/50 o 100% de nitrógeno para reducir la incidencia de incendios en tanques de prensado en caliente a alta-temperatura.
Figura 39: Tanque de prensado en caliente de alta temperatura
Los componentes principales de un sistema de autoclave son: un recipiente para mantener la presión, una fuente para calentar la corriente de gas y hacerla circular uniformemente dentro del recipiente, un subsistema para aplicar vacío a las piezas cubiertas por la bolsa de vacío, un subsistema para controlar los parámetros operativos y un subsistema para cargar los moldes en el autoclave. Los autoclaves modernos están controlados por computadoras que permiten al operador programar y monitorear todo tipo de ciclos de curado. La forma más precisa de controlar el ciclo de curado es controlar el controlador del tanque de prensado en caliente con termopares colocados en la pieza real.
La mayoría de las piezas procesadas en el tanque de prensado en caliente se cubren con una bolsa de vacío que se utiliza principalmente para compactar el laminado y proporcionar un camino para la eliminación de volátiles. La bolsa de vacío permite que la pieza exista con una presión diferencial fuera de la prensa caliente sin exposición directa al ambiente de la prensa caliente. Las bolsas de vacío también se utilizan para aplicar distintos grados de vacío a las piezas.
XVIII. Aglutinantes térmicos y lámparas de calor
Los métodos típicos de calefacción a bordo- incluyen mantas térmicas resistentes, lámparas térmicas infrarrojas y dispositivos de aire caliente. Todos los dispositivos de calefacción deben controlarse de alguna manera para que se pueda aplicar la cantidad correcta de calor. Esto es particularmente importante para reparaciones que utilizan preimpregnados y adhesivos, donde a menudo se especifican velocidades controladas de calentamiento y enfriamiento.
XIX. Conectores térmicos
Un conector térmico es un dispositivo portátil que controla automáticamente la calefacción en función de la información de temperatura del área de reparación. La ligante térmica también tiene una bomba de vacío para alimentar y monitorear el equipo de vacío en la bolsa de vacío. El aglutinante térmico controla el ciclo de curado con termopares colocados cerca de la reparación. Algunas reparaciones requieren hasta 10 termopares. Los enlazadores térmicos modernos pueden ejecutar muchos tipos diferentes de programas de curado y los datos del ciclo de curado se pueden imprimir o cargar en una computadora. Esto se muestra en la Figura 40.
Figura 40: Equipo de enlace activo-
XX. mantas térmicas
Una manta térmica es un calentador flexible. Está hecho de dos capas de caucho de silicona con un calentador de resistencia metálica entre las dos capas. Las mantas térmicas son un método común para proporcionar calor para el mantenimiento de aeronaves. Las mantas térmicas se pueden controlar manualmente; sin embargo, normalmente se utilizan con un aglutinante térmico. El calor se transfiere desde la manta por conducción. Por lo tanto, la manta térmica debe adaptarse y estar en 100% de contacto con la pieza, lo que generalmente se logra mediante la presión de una bolsa de vacío. Como se muestra en la Figura 41.
Figura 41: Manta Caliente
XXI. Lámparas de calor
Se pueden utilizar lámparas de calor infrarrojas para curar compuestos a altas temperaturas si no se utilizan bolsas de vacío. Sin embargo, suelen ser ineficaces cuando las temperaturas de curado superan los 150 grados Fahrenheit o cuando el área supera los 2 pies cuadrados. También es difícil controlar el calor con una lámpara, y las lámparas tienden a producir altas temperaturas superficiales muy rápidamente. Las lámparas de calor se pueden utilizar para aplicar calor de curado a superficies grandes o irregulares si se controlan mediante un termostato. Se pueden utilizar aglutinantes térmicos para controlar la lámpara de calor.
XII. Sistemas de aire caliente
Los sistemas de aire caliente se pueden utilizar para curar reparaciones compuestas y se limitan principalmente a reparaciones pequeñas y áreas de reparación secas. Una vez completado el envasado al vacío, un generador de calor proporciona aire caliente directamente a un recinto aislado ubicado alrededor del área de reparación. El aire caliente envuelve la reparación con un aumento uniforme de temperatura.
Continuará
Fuente Sitio web público "Composites Frontier"