I. Yüzey malzemeleri
Uçak yapımında kullanılan çoğu petek yapısı alüminyum, fiberglas, kevlar® veya karbon fiber yüzey malzemelerine sahiptir. Karbon fiber yüzey panelleri alüminyum petek çekirdek malzemeleriyle birlikte kullanılamaz çünkü alüminyumun korozyonuna neden olur. Titanyum ve çelik, yüksek sıcaklık yapılarında özel uygulamalar için kullanılır. Rüzgarlıklar ve uçuş kontrolleri gibi birçok bileşenin kaplama malzemeleri çok incedir, bazen yalnızca 3 ila 4 kalınlıktadır (mm anlamına gelir). Parametrik raporlar, bu kaplama plakalarının darbe direncinin iyi olmadığını göstermiştir.
Ⅱ. Çekirdek malzemeler
2.1 Petek çekirdeği
Her petek çekirdek malzemesi belirli iyi özelliklere sahip olabilir. Şekil 19'da gösterildiği gibi, uçak petek yapıları için kullanılan en yaygın çekirdek malzemesi aramid kağıttır (Nomex® veya Korex®). Cam elyaflar daha yüksek mukavemetli uygulamalar için kullanılır.
Şekil 19: Petek çekirdek malzemeleri
-Kraft kağıdı - Mukavemeti nispeten düşüktür, iyi yalıtım özellikleri ve düşük maliyeti nedeniyle büyük miktarlarda kullanılır.
-Termoplastik - Termal kütlesi iyi yalıtım sağlar, iyi emer veya yön, nem ve kimyasal direnç açısından sıfırlanabilir. Çevreyle uyumlu, estetik açıdan hoş ve nispeten düşük maliyetlidir.
Alüminyum - optimum dayanıklılık, yüksek ağırlık-/ağırlık oranı ve enerji emilimi, iyi ısı transfer özellikleri, elektromanyetik koruma özellikleri, kolay işlenme, nispeten düşük maliyet.
-Çelik-İyi ısı transfer özellikleri, elektromanyetik koruma özellikleri ve ısı direnci.
Nispeten yüksek mukavemete, ağırlık oranına, iyi ısı transfer performansına, kimyasal dirence ve yüksek sıcaklıklara karşı ısı direncine sahip -özel metaller (titanyum)-.
-Aramid kağıt- Yangına dayanıklıdır, alev geciktiricidir, iyi yalıtım özelliklerine sahiptir, düşük dielektrik özelliklere sahiptir ve kolay kalıplanır.
-Cam Elyafı- Kolay kesme, düşük dielektrik, iyi yalıtım ve kolay kalıplanma özelliklerine sahiptir.
-Karbon fiber-karbonun stabilitesini korur, yüksek sıcaklık, yüksek sertlik ve çok düşük termal genleşme katsayısı, termal iletkenliğin kontrol edilmesi kolaydır, kayma modülü nispeten yüksektir, ancak pahalıdır.
-Seramik - Yüksek sıcaklıktaki ısı direnci iyidir, izolasyonu iyidir ve çok küçük hücre yapısına sahiptir ancak pahalıdır.
Havacılık uygulamalarına yönelik petek çekirdekler genellikle altıgendir. Bu çekirdekler özel olarak konumlandırılmış birleştirilmiş istiflenmiş ince levhalardan yapılmıştır. Yığılmış tabakalar altıgen bir şekle gerilir. Yatay yönde uzananlara şerit yönü denir.
İkili bir altıgen çekirdek, her bir altıgende çapraz-kesilmiş başka bir malzeme katmanına sahiptir. Dikroik bir petek, altıgen bir çekirdekten daha sert ve daha güçlüdür. Altıgenler oluşturmak için kağıdın genişletilmesiyle aşırı gerilmiş bir çekirdek yapılır. Aşırı gerilmiş çekirdekler dikdörtgen bir çekirdeğe sahiptir. Aşırı gerilmiş çekirdekler, basit eğriler kullanılarak bant yönüne dik olarak esnektir. Çan- şeklindeki bir çekirdek veya kavisli çekirdek, kendisini her yöne esnek kılan kavisli bir çekirdek malzemesine sahiptir. Karmaşık eğrilere sahip panellerin yönünde çan-şekilli çekirdek çekirdekleri kullanılır.
Petek çekirdekleri farklı çekirdek boyutlarında mevcuttur. Daha küçük boyutlar, sandviç panel mukavemeti için daha iyi mukavemet sağlar. Petek çekirdekleri de farklı yoğunluklarda gelir. Yüksek yoğunluklu petek çekirdekler, düşük yoğunluklu çekirdeklerden daha sert ve daha güçlüdür. Şekil 20'de gösterildiği gibi.
Şekil 20: Petek çekirdek
2.2 Köpük
Köpük çekirdek, konut inşaatlarında ve hafif uçaklarda kanat uçları, uçuş kontrolleri, gövde bölümleri, kanatlar ve kanat kaburgalarına destek ve şekil sağlamak için kullanılır. Köpük çekirdek ticari uçaklarda yaygın olarak kullanılmaz. Köpük genellikle petek çekirdeklerden daha ağır ve daha az dayanıklıdır. Çekirdek malzemesi olarak kullanılabilecek çeşitli köpükler şunları içerir:
-Polistiren (daha yaygın olarak polistiren köpük olarak bilinir)-Hücreler arasında boşluk olmayan, sıkı bir şekilde kapalı hücresel hücresel çekirdek yapısına sahip, havacılık sınıfı polistiren köpük; yüksek basınç dayanımı ve su nüfuzuna karşı iyi direnç; sıcak tel ile kesilip kanat şekline getirilebilir.
-Fenolik - İyi yangın direnci, çok düşük yoğunluğa sahip olabilir ancak mekanik özellikleri nispeten düşüktür.
-Poliüretan - Küçük uçaklara yönelik gövde, kanat uçları ve diğer kavisli parçaların üretiminde kullanılır; nispeten ucuz, aleve- dayanıklı ve çoğu yapıştırıcıyla uyumlu; poliüretan köpükler sıcak tel ile kesilemez; Büyük bıçaklar ve zımpara ekipmanlarıyla konturlanması kolaydır.
-Polipropilen - Kanatlı şekiller oluşturmak için kullanılır; sıcak tel ile kesilebilir; çoğu yapıştırıcı ve epoksi reçineyle uyumludur; Yakıtlarda ve solventlerde çözünebilen polyester reçinelerle kullanıma uygun değildir.
-Polivinil Klorür (PVC) (Divinycell, Klegecell ve Airex)-Yüksek sıkıştırma mukavemeti, dayanıklılık ve mükemmel yangın direncine sahip, kapalı-hücreli, orta ila yüksek yoğunluklu bir köpüktür; kompozit şekiller halinde vakumla şekillendirilebilir ve ısıyla şekillendirme kullanılarak kalıplanabilir; polyester, vinil ester ve epoksi reçinelerle uyumludur.
Hafif sandviç yapılar için -Poli(metakrilimid) (Rohacell) - kapalı-hücreli köpük; mükemmel mekanik özellikler, yüksek sıcaklıklarda kararlılık, iyi solvent direnci, üstün sürünme sıkıştırma direnci; Diğer köpük türlerine göre daha pahalıdır ancak üstün mekanik özelliklere sahiptir.
III. Üretim ve kullanım sırasında hasar
3.1 Üretim kusurları
Üretim kusurları şunları içerir:
-Delaminasyon (delaminasyon)
-Reçine eksikliği olan alanlar
-Reçine fazlalığı olan alanlar
-Kabarcıklar, kabarcıklar
-Kırışıklıklar
-Oyuklar
-Termal ayrışma
Üretim hasarı, işleme farklılıklarının neden olduğu gözeneklilik, mikro-çatlama ve katmanlara ayrılma gibi anormallikleri kapsar. Ayrıca kasıtsız kenar kesikleri, yüzey oyukları ve çizikler, hasarlı bağlantı elemanları delikleri ve darbe hasarları gibi konuları da içerir. Üretim prosesi sırasında meydana gelen kusurların örnekleri arasında, yerleştirme prosesi sırasında yanlışlıkla katmanlar arasında bırakılan, önceden emprenye edilmiş astarlar veya ayırma filmleri gibi kirlenmiş bağlama yüzeyleri veya kalıntılar yer alır. Montaj, nakliye veya taşıma sırasında detay parça veya bileşenlerde kasıtsız (-işlenmeyen) hasar meydana gelebilir.
Bir parçada çok fazla reçine kullanılırsa reçine aşırı yüklenmiş olabilir; bu, yapısal olmayan uygulamalar için mutlaka kötü- bir durum değildir, ancak ağırlığı artırır. Kürleme işlemi sırasında çok fazla reçine biterse veya ıslak yatırma işlemi sırasında yeterli miktarda reçine uygulanmazsa, parçanın reçineden yoksun olduğu söylenir. Reçineden- yoksun alanlar fiber yüzeyi tarafından ortaya çıkar. 60:40'lık bir elyaf/reçine oranının optimal olduğu kabul edilir.
Üretim kusurlarının kaynakları şunları içerir:
-Yanlış kürleme veya işleme
-Yanlış işleme
-Yanlış kullanım
-Yanlış sondaj
-Alet damlamaları
-Kirlenme
-Yanlış taşlama
-Niteliksiz malzemeler
-Uygunsuz araçlar
-Delik mili veya detaylandırma sorunları
Kompozitlerin yapısal konfigürasyonlarında birden fazla katmanda hasar meydana gelebilir. Bu, matris ve fiberlerin hasar görmesinden kırık elemanların ve bağlı veya cıvatalı bağlantıların arızalanmasına kadar uzanır. Hasar derecesi, tekrarlanan yük ömrünü ve kalan gücü kontrol eder ve hasar toleransı açısından kritik öneme sahiptir.
3.2 Elyaf kırılması
Yapılar genellikle fiber ağırlıklı olacak şekilde tasarlandığından (yani yükün çoğunu fiberler taşıdığından) fiber kırılması kritik olabilir. Neyse ki, fiber kırılması genellikle darbe noktasına yakın alanla sınırlıdır ve darbe nesnesinin boyutu ve enerjisi ile sınırlıdır. Önceki ünitenin yalnızca birkaç hizmet-ilişkili öğesi, kapsamlı fiber hasarına neden olabilir.
3.3 Standart altı matris (homojen olmayan hücre)
Matris kusurları genellikle matris-fiber arayüzünde veya fiberlere paralel matriste meydana gelir. Bu kusurlar malzemenin bazı özelliklerini hafifçe bozar, ancak matris bozulması yaygın olmadığı sürece yapı üzerinde nadiren kritik bir etkiye sahiptir.
Matriste çatlakların birikmesi, matrisin- hakim olduğu özelliklerin bozulmasına yol açabilir. Yükleri fiberlerle (elyaf- hakim) iletmek üzere tasarlanan laminatlar için, matris ciddi şekilde hasar gördüğünde özelliklerde yalnızca küçük bir bozulma gözlemlenir. Matris çatlaması veya mikro çatlaması, reçine veya fiber-reçine arayüzüne bağlı olan, tabakalar arası kesme ve sıkıştırma mukavemeti gibi özellikleri önemli ölçüde bozabilir. Mikro çatlama, yüksek sıcaklıktaki reçinelerin performansı üzerinde çok zararlı bir etkiye sahip olabilir. Matris kusurları, daha ciddi bir hasar türü olan delaminasyonlara dönüşebilir.
3.4 Katmanlara Ayırma ve-Yapışmayı Çözme
Bir laminattaki katmanlar arasındaki arayüzde delaminasyon oluşur. Delaminasyonlar, matris çatlakları veya tabandan ara katmana uzanan düşük-enerjili darbeler nedeniyle oluşabilir. Bağlar ayrıca iki eleman arasındaki bağlantı hattı boyunca üretim prosesi ile de oluşturulabilir ve komşu laminatlarda katmanlara ayrılmaya (katmanlara ayrılmaya) başlayabilir. Belirli koşullar altında, tekrarlanan yükleme sırasında katmanların ayrılması veya yapışma büyüyebilir ve laminat yüklendiğinde ciddi hasara yol açabilir. Delaminasyon veya bağlanmanın kritikliği aşağıdakilere bağlıdır:
-Boyutlar.
-Belirli bir konumdaki katmanlara ayrılma sayısı.
-Konum - laminatın kalınlığında, yapıda, serbest kenarlara yakın, gerilim yoğunlaşma alanları, geometrik süreksizlikler vb.
-Yüklemeler - Katmanlara ayrılma ve bağlanma davranışı, yükleme türüne bağlıdır. Gerilebilir laminatın tepkisi üzerinde çok az etkileri vardır. Bununla birlikte, sıkıştırma veya kesme yüklemesi altında, katmanlara ayrılmış veya soyulmuş birimlere bitişik alt katmanlar bükülebilir ve yapısal hasara yol açabilecek yükün yeniden dağıtım mekanizmalarına yol açabilir.
3.5 Hasar kombinasyonları
Genel olarak darbe olayları çeşitli hasarlara neden olabilir. Büyük nesnelerden (ör. türbin kanatları) gelen yüksek-enerjili etkiler, bileşenlerin parçalanmasına veya bağlantı arızasına neden olabilir. Ortaya çıkan hasar, önemli fiber arızasını, matris çatlamasını, katmanlara ayrılmayı, bağlantı elemanı kırılmasını ve soyulmuş bileşenleri içerebilir. Düşük-enerjili darbelerden kaynaklanan hasarlar daha kolay kontrol edilir ancak aynı zamanda fiber kırılması, matris çatlaması ve çoklu katmanlara ayrılma kombinasyonunu da içerebilir.
3.6 Bağlantı elemanı deliği kusurları
Üretim süreci sırasında yanlış delinmiş delikler, kötü takılmış bağlantı elemanları ve eksik bağlantı elemanları meydana gelebilir. Servis sırasında tekrarlanan yükleme çevrimleri nedeniyle parça deliği uzaması meydana gelebilir.
3.7 Hizmetteki kusurlar
Hizmet kusurları şunları içerir:
- Çevreye zarar
- Darbe hasarı
- Yorgunluk
- Yerelleştirilmiş aşırı yüklemelerin neden olduğu çatlaklar
- Bağ açma (yapıştırma)
- Delaminasyon
- Lif kopması
- Korozyon
Kanat spoyleri, kaplamalar, uçuş kontrolleri ve iniş takımı kapıları gibi petek yapılı çekirdek yapıların çoğu çok ince yüzey panellerine sahiptir. Dayanıklılık sorunları yaşayan bu ürünler genel olarak üç gruba ayrılabilir: düşük darbe direnci, sıvı girişi ve erozyon (korozyon). Bu yapılar yeterli sağlamlığa ve dayanıklılığa sahiptir, ancak parçaların üzerinden geçildiği, aletlerin düşürüldüğü ve servis personelinin genellikle ince-sandviç bileşenlerin güvenlik açığının farkına varmadığı servis ortamlarına karşı daha az dirençlidir. Bu bileşenlerde meydana gelen çekirdek ezilmesi, darbe hasarı ve yerinden çıkma gibi hasarlar, ince yüzeyleri nedeniyle genellikle görsel incelemeyle kolayca tespit edilir. Ancak bazen uçak kalkışlarını geciktirmek istemeyen veya performans kayıtlarını etkileyebilecek kazalara dikkat çekmek istemeyen servis personeli tarafından gözden kaçırılıyor veya zarar görüyorlar. Sonuç olarak, hasar bazen kontrolsüz bırakılır ve çoğu zaman çekirdeğe sıvı girmesi nedeniyle hasarın artmasına neden olur. Dayanılmaz tasarım ayrıntıları (örn. petek göbeği kenarlarının yanlış kesilmesi) sıvı girişine de yol açabilir.
Parçaya sıvı girmesi nedeniyle oluşan restorasyon, sıvıdan sıvıya, çoğunlukla da su veya hidrolik sıvıya değişebilir. Parçadaki nemin tamamı giderilmediği sürece su, onarılan parçalarda ek hasara neden olma eğilimindedir. Çoğu restorasyon malzemesi sistemi, suyun kaynama noktasının üzerindeki sıcaklıklarda sertleşir; bu, cilt-ara yüzeyinde bağların kopmasına ve bunun sonucunda her yerde su birikmesine neden olabilir. Bu nedenle, çekirdek döngüsü kurutması genellikle herhangi bir restorasyondan önce gerçekleştirilir. Bazı operatörler, onarım sırasında herhangi bir ek hasarın oluşmasını önlemek için hasarlı ancak onarılmamış parçaları yüksek-basınçlı bir tankta kurutmak gibi ekstra bir adım atar. Hidrolik sıvısı farklı bir konudur. Sandviç panelin çekirdeği doygun hale geldiğinde hidrolik sıvının tamamen çıkarılması neredeyse imkansızdır. Kürleme işlemi sırasında bile, sızıntı yapan kirlilik tamamen giderilene kadar bölüm sıvı sızıntısına devam edecektir. Restorasyonun bir parçası olarak kirlenmiş bal peteği çekirdeğinin ve yapıştırıcının çıkarılması önemle tavsiye edilir. Şekil 21'de gösterildiği gibi
Şekil 21: Radom petek sandviç yapısında hasar
Kompozitlerin alüminyumdan daha düşük aşındırıcı kapasiteye sahip olduğu bilinmektedir, bu nedenle uç yüzeylere uygulamadan sıklıkla kaçınılır. Bununla birlikte kompozitler oldukça karmaşık geometrilerde, ancak genellikle korozyon kaplama uygulamalarıyla birlikte kullanılmaktadır. Bazı korozyon kaplamaları aşınma direnci veya bakım açısından ideal değildir. İlki kadar bariz olmayan bir diğer sorun ise kapı veya panel kenarlarının hava akımına maruz kalması durumunda aşınmasıdır. Bu erozyon tasarım veya kurulumdan (yanlış kurulum) kaynaklanabilir. Öte yandan, bu kompozit bileşenlerle temas halinde olan veya bunların yakınındaki metal yapılar, alüminyum alaşımlarının yanlış seçilmesi, montaj veya ekleme sırasında metal bileşenlerde aşındırıcı sızdırmazlık malzemesi hasarı, yetersiz sızdırmazlık veya kirişler, kirişler ve bağlantı parçaları arayüzünde cam elyaf bariyer eksikliği nedeniyle korozyon hasarı gösterebilir. Şekil 22'de gösterildiği gibi
Şekil 22: Kanat ucundaki (uç) korozyon hasarı
3.8 Korozyon
Çoğu fiberglas ve kevlar® parça, yıldırımdan korunma için mükemmel bir alüminyum ağa sahiptir. Bu alüminyum ağ genellikle cıvata veya vida delikleri çevresinde paslanır. Korozyon, panelin elektriksel bağlanmasını etkiler ve alüminyum ağın çıkarılmasını ve panelin elektriksel bağlanmasını yeniden sağlamak için yeni bir ağın takılmasını gerektirir. Şekil 23'te gösterildiği gibi
Şekil 23: Alüminyum Yıldırımdan Korunma Izgarasının Korozyonu
UV ışınları kompozitlerin mukavemetini etkiler. Kompozit yapıların bir son kat ile UV ışığının etkilerinden korunması gerekir. Kompozitleri korumak için özel UV astarları ve kaplamaları geliştirilmiştir.