1 Curado de materiales compuestos.
Los ciclos de curado son ciclos de tiempo, temperatura y presión que se utilizan para curar sistemas de resina termoestable o preimpregnados. El curado de la reparación es tan importante como el curado del material de la pieza original. A diferencia de las reparaciones de metal donde el material es prefabricado, las reparaciones compuestas requieren que los técnicos fabriquen el material. Esto incluye todas las funciones de almacenamiento, procesamiento y control de calidad. El ciclo de restauración para el mantenimiento de aeronaves comienza con el almacenamiento del material. Los materiales almacenados incorrectamente comenzarán a curar antes de que puedan usarse para restauración. Se deben cumplir y documentar todos los tiempos, temperaturas y requisitos. Consulte el Manual de reparación estructural de aeronaves para determinar el ciclo de reparación correcto para la pieza a reparar.
1.1 Curado a temperatura ambiente
El curado a temperatura ambiente es más beneficioso en términos de ahorro de energía y portabilidad. Las reparaciones de capas húmedas curadas a temperatura ambiente-no restauran la resistencia o durabilidad del componente curado original a 250 ℉ (121 grados) o 350 ℉ (176,67 grados) y generalmente se usan para reparaciones de capas húmedas de fibra de vidrio-en componentes no-críticos. Las reparaciones curadas a temperatura ambiente se pueden acelerar calentando. El rendimiento máximo se logra a 150 ℉ (65,56 grados). Se puede utilizar una bolsa de vacío para consolidar el laminado y proporcionar un camino para que escapen el aire y los volátiles.
1.2 Curado a alta temperatura
Todos los preimpregnados se curan mediante ciclos de alta temperatura. Algunas reparaciones de capas húmedas utilizan ciclos de curado elevados para aumentar la resistencia de la reparación y acelerar el proceso de curado. Los hornos de curado y los adhesivos calientes utilizan bolsas de vacío para consolidar el laminado y proporcionar un camino para que escapen el aire y los volátiles. Los autoclaves utilizan vacío y presión positiva para consolidar el laminado y proporcionar un camino para que escapen el aire y los volátiles. La mayoría de los calentadores utilizan controles informáticos programables para ejecutar el ciclo de curado. El operador puede seleccionar de un menú los ciclos de curado disponibles o escribir su propio programa.
Los termopares se colocan cerca de la reparación y proporcionan información de temperatura a la unidad de calefacción. Las temperaturas de curado típicas para los compuestos son 250 ℉ (121 grados) o 350 ℉ (176,67 grados). La temperatura de una gran parte curada en un horno o autoclave puede ser diferente de la temperatura del horno o autoclave durante el ciclo de curado porque actúan como un disipador de calor. La temperatura de la pieza es más importante para un curado adecuado, por lo que se colocan termopares en la pieza para monitorear y controlar la temperatura de la pieza. Una sonda de temperatura del aire de un horno o autoclave utilizada para medir la temperatura del horno o autoclave no siempre es un dispositivo confiable para determinar la temperatura de curado de la pieza. Si la pieza o herramienta actúa como disipador de calor, la temperatura del horno y la temperatura de la pieza pueden ser muy diferentes.
El ciclo de curado a alta temperatura consta de al menos tres partes.
-Calentamiento:la unidad de calefacción se calienta a una temperatura establecida, generalmente entre 3 ℉ (-16,1 grados) y 5 ℉ (-15 grados) por minuto.
-Tenencia:la unidad de calefacción mantiene la temperatura durante un período de tiempo predeterminado.
-Enfriamiento:la unidad de calefacción se enfría a una temperatura establecida. La temperatura de enfriamiento suele ser inferior a 5 ℉ por minuto. Cuando la unidad de calefacción cae por debajo de 125 ℉, la pieza se puede desmontar. Al curar piezas con un autoclave, asegúrese de aliviar la presión en el autoclave antes de abrir la puerta. Como se muestra en la Figura 53.
Figura 53: Proceso de curado en autoclave
El proceso de curado se logra aplicando calor y presión al laminado. A medida que aumenta la temperatura, la resina comienza a ablandarse y fluir. A temperaturas más bajas, se produce muy poca reacción. Cualquier contaminante volátil, como aire o agua, se extrae del laminado con vacío durante este tiempo. El laminado se compacta aplicando presión, normalmente vacío (presión atmosférica); el autoclave aplica presión adicional, generalmente 50-100 psi. A medida que la temperatura se acerca a la temperatura de curado final, la velocidad de reacción aumenta considerablemente y la resina comienza a endurecerse en forma de gel. Mantener el curado final permite que la resina termine de curar y obtenga las propiedades estructurales deseadas.
2 Reparación de sándwich de panal compuesto
Una gran proporción de los componentes compuestos aeroespaciales actuales son estructuras tipo sándwich livianas-propensas a sufrir daños. Dado que las estructuras sándwich son estructuras unidas con paneles delgados, los daños a las estructuras sándwich generalmente se reparan mediante unión.
La reparación de estructuras alveolares tipo sándwich utiliza técnicas similares a las de los materiales de paneles más comunes, como la fibra de vidrio, la fibra de carbono y el Kevlar®. El Kevlar suele repararse con fibra de vidrio. Como se muestra en la Figura 54.
Figura 54: Reparación típica de estructuras tipo sándwich alveolar
2.1 Clasificación de daños
Las reparaciones-a corto plazo pueden cumplir con los requisitos de resistencia, pero están limitadas por el tiempo o los ciclos de vuelo. Al final de la vida útil de la reparación, la reparación debe retirarse y reemplazarse. Las reparaciones temporales pueden restaurar la resistencia requerida del componente. Sin embargo, esta reparación no restablecerá la durabilidad requerida del componente. Por tanto, tiene diferentes intervalos o métodos de inspección. Una reparación permanente es una reparación que restaura la resistencia y durabilidad requeridas del componente. La reparación tiene los mismos métodos e intervalos de inspección que el componente original.
2.2 Microdaños en los núcleos de las pilas de estructuras tipo sándwich (reparación de empaque y encapsulado)
La reparación por encapsulación se puede utilizar para reparar daños en estructuras tipo sándwich de panal de menos de 0,5 pulgadas. El material alveolar se puede dejar en su lugar o quitar y rellenar con un compuesto para macetas para restaurar algo de resistencia. Las reparaciones encapsuladas no restauran toda la resistencia de la pieza.
El compuesto de encapsulado suele ser un vidrio aislante relleno de epoxi, microesferas de plástico o fenólico, algodón, una mezcladora u otro material. El compuesto para macetas también se puede utilizar como relleno para bordes de reparación decorativa y paneles de revestimiento. El compuesto para macetas también se utiliza en paneles laminados alveolares como punto duro para pernos y tornillos. El compuesto de relleno es más pesado que el núcleo original, lo que puede afectar el equilibrio del control de vuelo. El peso de la reparación debe calcularse y compararse con los límites de peso y equilibrio del control de vuelo especificados por el SRM.
2.3 Daños en uno o ambos paneles laterales que requieren reemplazo y reparación
NOTA: Los siguientes pasos son solo de referencia y no deben considerarse directamente aplicables a todos los métodos de reparación.
Paso 1: inspeccionar en busca de daños
Los laminados delgados se pueden inspeccionar visualmente y probar por percusión para determinar daños. Los laminados más gruesos requieren-métodos NDI más detallados, como la inspección ultrasónica, como se muestra en la Figura 55. Verifique que no entre agua, aceite, combustible, suciedad u otras materias extrañas en las proximidades del daño. El agua se puede detectar con rayos X-, luz de fondo o detector de humedad.
Figura 55: Técnica de prueba de knockout
Paso 2: eliminar el agua del área dañada
Es necesario eliminar el agua del núcleo alveolar antes de poder reparar la pieza. Como se muestra en la Figura 56, si no se elimina el agua, hervirá durante el ciclo de curado a alta temperatura y el panel expandirá el núcleo, causando más daño. El agua en el núcleo alveolar también puede congelarse a bajas temperaturas en grandes altitudes, lo que puede provocar que los paneles se despeguen.
Figura 56: Método de envasado al vacío para secar piezas
Paso 3: eliminar el daño
Recorte el área dañada de la pieza hasta darle una forma suave con esquinas redondeadas o una forma redonda u ovalada. No dañe las capas, los núcleos o el material circundante que no estén dañados. Si el núcleo también está dañado, recórtelo al mismo contorno que la piel del núcleo. Como se muestra en la Figura 57.
Figura 57: Eliminación de daños en el núcleo
Paso 4: Preestablecer el área dañada
Utilice una lijadora de disco suave o una lijadora de almohadilla giratoria para lijar alrededor del daño limpio con una forma cónica uniforme. Algunos fabricantes dan una relación de conicidad, como 1:40, mientras que otros especifican una distancia de conicidad, como una superposición de 1 pulgada de la distancia de conicidad existente para cada capa. Retire el acabado exterior, incluido el revestimiento conductor, en un área al menos 1 pulgada más grande que el borde cónico. Retire toda la arena y el polvo con aire comprimido seco y una aspiradora. Limpie el área dañada con un paño limpio humedecido con solvente permitido. Como se muestra en la Figura 58.
Figura 58: Lijado del área de reparación
Paso 5: Instale el núcleo de panal (capa húmeda)
Corta el núcleo de repuesto con un cuchillo. Los tapones del núcleo deben ser del mismo tipo, grado y calidad que el núcleo original. Las celdas centrales deben orientarse en la misma dirección que el panal del material circundante. Los tapones deben recortarse a la longitud adecuada y limpiarse con un solvente y un limpiador aprobado.
Para reparaciones de capas húmedas-, corte dos capas de tela adecuada para la superficie interna de la piel no dañada. Impregna las capas de tela con resina y colócalas en el agujero. Use compuesto de infusión alrededor del núcleo y colóquelo en el agujero. Para reparaciones preimpregnadas, corte un trozo de película adhesiva para que se ajuste al orificio y use adhesivo de espuma alrededor de la obstrucción. El tapón debe tocar los lados del agujero. Alinee el núcleo central del bloqueo con el material de imprimación original. Repare el área con una bolsa de vacío y cure el núcleo de reemplazo usando un horno, autoclave o manta caliente. Las reparaciones de capas húmedas se pueden curar a temperatura ambiente hasta 150 ℉ (65,56 grados). Las reparaciones preimpregnadas deben curarse a 250 ℉ (121 grados) o 350 ℉ (176,67 grados). Normalmente, los núcleos de repuesto se curan en un ciclo separado en lugar de co-con el parche. Después del curado, la obstrucción se debe lijar a ras del área circundante. Esto se muestra en la Figura 59.
Figura 59: Reemplazo del núcleo
Paso 6: preparar e instalar capas de reparación
Consulte el manual de reparación para conocer el material de reparación correcto y la cantidad de capas necesarias para la reparación. Normalmente, instale una capa más de la instalada originalmente. Corte el grosor de la capa al tamaño y orientación correctos. El espesor de la capa de reparación debe instalarse en la misma dirección que la capa original que se está reparando. Impregne la capa con resina para reparaciones de capas húmedas-o retire el material de respaldo del preimpregnado. Las capas generalmente se colocan usando una secuencia de colocación mínima y primera colocación cónica. Como se muestra en la Figura 60.
Figura 60: Instalación de parches
Paso 7: Envasar al vacío la reparación
Una vez que el material de pavimentación esté en su lugar, utilice la instalación de una bolsa de vacío para eliminar el aire y presurice la reparación para curar. Consulte la Figura 61 para obtener instrucciones de instalación de la bolsa de la aspiradora.
Figura 61: Tratamiento de vacío
Paso 8: curar la reparación
Repare durante el ciclo de reparación deseado. Las reparaciones de pavimento húmedo se pueden curar a temperatura ambiente. La temperatura se puede elevar a 150 ℉ (65,56 grados) para acelerar el curado. Las reparaciones preimpregnadas deben curarse durante el ciclo de curado elevado. Los componentes retirados de la aeronave que se van a reparar se pueden curar en una habitación caliente, horno o autoclave, como se muestra en la Figura 62. Las mantas térmicas se utilizan para reparaciones en aeronaves.
Después del curado, retire el material encapsulado e inspeccione la reparación. La reparación debe estar libre de hoyos, ampollas y áreas de ganancia o pérdida de resina. Lije ligeramente el parche de reparación con papel de lija para obtener una superficie lisa que no dañe las fibras. Aplicar tratamiento superficial y revestimiento conductor (resistente a las ondas de luz).
Figura 62: Reparación curada
Paso 9: Inspección posterior-a la reparación
Generalmente se utiliza una inspección visual, por golpecito o ultrasónica para realizar una inspección del espesor de la reparación. Si se encuentran defectos, se retira el parche reparado. Esto se muestra en la Figura 63.
Figura 63: Verificación después de la reparación
Si el panel de control de vuelo fue reparado, realice una verificación de equilibrio y asegúrese de que el panel de control de vuelo reparado esté dentro del alcance del SRM. No hacerlo puede provocar vibraciones en el control de vuelo y comprometer la seguridad del vuelo.
Continuará
Fuente Sitio web público "Composites Frontier"