破裂的复合材料零件以及如何修复它们

不幸的是,在某些时候,您会遇到复合部件以某种方式破裂或损坏的情况。尽管如此,一切都不会丢失,本文将介绍一些有关修复破裂和损坏部件的信息。我们还介绍了一些可能会遇到的常见、特定场景,以及如何让这些部件焕然一新。最后,有一节是关于了解某个部件何时无法修复以及何时该从它继续前进。

胶衣修复

小的凝胶涂层开裂本身并不是一个严重的问题,但是这些小的凹痕会导致水分在下面的结构层中积聚,这会及时降低复合结构。在修复任何胶衣时,目标是进行防水的无缝修复。在大多数情况下,如果遵循正确的应用程序,修复区域将不会被注意到。

表面处理

用丙酮擦拭所需修复区域周围现有凝胶涂层/透明涂层的表面。这将清除表面上的任何外来污染物、蜡或污垢,它们可能会在后续步骤中导致粘合问题。

不同的维修区域可能需要使用不同的工具。一些区域,例如简单的表面裂缝,最容易用铅笔打磨机打磨掉裂缝周围现有的胶衣。在这种情况下,仔细打磨胶衣表面,不要打磨到下面的结构层。

使用随机轨道打磨机或带有 180 号砂纸的砂块打磨凝胶涂层修复区域周围的小区域,以形成均匀的表面。同样,小心只打磨掉该区域的胶衣,不要磨入结构层。打磨胶衣周围的小区域,小心只打磨/打磨掉该区域的胶衣,不要打磨到结构层中。

如果可能,使用车间吸尘器清洁打磨碎屑区域。如果不擦拭表面,请使用蘸有丙酮或异丙醇的无绒布擦拭干净,以提供干净的粘合表面。

用胶带缠绕修复周边,以包含将要应用的胶衣。这也将减少将多余的凝胶涂层涂到不需要修复的表面上的可能性。一般来说,在所有方向超出维修区域约 1-2 英寸以进行小型维修。

维修申请

将少量未混合的凝胶涂层或透明涂层倒入纸杯中。可以使用预先着色的胶衣,这通常是进行小修小补的最简单方法。如果使用透明胶衣,可以使用色调来匹配现有修复区域的颜色。一旦胶衣的颜色令人满意,向胶衣中添加催化剂。请务必根据制造商的说明或数据表使用准确数量的催化剂。使用搅拌棒混合催化剂和胶衣。(压舌板/冰棍棒)使用搅拌棒,将胶衣涂抹到破裂区域。轻轻轻敲修复区域,确保凝胶涂层内的修复区域没有气泡。如果涂的胶衣稍微多一点,就没有问题。在这种情况下,多一点总比少一点好。

修复后的胶衣/树脂表面的湿法打磨和精加工

在继续下一步之前,让凝胶涂层或树脂在一夜之间或根据制造商的规格固化或硬化。从修复区域取下遮蔽胶带。使用带有 180 号砂纸的砂磨块,将修复区域湿磨至与现有表面齐平。

注意:使用湿打磨技术比仅使用干打磨更好。如果有喷雾瓶,请装满水,然后将一两滴肥皂倒入瓶中。这将改变施加到表面的水的表面张力,并简化湿打磨过程。建议使用打磨块,以保持被打磨的区域与原始表面相切(平坦)。已知使用手工打磨技术会沿着修复表面产生不均匀的脊。

使用 180 目砂纸打磨完成后,修复区域应该仍然可以用指尖感觉到,但几乎不会被注意到。将表面擦拭干净,然后将 600 目砂纸放在打磨块上。用轻微压力打湿砂面,用木块来回移动,去除 180 目砂纸应用留下的粗糙划痕。

使用无绒布擦去打磨残留物。此时修复区域应该几乎看不见了。有几种技术可以一起使用,以实现与周围凝胶涂层的匹配表面。用更细的砂纸湿打磨会产生与现有胶衣相匹配的表面。从 800 开始,增加到 1500 / 2000 / 3000 粒度的湿打磨将使凝胶涂层表面产生高光泽。此外,使用低速缓冲器将摩擦化合物应用于表面将是修复区域以显示房间状况。最后,抛光修复区域并涂上一层蜡以保护修复。

修补旧螺丝孔

对于小于 1/4” 的孔,环氧树脂填料就足够了。对于大于 1/4” 直径孔的区域,必须使用环氧树脂和增稠剂才能完成适当的修复。所采取的步骤通常是相同的,只是不同的填料准备/混合被应用。建议使用环氧树脂填料,因为环氧树脂的收缩小于其他选择。用丙酮正确清洁表面后,使用遮蔽胶带将其粘在孔下方。如果没有任何东西阻止/堵塞填料,填料将简单地逃脱。

对于较小的孔或垂直表面:混合并准备填料,然后使用塑料刮刀涂抹在小螺丝孔上。

对于 1/4” 或更大的孔,建议使用用“cabosil”或其他精细切碎的玻璃纤维增​​稠的环氧树脂。这将加强填充环氧树脂并提供持久的修复,通常比零件本身更耐用。向环氧树脂中加入足量的增稠剂,直至其粘度约为 100 毫升,每次少量混合时要小心。似乎需要大量玻璃纤维才能实现这一目标。填料混合均匀后,使用注射器将增强填料“注入”孔中,直至与修复表面齐平。注意:轻微的溢出不是问题,因为它会在稍后的过程中被打磨掉。

作为一种选择,可以使用传统叠层技术中的类似树脂在修复后的孔上施加一层玻璃纤维。

允许树脂和修复区域根据制造商规格正确固化,并参考上述修复胶衣表面的湿打磨和精加工以完成修复。如果表面涂有凝胶涂层,请按上述方法准备,混合并使用泡沫刷涂抹凝胶涂层并固化。如果进行修复的表面是垂直的(墙壁),请在填充剂应用后在凝胶涂层修复区域放置一层透明的聚脂薄膜,以确保填充剂留在原位并均匀固化。固化后,湿砂并按上述方法完成。

破裂的复合材料零件以及如何修复它们

零件裂纹,穿过层压板

对于复合材料零件,通常最好使用叠层模具表面进行修复。它提供了一个配合面来固定零件以进行粘合,并允许在许多不同的情况下进行一般维修。然而,由于多种原因,原始模具并不总是可用的。除非“从头开始”制造零件,否则当复合材料零件出现裂纹或分层时,大多数都没有模具。即使没有原始配合面,也可以并且已经对部件分层、纤维损坏、开裂和许多其他复合材料差异进行了复合材料修复。

如果零件不是结构性的,请参考上面的凝胶/透明涂层部分,将树脂放入破裂区域,并在需要表面光洁度的情况下在零件上涂上一层表皮。

对于更广泛的维修,有许多不同的可行方法来实现结构和视觉上吸引人的复合部件。许多维修案例取决于对表面光洁度和结构完整性的需求。例如,在侧裙或引擎盖上,碳纤维部件可能会不涂漆,而是涂上一层透明涂层。这使修复过程成为一个挑战,但并不一定会使修复过程变得更加困难。事先制定计划会使世界变得不同。

首先移除需要维修的部件,此外还要移除所有安装硬件螺钉、螺母和螺栓。注意:所有硬件可能无法取下,有些是用树脂粘合或插入组件本身。如果它是机械固定的,最好从修复中删除所有变量。

注意:复合部件很锋利!当组件破裂或分层时,暴露/松散的纤维有可能刺入/切入皮肤。处理复合材料部件时,安全至关重要。处理零件时和下面的打磨操作期间,请使用防割手套。

关闭所有硬件后,需要将零件放置到其原始位置以开始维修过程。在大多数情况下,这很容易。然而,对于更薄/更长/更复杂的部件,需要一些创造力才能使部件进入正确的维修方向。

当零件就位并稳定时,将透明胶带贴在不会进行维修的一侧。这可能是零件闪亮的成品面。尽可能多地涂抹,以确保部件的裂缝不会移动,并且部件在修复层的准备和应用过程中保持在原位。这将为可能流出部件的任何树脂提供一个阻挡表面。

使用 220 目砂纸打磨修复区域,在零件的一侧最不明显或不在原始工具表面上。对于引擎盖或侧裙,这很容易。如果表面很紧,超过一个半径,而不是平坦的,请使用手工打磨技术。重要的是要小心,不要造成比修复所需更多的纤维损坏。如果有适合的平面或区域,使用轨道砂光机或直角砂光机将有助于此过程。使用砂纸,在组件允许的情况下,超出所需维修区域约 6 英寸。使用羽化技术只根据需要取出尽可能多的组件。清除零件维修表面的所有“飞边”。

用砂纸做准备会给修复区域的层一些东西来“抓住”。这也增加了修复的结合表面的表面积,从而提供对零件更好的附着力。

使用浸有丙酮的无绒布清洁准备好的表面。

使用喷雾瓶对准备好的区域进行“破水测试”。将水喷洒在零件的未准备区域。请注意,水会成珠状,这不是一个可以看到粘合的区域,但会提供失败的破水测试的样子。将水喷到准备好的区域,注意到一条清晰的线还是没有线?该零件可能已准备好应用结构层。将测试区域擦干,然后用浸有丙酮的无绒布再次擦拭。需要测量和切割补丁修复层。首先切割与所需修复区域表面轮廓相对匹配的织物,超出裂缝一英寸。(这也可以通过在表面上放置遮蔽胶带并切割遮蔽胶带来实现到所需的维修尺寸并将其取下以获得层尺寸。)一旦覆盖,将层放在另一块织物上并绘制层的轮廓 ~ 1/2”超出第一层的周长。通常,重复此过程,直到您匹配组件中开始的层数,在部件允许的情况下,每层增加 1/2”。如果零件仅用碳纤维蒙皮,则玻璃纤维就足以用于修复织物。但是,如果组件全是碳纤维,则最好保持 CF 和材料属性相同。(对于 Kevlar 部件也是如此)

清除维修区域的所有污染物,并确保用于维修铺层的清洁工作表面。大多数维修都可以使用环氧树脂来实现,但使用与原始零件相同的树脂类型就足够了。但是,聚酯或乙烯基酯树脂不会粘附在环氧树脂表面。根据需要混合足够的树脂以铺设所需的层。一次将一层铺在表面上,并像任何湿式铺层技术一样涂上树脂。将额外的补丁修复层放在第一层的中心,直到全部应用。如果可用,施加机械压力或真空压力(最佳)。将离型膜与沙袋结合使用是一种选择,可为轻微弯曲的表面和轻微的角度变化提供适形压力。

笔记:让修复区域固化至制造商的规格。移除所有使用的压力应用,直到部件干净为止。注意:在剥离过程中戴上合适的防割手套,尤其是当修复区域位于零件边缘时。全部移除后,确保与原始表面正确粘合。通过硬币敲击测试,该部件现在在结构上是完整的。将零件翻过来,近距离看可能仍能看到零件修复区域。

根据所需的表面光洁度标准,只需用树脂填充小工具侧面区域以匹配现有表面,如胶衣/清漆修复中所述就足够了。可能需要使用填料,但在大多数情况下没有必要。如果表面光洁度需要精确到开始部分,则需要应用额外的 CF“皮肤”层。

放弃一部分

复合材料的美妙之处在于,如果它可以被想象和建造,它就可能以某种方式、以某种方式被修复。一旦零件从供应商处交付,通常有办法为任何给定的情况修理零件。诸如孔隙率、加工过程中的未对准、剥离过程中的错误等问题,由于原始制造商会报废零件的原因,清单还在继续。但是,在某些情况下,报废零件对于最终用户或制造商来说是更可行的选择。下面是一些关于何时报废或放弃复合组件以用于其原始用途的示例。

报废复合组件的最常见原因是它比组件本身更昂贵。仅用于大修的材料有时可能比零件本身还多。在执行之前,请务必估算给定维修的成本。还要考虑时间成本,在某些情况下可以将资源用于其他地方。许多复合材料修复需要时间和对细节的高度关注才能完成。这通常会导致许多人简单地报废零件。

对于企业来说,由于这些原因,很多时候零件被报废并作为损失注销。零件不能放回原来的位置。如果零件损坏严重到无法正确匹配轮廓,则尝试修复是没有用的。从尺寸的角度来看,几乎没有办法确保维修质量。

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