1 Durcissement des matériaux composites
Les cycles de durcissement sont des cycles de temps, de température et de pression utilisés pour durcir les systèmes de résine thermodurcie ou les préimprégnés. Le durcissement de la réparation est aussi important que le durcissement du matériau de la pièce d'origine. Contrairement aux réparations métalliques où le matériau est préfabriqué, les réparations composites nécessitent que des techniciens fabriquent le matériau. Cela inclut toutes les fonctions de stockage, de traitement et de contrôle qualité. Le cycle de restauration pour la maintenance des avions commence par le stockage du matériel. Les matériaux mal stockés commenceront à durcir avant de pouvoir être utilisés pour la restauration. Toutes les heures, températures et exigences doivent être respectées et documentées. Reportez-vous au manuel de réparation structurelle de l'avion pour déterminer le cycle de réparation correct pour la pièce à réparer.
1.1 Durcissement à température ambiante
Le durcissement à température ambiante est le plus avantageux en termes d’économies d’énergie et de portabilité. Les réparations par superposition humide -de durcissement à température ambiante ne restaurent pas la résistance ou la durabilité du composant d'origine durci à 250 ℉ (121 degrés) ou 350 ℉ (176,67 degrés) et sont généralement utilisées pour les réparations par superposition humide de fibre de verre-sur des composants non-critiques. Les réparations durcies à température ambiante peuvent être accélérées par le chauffage. Les performances maximales sont atteintes à 150 ℉ (65,56 degrés). Un sac sous vide peut être utilisé pour consolider le stratifié et permettre à l'air et aux substances volatiles de s'échapper.
1.2 Durcissement à haute température
Tous les préimprégnés sont durcis selon des cycles à haute température. Certaines réparations sur couches humides utilisent des cycles de durcissement élevés pour augmenter la résistance de la réparation et accélérer le processus de durcissement. Les fours de durcissement et les liants chauds utilisent des sacs sous vide pour consolider le stratifié et permettre à l'air et aux substances volatiles de s'échapper. Les autoclaves utilisent le vide et la pression positive pour consolider le stratifié et permettre à l'air et aux substances volatiles de s'échapper. La plupart des appareils de chauffage utilisent des commandes informatiques programmables pour exécuter le cycle de durcissement. L'opérateur peut sélectionner parmi un menu de cycles de durcissement disponibles ou écrire son propre programme.
Des thermocouples sont placés à proximité de la réparation et fournissent un retour de température à l'unité de chauffage. Les températures de durcissement typiques pour les composites sont de 250 ℉ (121 degrés) ou 350 ℉ (176,67 degrés). La température d'une grande partie durcie dans un four ou un autoclave peut être différente de la température du four ou de l'autoclave pendant le cycle de durcissement car ils agissent comme un dissipateur thermique. La température de la pièce est la plus importante pour un durcissement correct, c'est pourquoi des thermocouples sont placés sur la pièce pour surveiller et contrôler la température de la pièce. Une sonde de température de l'air du four ou de l'autoclave utilisée pour mesurer la température du four ou de l'autoclave n'est pas toujours un appareil fiable pour déterminer la température de polymérisation des pièces. Si la pièce ou l'outil fait office de dissipateur thermique, la température du four et celle de la pièce peuvent être très différentes.
Le cycle de durcissement à haute température comprend au moins trois parties.
-Échauffement :l'unité de chauffage se réchauffe à une température définie, généralement entre 3 ℉ (-16,1 degrés) et 5 ℉ (-15 degrés) par minute.
-Holding:l'unité de chauffage maintient la température pendant une période de temps prédéterminée.
-Refroidissement:l'unité de chauffage refroidit à une température définie. La température de refroidissement est généralement inférieure à 5 ℉ par minute. Lorsque l'unité de chauffage tombe en dessous de 125 ℉, la pièce peut être démontée. Lors du durcissement de pièces avec un autoclave, veillez à relâcher la pression dans l'autoclave avant d'ouvrir la porte. Comme le montre la figure 53.
Figure 53 : Processus de durcissement en autoclave
Le processus de durcissement s'effectue en appliquant de la chaleur et une pression sur le stratifié. À mesure que la température augmente, la résine commence à ramollir et à couler. À des températures plus basses, très peu de réactions se produisent. Tous les contaminants volatils, tels que l'air ou l'eau, sont extraits du stratifié sous vide pendant ce temps. Le stratifié est compacté en appliquant une pression, généralement un vide (pression atmosphérique) ; l'autoclave applique une pression supplémentaire, généralement 50-100 psi. À mesure que la température se rapproche de la température de durcissement finale, la vitesse de réaction augmente considérablement et la résine commence à durcir en gel. Le maintien au durcissement final permet à la résine de terminer son durcissement et d'obtenir les propriétés structurelles souhaitées.
2 Réparation du sandwich composite en nid d'abeille
Une grande partie des composants composites aérospatiaux actuels sont des structures sandwich légères sujettes aux dommages. Étant donné que les structures sandwich sont des structures liées avec des panneaux minces, les dommages causés aux structures sandwich sont généralement réparés par collage.
La réparation des structures sandwich en nid d'abeille utilise des techniques similaires à celles des matériaux de panneaux les plus courants tels que la fibre de verre, la fibre de carbone et le Kevlar®. Le Kevlar est généralement réparé avec de la fibre de verre. Comme le montre la figure 54.
Figure 54 : Réparation typique de structures sandwich en nid d'abeille
2.1 Classification des dommages
Les réparations à court-terme peuvent répondre aux exigences de résistance, mais sont limitées par le temps ou les cycles de vol. À la fin de la durée de vie de la réparation, la réparation doit être retirée et remplacée. Des réparations temporaires peuvent restaurer la résistance requise du composant. Cependant, cette réparation ne redonnera pas la durabilité requise au composant. Par conséquent, il existe différents intervalles ou méthodes d’inspection. Une réparation permanente est une réparation qui rétablit la résistance et la durabilité requises du composant. La réparation a les mêmes méthodes et intervalles d’inspection que le composant d’origine.
2.2 Microdommages aux noyaux d'empilement de structure sandwich (conditionnement et réparation d'empotage)
La réparation par encapsulation peut être utilisée pour réparer les dommages causés aux structures sandwich en nid d'abeille de moins de 0,5 pouce. Le matériau en nid d'abeille peut être laissé en place ou retiré et rempli d'un composé d'enrobage pour restaurer une certaine résistance. Les réparations encapsulées ne restaurent pas toute la solidité de la pièce.
Le composé d'enrobage est généralement un verre isolant rempli d'époxy, des microsphères phénoliques ou plastiques, du coton, un mélangeur ou un autre matériau. Le composite d'enrobage peut également être utilisé comme matériau de remplissage pour les bords de réparation décoratifs et les panneaux de revêtement. Le composé d'enrobage est également utilisé dans les panneaux stratifiés en nid d'abeilles comme point dur pour les boulons et les vis. Le composite d'enrobage est plus lourd que le noyau d'origine, ce qui peut affecter l'équilibre des commandes de vol. Le poids de la réparation doit être calculé et comparé aux limites de masse et de centrage des commandes de vol spécifiées par le SRM.
2.3 Dommages à un ou aux deux panneaux latéraux nécessitant un remplacement et une réparation
REMARQUE : Les étapes suivantes sont fournies à titre de référence uniquement et ne doivent pas être considérées comme directement applicables à toutes les méthodes de réparation.
Étape 1 : Inspecter les dommages
Les stratifiés minces peuvent être inspectés visuellement et testés par percussion pour déterminer les dommages. Les stratifiés plus épais nécessitent des méthodes NDI plus approfondies, telles que l'inspection par ultrasons, comme illustré dans la figure 55. Vérifiez si de l'eau, de l'huile, du carburant, de la saleté ou d'autres corps étrangers pénètrent à proximité des dommages. L'eau peut être détectée à l'aide d'un détecteur à rayons X-, d'un rétroéclairage ou d'humidité.
Figure 55 : Technique de test knock-out
Étape 2 : Enlever l'eau de la zone endommagée
L'eau doit être retirée du noyau en nid d'abeille avant que la pièce puisse être réparée. Comme le montre la figure 56, si l'eau n'est pas éliminée, elle bouillira pendant le cycle de durcissement à haute température et le panneau dilatera le noyau, provoquant davantage de dommages. L'eau présente dans l'âme en nid d'abeilles peut également geler à basse température à haute altitude, ce qui peut provoquer le décollement des panneaux.
Figure 56 : Méthode d'ensachage sous vide pour le séchage des pièces
Étape 3 : Supprimer les dommages
Coupez la zone endommagée de la pièce pour lui donner une forme lisse avec des coins arrondis, ou une forme ronde ou ovale. N'endommagez pas les couches, les noyaux ou les matériaux environnants intacts. Si le noyau est également endommagé, coupez-le selon le même contour que la peau du noyau. Comme le montre la figure 57.
Figure 57 : Suppression des dommages au noyau
Étape 4 : Préréglage de la zone endommagée
Utilisez une ponceuse à disque souple ou une ponceuse à tampon rotatif pour poncer autour des dommages nettoyés avec un cône uniforme. Certains fabricants donnent un rapport de conicité, tel que 1:40, tandis que d'autres spécifient une distance de conicité, telle qu'un chevauchement de 1 pouce de la distance de conicité existante pour chaque couche. Retirez la finition extérieure, y compris le revêtement conducteur dans une zone d'au moins 1 pouce plus grande que la bordure conique. Retirez tout le sable et la poussière avec de l'air comprimé sec et un aspirateur. Nettoyez la zone endommagée avec un chiffon propre imbibé de solvant autorisé. Comme le montre la figure 58.
Figure 58 : Ponçage de la zone à réparer
Étape 5 : Installer le noyau en nid d'abeille (couche humide)
Coupez le noyau de remplacement avec un couteau. Les bouchons de noyau doivent être du même type, qualité et qualité que le noyau d'origine. Les cellules centrales doivent être orientées dans la même direction que le nid d'abeilles du matériau environnant. Les bouchons doivent être coupés à la bonne longueur et nettoyés au solvant avec un nettoyant approuvé.
Pour les réparations par voie humide-, coupez deux couches de tissu tissé adaptées à la surface interne de la peau intacte. Imprégnez les couches de tissu de résine et placez-les dans le trou. Utilisez un composé pour perfusion autour du noyau et placez-le dans le trou. Pour les réparations préimprégnées, coupez un morceau de film adhésif pour s'adapter au trou et utilisez de la mousse adhésive autour du blocage. Le bouchon doit toucher les côtés du trou. Alignez le noyau du blocage avec le matériau apprêté d'origine. Réparez la zone avec un sac sous vide et durcissez le noyau de remplacement à l'aide d'un four, d'un autoclave ou d'une couverture chaude. Les réparations de couches humides peuvent être durcies à température ambiante jusqu'à 150 ℉ (65,56 degrés). Les réparations préimprégnées doivent être durcies à 250 ℉ (121 degrés) ou 350 ℉ (176,67 degrés). En règle générale, les noyaux de remplacement sont guéris dans un cycle séparé plutôt que co--traités avec le correctif. Après durcissement, le blocage doit être poncé au ras de la zone environnante. Ceci est illustré à la figure 59.
Figure 59 : Remplacement du noyau
Étape 6 : préparer et installer les couches de réparation
Reportez-vous au manuel de réparation pour connaître le matériau de réparation approprié et le nombre de couches requises pour la réparation. En règle générale, installez une couche de plus que celle installée à l'origine. Coupez l'épaisseur de la couche à la taille et à l'orientation correctes. L'épaisseur de la couche de réparation doit être installée dans le même sens que la couche d'origine à réparer. Imprégnez la couche de résine pour les réparations humides-ou retirez le matériau de support du préimprégné. Les couches sont généralement posées en utilisant une première séquence de superposition minimale. Comme le montre la figure 60.
Figure 60 : Installation du correctif
Étape 7 : Mettre sous vide la réparation
Une fois le matériau de pavage en place, utilisez un sac sous vide pour éliminer l'air et mettre la réparation sous pression pour durcir. Voir la figure 61 pour les instructions d'installation du sac sous vide.
Figure 61 : Traitement sous vide
Étape 8 : Guérir la réparation
Réparez pendant le cycle de réparation souhaité. Les réparations de chaussée mouillées peuvent être durcies à température ambiante. La température peut être augmentée jusqu'à 150 ℉ (65,56 degrés) pour accélérer le durcissement. Les réparations préimprégnées doivent être durcies pendant le cycle de durcissement élevé. Les composants retirés de l'avion pour être réparés peuvent être durcis dans une pièce chaude, un four ou un autoclave, comme le montre la figure 62. Des couvertures chauffantes sont utilisées pour les réparations sur les avions.
Après durcissement, retirez le matériau encapsulé et inspectez la réparation. La réparation doit être exempte de piqûres, de cloques et de zones de gain ou de perte de résine. Poncez légèrement la pièce de réparation avec du papier de verre pour obtenir une surface lisse qui n'endommagera pas les fibres. Appliquer un traitement de surface et un revêtement conducteur (résistant aux ondes lumineuses).
Figure 62 : Réparation guérie
Étape 9 : Inspection après-réparation
Une inspection visuelle, par taraudage ou par ultrasons est généralement utilisée pour effectuer une inspection de l'épaisseur de la réparation. Si des défauts sont constatés, le patch réparé est supprimé. Ceci est illustré à la figure 63.
Figure 63 : Contrôle après réparation
Si le panneau de commande de vol a été réparé, effectuez une vérification de l'équilibre et assurez-vous que le panneau de commande de vol réparé est à portée du SRM. Ne pas le faire peut entraîner un broutage des commandes de vol et compromettre la sécurité du vol.
À suivre
Source Site Web public « Composites Frontier »