I. Sıcak sıkıştırmalı kalıplama
Sıcak sıkıştırmalı kalıplama işleminde, malzeme bir fırında erime sıcaklığının (340-430 derece veya 645-805℉) üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısıtılır, hızlı bir şekilde (1-10 s) şekillendirme kalıbına iletilir, sıkıştırılarak kalıplanır ve basınç (700 - 7000 kPa veya 100 - 1000 psi) altında katılaştırılır ve soğutulur. Şekil 42'de gösterildiği gibi, üretimde, pres{16}}şekillendirme kalıbı genellikle çelik veya alüminyum yapının dışbükey-içbükey birleşimidir. Ancak prototipleme sürecinde kauçuk, ahşap, fenolik vb. malzemeler kullanılabilir. Kalıbın tamamı, şekillendirme-katılaşma döngüsü boyunca oda sıcaklığında tutulabilir. Bununla birlikte, sıcak kalıpların (120-200 derece veya 250-390℉) kullanılması, soğutma hızının kontrolüne izin verir (parça çarpıklığının önlenmesi ve PEEK ve polifenilen sülfür gibi yarı kristal termoplastik prepreglerin morfolojisinin kontrol edilmesi) ve kalıplama penceresini uzatır ve daha iyi yerleştirme kaymasını destekler.
Şekil 42: Sıcak pres ekipmanı
Bu yöntemin ana dezavantajı, presin basıncı yalnızca tek bir yönde uygulamasıdır, bu da karmaşık şekilli parçalar (ör. boncuklar, kapalı köşeler) veya neredeyse dikey desteklere sahip parçalar üretmeyi zorlaştırır. Kalıp setinin tamamının sıcaklığının her parçada tekrarlanması gerekmediğinden, pres kalıplama ile 10 dakika ila 2 saat arasında hızlı prototipleme süreleri elde edilebilir.
II. Termokupl (Prob)
Termokupl (TC), sıcaklığı doğru bir şekilde ölçmek için kullanılan termoelektrik bir cihazdır. Isıyı düzenlemek için basit bir sıcaklık okuma cihazına veya bir termal bağlantıya, fırına veya başka türde bir kontrolöre bağlanabilir. Bir TC, tek bir kablodan veya kabloların bir ucunun birbirine bağlı olduğu farklı metallerden yapılmış iki kablodan oluşur. Isıtılan konnektör, bir TC monitörü tarafından sıcaklık okumasına dönüştürülen bir elektrik akımı üretir. Yerel sıcaklık izleme ekipmanıyla (termal konektörler, fırınlar, otoklavlar vb.) uyumlu bir kablo tipi (J veya K) ve konektör tipi seçin. TC kabloları, farklı türdeki yalıtımlı ekipmanlara bağlanabilir; Yalıtımın en yüksek sertleşme sıcaklıklarına dayanabildiğinden emin olmak için üreticinin ürün veri sayfasını kontrol edin. Teflon yalıtımlı tel tipik olarak 390℉ (198,89 derece) ve altında kürlenmeye uygundur; Daha yüksek sıcaklıklar için poliimid (Kapton) izoleli tel kullanılmalıdır.
III. Termokupl Düzeni
Onarım süreci boyunca termokuplların yerleştirilmesi, uygun kürlenme sıcaklıklarının elde edilmesi açısından kritik öneme sahiptir. Genel olarak sıcaklık kontrolü için kullanılan termokupllar, onarım malzemesinin içine gömülmeden veya onarım işlemi sırasında girintiler oluşturmadan, onarım malzemesine mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Ayrıca malzemenin yeterince kürlenmesini sağlamak için uygun şekilde sıcak veya soğuk yerleştirilmelidirler ancak malzemenin yapısal özelliklerini bozabilecek aşırı sıcaklıklara maruz bırakılmamalıdırlar. Termokupllar izlenecek alana mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Termokupllar kullanılırken aşağıdaki adımlar atılmalıdır.
-Bir ısıtma döngüsünü izlemek için en az üçten az olmayan termokupl.
-Önceden kürlenmiş yamalar yapıştırılıyorsa termokuplları yamanın merkezine yakın bir yere-yerleştirin.
-Kontrol termokuplları, termokuplların yamaya girmesini önlemek için ince bir metal levhanın üzerine yerleştirildikleri sürece, düşük sıcaklıkta (200 derece F (93,33 derece) veya daha düşük) ortak kürlenmiş yamanın ortasına yerleştirilebilir.- Bu, yama sıcaklığının daha hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlar.
-Onarım yamasının çevresine takılan termokupllar, tutkal hattının kenarından yaklaşık 0,5' uzağa yerleştirilmelidir.
-Dökülme bandını, reçine dökülmelerinden ve kontrol ünitesini elektrik kesintilerinden korumak için termokupl uçlarının altına ve üstüne konumlandırın.
-Basınç kablolara zarar verebileceğinden ve yanlış okumaların oluşmasına neden olabileceğinden, termokuplları vakum portlarının altına yerleştirmeyin.
-Manyetik akı hatlarının yanlış sıcaklık okumalarına neden olmasını önlemek için termokupl kablolarını ısı transfer battaniyesi güç kablolarının yanına veya arasına yerleştirmeyin.
-Kontrol cihazının daha düşük sıcaklıkları telafi etmeye çalışmasını önlemek için, ısı battaniyesinin iki-inç örtüşen onarımına herhangi bir kontrol ısılçifti yerleştirmeyin.
-Vakum uygulaması sırasında termokuplun izleme alanından uzağa çekilmesini önlemek için, vakum torbasının altındaki termokupl tellerinde daima gevşeklik bırakın.
IV. Onarım alanının termal izlenmesi
Maksimum yapısal bağlı kompozit onarımları elde etmek için bu malzemelerin önerilen sıcaklık aralığında kürlenmesi esastır. Doğru sıcaklıkta kürlenmemesi, zayıf yamalar veya bağlı yüzeyler oluşmasına neden olabilir ve servis sırasında onarımın başarısız olmasına neden olabilir. Uygun ve eşit sıcaklıkların elde edildiğinden emin olmak için onarımın kurulumundan önce termal ölçümler yapılmalıdır. Termal araştırma, ısıtma ve yalıtım gereksinimlerinin yanı sıra TC'nin onarım alanındaki konumunu belirler. Termal araştırmalar özellikle ısıtma yöntemlerinin (sıcak hava modülleri, ısı lambaları, ısı battaniyesi yöntemleri ve onarım alanında radyatörlerin bulunduğu izleme gereksinimleri) belirlenmesinde faydalıdır. Restorasyon alanının az-, aşırı- veya eşit olmayan şekilde ısınmasını önlemek için tüm ısıtma yöntemleri test edilmelidir.
V. Onarım alanındaki sıcaklık değişimleri
Restorasyon alanındaki sıcaklık değişikliklerinin çeşitli nedenleri olabilir. Bunların başlıcaları malzemenin türü, malzemenin kalınlığı ve restorasyon alanının altında yatan yapıdır. Bu nedenlerden dolayı onarılacak alanın yapısal kompozisyonunun anlaşılması önemlidir. Restorasyon alanında bulunan alt yapılar ısıyı restorasyon alanından uzaklaştırarak yapının hemen üzerinde soğuk bir nokta oluşmasına neden olur. İnce yüzeyler çabuk ısınır ve kolayca aşırı ısınabilir. Daha kalın yüzeyler ısıyı daha yavaş emer ve ıslatma sıcaklığına ulaşması daha uzun sürer. Termal ölçümler bu sorunlu alanları belirleyebilir ve teknisyenin onarım alanını eşit şekilde ısıtmak için gereken ısı ve yalıtım ayarlarını geliştirmesine olanak tanır.
VI. Termal Ölçümler
Termal ölçüm işlemi sırasında onarım alanındaki olası sıcak ve soğuk alanları belirlemeye çalışın. Onarım alanına geçici olarak aynı malzemeden ve kalınlıkta bir yama, birkaç termokupl, ısıtma battaniyesi ve bir vakum torbası uygulayın. Alanı ısıtın ve sıcaklık stabil hale geldikten sonra termokupl sıcaklıklarını kaydedin. Termokupl sıcaklığı ortalama sıcaklıktan 10 dereceden fazla değişiyorsa izolasyon eklenmelidir. Uzun bantlara ve çıkıntılara sahip alanlar, ısı emici görevi gördüklerinden yamanın ortasından daha düşük sıcaklıkları gösterir. Sıcaklığı artırmak için bu alanlara yalıtım ekleyin. Şekil 43'te gösterildiği gibi.
Şekil 43: Termal Ölçüm Açıklaması
VII. Isı yayılımı sorunlarına çözümler
Onarım alanına ek yalıtım yerleştirilebilir. Bu yalıtım aynı zamanda ısının taşınmasını en aza indirmek için onarım alanının ötesine de uzanabilir. Havalandırma valfi malzemesi ve fiberglas kumaş, vakum torbasının üstünde veya içinde veya yapının erişilebilir arka tarafında iyi çalışır. Soğuk bölgelere daha fazla, sıcak bölgelere daha az izolasyon uygulayın. Onarım alanının arka tarafına erişiminiz varsa, onarım alanını daha eşit şekilde ısıtmak için buraya ilave ısı battaniyeleri yerleştirebilirsiniz.
VIII. Kaplama Kaplama Çeşitleri
Kuru kumaş, ıslak yatırma işlemi sırasında reçineyle emprenye edilir-. Onarım yapılmadan önce reçine sistemi karıştırılır. Onarımı bir kumaş parçasının üzerine yerleştirin ve kumaşı reçineyle emprenye edin. Kumaş emprenye edildikten sonra tamir katmanları kesilir, doğru yerleştirme yönünde istiflenir ve bir torbayla torbalanır. Islak yatırma onarımları-yapısal olmayan uygulamalar için sıklıkla cam elyafı ile-kullanılır. Karbon fiber ve kevlar® kuru kumaşlar, ıslak serilmiş reçine sistemleriyle de kullanılabilir-. Pek çok reçine sistemi oda sıcaklığında ıslak yerleştirmeyle kürlenir; bu işlemin tamamlanması kolaydır ve malzeme oda sıcaklığında uzun süre saklanabilir. Oda sıcaklığında ıslak-katmanlamanın dezavantajı, üretim süreci sırasında 250℉ (121 derece) veya 350℉ (176,67 derece) sıcaklıkta kürlenen orijinal yapıların ve bileşenlerin gücünü ve dayanıklılığını geri kazanmamasıdır. Bazı ıslak yatırma reçineleri, yüksek sıcaklıkta kürleme kullanılarak gelişmiş özelliklere sahiptir. Genel olarak ıslak kaplama malzemelerinin özellikleri prepreglerden daha düşüktür.
Epoksi reçinelerin kullanımdan önce soğutulması gerekebilir. Bu, epoksinin bozulmasını önler. Kapların üzerindeki etiketler her parça için doğru saklama sıcaklığını gösterir. Çoğu epoksi reçinesi için tipik depolama sıcaklıkları 40℉ (4,4 derece) ile 80℉ (26,67 derece) arasında değişir. Bazı reçine sistemleri 40℉'nin (4,4 derece) altında depolama gerektirir.
IX. Ön hazırlık
Prepregler, üretim süreci sırasında reçineyle emprenye edilmiş kumaşlar veya bantlardır. Reçine sistemi karıştırılmıştır ve aşama B kürlenme aşamasındadır. Prepreg, reçinenin daha fazla sertleşmesini önlemek için 0℉'nin (-17,78 derece) altındaki bir dondurucuda saklanır. Malzeme genellikle bir rulo üzerine yerleştirilir ve ön emprenyelerin birbirine yapışmaması için arka malzeme malzemenin bir tarafına yerleştirilir. Bu prepreg yapışkandır ve istifleme sırasında diğer katmanlara yapışma eğilimindedir. Prepreg'i dondurucudan çıkarmalı ve malzemenin çözülmesine izin vermelisiniz; bu, tam bir rulo için 8 saate kadar sürebilir. Prepreg'i kapalı, neme dayanıklı bir torbada saklayın. Malzemenin nemle kirlenmesini önlemek için malzeme tamamen çözülene kadar bu poşetleri açmayın.
Malzeme çözüldükten, istiflendikten ve destek malzemesinden çıkarıldıktan sonra, tamir katmanları halinde kesin, bunları doğru yerleştirme yönünde istifleyin- ve vakumlayın. İstiflerken destek malzemesini çıkarmayı unutmayın. Prepreg'i daha yüksek bir kürleme döngüsünde kürleyin; en yaygın sıcaklıklar 250℉ (121 derece) ve 350℉ (176,67 derece)'dir. Prepregleri kürlemek için sıcak pres tankları, kürleme fırınları ve sıcak bağlayıcılar kullanılabilir.
Parça birkaç prepreg katmanından yapılmışsa kürleme gereklidir çünkü her bir prepreg katmanı arasında büyük miktarda hava sıkışacaktır. Prepreg'i delikli bir ayırma filmi ve nefes alabilen bir katmanla kaplayarak bu sıkışan havayı çıkarın ve bir vakum torbası uygulayın. Oda sıcaklığında 10 ila 15 dakika vakumlayın. Tipik olarak, birleştirilmiş kontrplakın ilk katmanı kalıp yüzeyine uygulanır ve işlem, ön emprenye kalınlığına ve bileşen şekline bağlı olarak her 3 veya 5 katmanda bir tekrarlanır.
Prepreg'i, film yapıştırıcısını ve köpük yapıştırıcıyı 0℉ (-17,78 derece) altındaki sıcaklıklarda bir dondurucuda saklayın. Bu malzemelerin taşınması gerekiyorsa bunları kuru buzla dolu özel kaplara koyun. Dondurucu otomatik buz çözme tipinde olmamalıdır; otomatik buz çözme döngüsü dondurucunun içini periyodik olarak ısıtır, bu da saklama ömrünü kısaltabilir ve kompozit malzemenin izin verilen fabrika süresini tüketebilir. Dondurucular 0℉ (-17,78 derece) veya daha düşük bir sıcaklığı muhafaza edebilmelidir; çoğu ev dondurucusu bu standarda uygundur. Yüksek kapasiteli soğuk hava depoları için büyük dondurucular kullanılabilir. Kullanım miktarı az ise kutu dondurucu yeterli olabilir. Dondurucular, laminasyon ve yapıştırma yapıştırıcılarının saklanması için kullanılır ve 40℉ (4,4 derece) civarında tutulmalıdır. Şekil 44'te gösterildiği gibi.
Kürlenmemiş prepreglerin depolama ve kullanım için zaman sınırları vardır. Prepreglerin düşük sıcaklıklarda saklanmasına izin verilen maksimum süre raf ömrü olarak adlandırılır ve Şekil 45'te gösterildiği gibi genellikle 6 ay ila 1 yıldır. Malzeme, malzeme üreticisi tarafından test edilebilir ve depolama ömrü uzatılabilir.
Şekil 44: Prepreg malzemelerinin küçük bir dondurma odasında saklanması
Şekil 45: Önceden emprenye edilmiş malzemelerin depolama ömrü
Malzemenin oda sıcaklığında kürlenmesine kadar izin verilen maksimum süreye mekanik ömür denir. Asfaltlama ve sıkıştırmanın oda sıcaklığında tamamlanması için önerilen süreye çalışma ömrü denir. Çalışma ömrü mekanik ömürden daha kısadır. Mekanik ömür, malzemenin dondurucudan çıkarıldığı zaman ile malzemenin dondurucuya geri döndüğü zaman arasında ölçülür. Operatör dondurucuya giriş ve çıkış süresini kaydetmelidir. Mekanik ömrünü aşan malzemelerin atılması gerekir.
Pek çok bakım tesisi, malzemeleri daha küçük kitlere böler ve dondurucudan çıkardıktan sonra daha hızlı çözülen, neme dayanıklı- torbalarda saklar. Bu aynı zamanda büyük malzeme rulolarının dondurucudan çıkması için gereken süreyi de azaltır.
Nemin kirlenmesini önlemek için tüm dondurulmuş prepreglerin neme-geçirmez torbalarda saklanması gerekir. Tüm prepregler tozdan, yağdan, buhardan, dumandan ve diğer kirleticilerden korunmalıdır. Onarım düzenlemeleri için temiz bir oda tercih edilir-, ancak bu mevcut değilse, prepregler torbalarda saklanmalı veya plastikle kaplanmalıdır. Döşeme işlemine başlamadan önce prepreg'in korumasız kenarını bir ayırıcı membranla örtün- ve onarım katmanını döşemeden hemen önce onarılan alanı temizleyin.
Prepregler sıcaklığa duyarlıdır. Aşırı yüksek sıcaklıklar malzemenin kürlenmeye başlamasına, aşırı düşük sıcaklıklar ise işlenmesini zorlaştıracaktır. Çok soğuk veya çok sıcak iklimlerde yapılan uçak tamirlerinde tamir alanının etrafı çadırla korunmalıdır. Prepreg onarım katmanını sıcaklık kontrollü bir ortamda hazırlayın ve kullanımdan hemen önce onarım alanına getirin.
X. Birlikte-kürleme
Birlikte-kürleme, iki parçanın aynı anda kürlendiği bir işlemdir. İki parça arasındaki arayüz bir bağlama katmanına sahip olabilir veya olmayabilir. Birlikte kürleme genellikle panelin yüzey kalitesinin daha düşük olmasına neden olur ve bu durum, standart kürleme döngüsünde birlikte kürlenmiş ikincil kaplama malzemesinin veya müteakip dolgu homojenleştirme işleminin kullanılmasıyla önlenebilir. Birlikte sertleştirilmiş yüzeyler ayrıca daha zayıf mekanik özelliklere sahip olabilir ve bu da daha düşük tasarım değerlerinin kullanılmasını gerektirir.
Tipik bir ortak-kürleme uygulaması, sertleştiricilerin ve kaplamaların eşzamanlı olarak kürlenmesidir. Yorulma ve soyulma direncini arttırmak için sertleştirici ile deri arasındaki arayüze sıklıkla yapışkan bir film yerleştirilir. Birlikte kürleme işleminin temel avantajları-bağlantı bileşenleri arasındaki iyi uyum ve yüzey temizliğinin güvencesidir.
XI. ikincil bağlanma
İkincil birleştirmede, önceden kürlenmiş iki kompozit bileşenin bir yapışkan tabakasıyla birbirine bağlanması için-önceden kürlenmiş kompozit bileşenler kullanılır. Petek sandviç bileşenleri, optimum yapısal performansı sağlamak için tipik olarak ikincil bir bağlama işlemi kullanılarak bağlanır. Bal peteği çekirdekleri üzerindeki ortak kürlenmiş laminatlar, çekirdek hücrelerine nüfuz etmiş deforme olmuş katmanlara sahip olabilir. Sonuç olarak, basınç sertliği ve mukavemeti sırasıyla yüzde 10 ve yüzde 20 kadar azaltılabilir.
İkincil bağlama işlemine tabi tutulan, önceden kürlenmiş- laminatların bağlanma yüzeyinde genellikle ince bir naylon veya fiberglas yapıştırıcı tabakası bulunur. Soyulabilir katman bazen önceden kürlenmiş laminatların{-tahribatsız muayenesini{-engellese de, yapıştırmadan önce temiz bir yüzey sağlamanın en etkili yöntemi olduğu bulunmuştur. Soyulma tabakası kaldırıldıktan sonra bozulmamış bir arayüz elde edilir. Hafif aşındırıcı zımparalama, soyulmuş kumaş katmanındaki fazla reçine izlerini ortadan kaldırır; bu izler, kırılması durumunda bağlantı hattında çatlaklar oluşturabilir.
Kompozitler alüminyum, çelik ve titanyum bileşenlerin yapısal onarımı, restorasyonu veya güçlendirilmesi için kullanılabilir. Kompozit takviyelerin birleştirilmesi, yorulma çatlaklarının genişlemesini yavaşlatma veya durdurma, korozyon aşınması nedeniyle kaybedilen yapısal alanları değiştirme ve küçük ve negatif kenar alanlarını yapısal olarak güçlendirme yeteneğine sahiptir. Bu teknik, geleneksel uçaklarda metal yapıştırma ve kompozit yapıştırmalı onarımlarla birlikte yaygın olarak kullanılır. Bu uygulama için en yaygın olarak epoksi reçineli boronlu ön emprenye bantlar kullanılır.
XII. Birlikte-bağlanma
Birlikte-bağlamada parçalardan biri önceden-vulkanize edilir ve eşleşen parça yapıştırıcıyla aynı anda kürlenir. Film yapıştırıcıları genellikle soyulma mukavemetini arttırmak için kullanılır.
Devam edecek
Kaynak "Composites Frontier" Genel Web Sitesi