I. Materjali tas-sottostrat
1.1 Reżina
1.1.1 Reżina Thermoset
Ir-reżina hija t-terminu ġeneriku għall-polimeri. Ir-reżina u l-kompożizzjoni kimika u l-proprjetajiet fiżiċi tagħha jaffettwaw b'mod fundamentali l-ipproċessar, il-manifattura u l-proprjetajiet finali tal-materjal kompost. Ir-reżina termosettjata hija l-aktar diversa u użata ħafna mill-materjali kollha magħmulin mill-bniedem-. Huwa faċli li titfa 'jew tifforma fi kwalunkwe forma, hija kompatibbli mal-biċċa l-kbira tal-materjali l-oħra, u tfejjaq faċilment (bis-sħana jew katalisti) għal solidu li ma jinħallx. Ir-reżina termosett hija wkoll adeżiv eċċellenti u aġent tat-twaħħil.
1.1.2 Reżina tal-Polyester
Ir-reżina tal-poliester hija reżina relattivament irħisa u faċli biex tipproċessa li ħafna drabi tintuża f'applikazzjonijiet bi prezz baxx. Ir-reżina tal-poliester tad-duħħan baxx tintuża għal partijiet ta 'ġewwa tal-inġenji tal-ajru. Fiber-poliester rinfurzat jista 'jiġi pproċessat f'varjetà ta' modi. Metodi ta 'pproċessar komuni jinkludu l-iffurmar tal-moffa tal-metall imqabbel, il-formazzjoni ta' laminazzjoni mxarrba -up (bagging vakwu), iffurmar ta 'injezzjoni, tkebbib tal-fibra, pultrużjoni, u fwar bi pressjoni għolja.
1.1.3 Vinyl Ester Reżina
Ir-reżina tal-ester tal-vinil għandha l-istess dehra, proprjetajiet ta 'tqandil, u karatteristiċi ta' tqaddid ta 'reżini konvenzjonali bħal reżini tal-poliester. Madankollu, ir-reżistenza għall-korrużjoni u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-komposti tal-vinyl ester huma mtejba ħafna fuq il-komposti standard tar-reżina tal-poliester.
1.1.4 Reżina Fenolika
Ir-reżina fenolika ġiet użata għall-ewwel darba kummerċjalment fis-suq fil-bidu tas-seklu 20. Urea formaldehyde u melamine formaldehyde ħarġu fl-1920s u 1930s bħala alternattivi ta 'spiża aktar baxxa għall-użu f'temperatura baxxa. Ir-reżina fenolika tintuża għal komponenti ta 'ġewwa minħabba d-duħħan baxx tagħha u l-karatteristiċi ta' fjammabbiltà baxxa.
1.1.5 Reżina Epoxy
Ir-reżina epossidika hija reżina termosetting polimerizzabbli li għandha firxa wiesgħa ta 'viskożitajiet minn likwidu għal solidu. B'ħafna tipi differenti ta 'reżina epoxy, it-tekniku għandu juża manwal ta' manutenzjoni biex jagħżel it-tip korrett għal tiswija partikolari. Ir-reżina epossidika tintuża ħafna fil-prepregs u l-adeżivi strutturali. Il-vantaġġi ta 'l-epossiji huma qawwa għolja u modulu, kontenut volatili baxx, adeżjoni tajba, jinxtorob baxx, reżistenza kimika tajba u faċilità ta' proċessar. L-iżvantaġġi ewlenin tiegħu huma l-fraġilità u d-degradazzjoni tal-proprjetajiet fil-preżenza ta 'umdità. Ir-reżina epoxy hija aktar bil-mod biex tipproċessa jew tfejjaq mir-reżina tal-poliester. It-tekniki tal-ipproċessar jinkludu l-iffurmar tal-awtoklavi, l-istralċ tal-fibra, l-iffurmar, l-imballaġġ bil-vakwu, l-iffurmar tat-trasferiment tar-reżina u l-iffurmar tal-pultrużjoni. It-temperaturi tat-tqaddid ivarjaw minn temperatura tal-kamra għal madwar 350 grad F (180 grad). L-aktar firxa ta 'temperatura ta' kura komuni hija bejn 250 grad u 350 grad F (120-180 grad). Kif muri fil-Figura 10.
Figura 10: Iż-żewġ sistemi ta 'layup ta' dispenser epoxy imxarrab b'pompi
1.1.6 Reżina Polyimide
Ir-reżina tal-poliimide teċċella f'ambjenti ta'-temperatura għolja, fejn ir-reżistenza tas-sħana tagħha, l-istabbiltà ossidattiva, il-koeffiċjent baxx ta 'espansjoni termali u r-reżistenza tas-solvent jiffaċilitaw id-disinn. L-użi ewlenin tiegħu huma bordijiet taċ-ċirkwiti, magni tas-sħana u strutturi tal-airframe. Ir-reżina tal-poliimide tista' tkun reżina termosettjata jew termoplastika. Ir-reżina tal-poliimide teħtieġ temperaturi għoljin ta 'tqaddid, ġeneralment aktar minn 550 grad F (290 grad). B'riżultat ta 'dan, materjali ta' boroż komposti epossidiċi komuni mhumiex disponibbli, u l-għodda tal-azzar issir ħtieġa. Huwa importanti ħafna li tuża boroż tal-polyimide u films tar-rilaxx bħal Kapton®. upilex® minflok sleeving tan-najlon bi prezz aktar baxx u films ta 'rilaxx tal-polytetrafluoroethylene (PTFE) hija proċedura komuni għall-ipproċessar ta' komposti epossidiċi.
Fibreglass topping minħabba l-punt tat-tidwib baxx tal-fibers tal-poliester għandu jiġi sostitwit b'materjal li jieħu nifs minnu bħala materjal tas-sodda.
1.1.7 Polybenzimidazole Resin (PBI)
PBI jintuża f'materjali reżistenti għal temperatura għolja minħabba r-reżistenza estrema tiegħu għat-temperatura għolja. Ir-reżina tintuża bħala adeżivi u fibri.
1.1.8 Bismaleimide Resin (BMI)
BMI għandu reżistenza għat-temperatura ogħla u toughness ogħla mir-reżini epossidiċi u joffri prestazzjoni eċċellenti kemm f'temperaturi ambjentali kif ukoll elevati. Il-BMI huwa pproċessat b'mod simili għar-reżini epossidiċi. BMI jintuża f'magni tal-ajru-u komponenti ta'-temperatura għolja. Il-bMIs huma adattati għall-ipproċessar standard tal-bott tal-istampa sħun-, iffurmar tal-injezzjoni, iffurmar tar-reżina fondut, u iffurmar kompost iffurmat (SMC), fost oħrajn.
1.1.9 Reżina termoplastika
Materjali termoplastiku jistgħu jiġu mrattab ripetutament billi tiżdied it-temperatura u mwebbsa ripetutament billi titnaqqas it-temperatura. Il-veloċità tal-ipproċessar hija l-vantaġġ ewlieni tal-materjali termoplastiku. L-ebda tqaddid kimiku ma jseħħ waqt l-ipproċessar, u l-materjali jistgħu jiġu ffurmati jew estrużi meta jkunu rotob.
1.1.10 Termoplastiċi semi-kristallini
It-termoplastiċi semi-kristallini għandhom proprjetajiet ritardanti tal-fjammi fissi, toughness superjuri, temperatura għolja tajba u proprjetajiet mekkaniċi ta 'wara-impatt, u assorbiment baxx ta' umdità. Jintużaw fi strutturi ta' inġenji tal-ajru sekondarji u primarji. Flimkien ma 'fibri ta' rinfurzar, jistgħu jintużaw għal komposti tal-iffurmar ta 'injezzjoni, folji bl-addoċċ iffurmati bil-kompressjoni, forom unidirezzjonali, prepregs magħmulin minn stoppi prepreg (prepregs), u prepregs tad-drapp. Fibri mimlijin f'termoplastiċi semikristallini jinkludu fibri tal-karbonju, karbonju miksi bin-nikil-, aramid, fibri tal-ħġieġ, kwarz, u oħrajn.
1.1.11 Termoplastiċi Amorfi
Termoplastiċi amorfi huma disponibbli f'varjetà ta 'forom fiżiċi, inklużi films, filamenti, u trab. Flimkien ma 'fibri li jsaħħu, jintużaw ukoll f'kompożiti ffurmati bl-injezzjoni, folji bl-addoċċ li jistgħu jitfgħu l-kompressjoni, forom tal-gomma unidirezzjonali, prepregs minsuġa, u oħrajn. Il-fibri użati huma prinċipalment fibri tal-karbonju, aramid u ħġieġ. Il-vantaġġi partikolari tat-termoplastiċi amorfi jiddependu fuq il-polimeru. Tipikament, ir-reżini huma magħrufa għall-faċilità tagħhom ta 'proċessar, veloċità, kapaċità ta' temperatura għolja, proprjetajiet mekkaniċi tajbin, toughness eċċellenti u saħħa tal-impatt, u stabbiltà kimika. L-istabbiltà tirriżulta f'tul ta 'ħajja ta' ħażna illimitat, li telimina r-rekwiżit għall-ħażna fil-kesħa ta 'prepregs termosett.
1.1.12 Polyetheretherketone (PEEK)
PEEK huwa termoplastiku ta'-temperatura għolja. Dan il-materjal tal-ketone aromatiku għandu karatteristiċi eċċellenti ta 'sħana u kombustjoni għolja u huwa reżistenti għal firxa wiesgħa ta' solventi u fluwidi solubbli proprjetarji. PEEK jista 'jiġi rinfurzat ukoll b'fibri tal-ħġieġ u tal-karbonju.
1.2 Stadji tat-Tqaddid tar-Reżini
Ir-reżina termosetting hija vulkanizzata permezz ta 'reazzjoni kimika. Hemm tliet stadji ta 'tqaddid, imsejħa A, B u C.
-Stadju A:Il-komponenti tar-reżina (substrat u hardener) tħalltu, iżda r-reazzjoni kimika għadha ma bdietx. Waqt it-tqegħid-imxarrab, ir-reżina tkun fl-istadju A.
-Stadju B: Il-komponenti tar-reżina tħalltu u r-reazzjoni kimika bdiet. Il-materjal isir oħxon u jwaħħal. Ir-reżina tal-prepreg tinsab fl-istadju B. Biex tevita aktar tqaddid, ir-reżina titqiegħed fil-friża f'0 grad F. Fl-istat iffriżat, ir-reżina tal-prepreg tibqa 'fl-istadju B. It-tqaddid jibda meta l-materjal jitneħħa mill-friġġ u jerġa' jissaħħan.
-Stadju Ċ:Ir-reżina hija vulkanizzata għal kollox. Xi reżini jfejqu f'temperatura tal-kamra, oħrajn jeħtieġu ċikli ta 'tqaddid f'temperatura għolja biex jikkuraw b'mod sħiħ u adegwat.
1.3 Prepregs
Prepreg jikkonsisti f'kombinazzjoni ta 'matriċi u fibri ta' rinfurzar. Huwa disponibbli f'forma unidirezzjonali (direzzjoni waħda ta 'rinfurzar) u f'forma laminata tad-drapp (diversi direzzjonijiet ta' rinfurzar). Il-ħames familji prinċipali tar-reżina tal-matriċi kollha jistgħu jintużaw biex jimlew diversi forom ta 'fibra. Ir-reżini mbagħad m'għadhomx fl-istadju ta 'viskożità baxxa, iżda ġew avvanzati għal livell ta' kura ta 'klassi B għal karatteristiċi ta' immaniġġjar aħjar. Il-prodotti li ġejjin huma disponibbli f'forma ta 'prepreg: forom tal-gomma unidirezzjonali, oġġetti tal-fibra minsuġa, stoppi kontinwi u twapet imqatta' mqattgħin. Prepregs għandhom jinħażnu fi friġġ taħt 0 grad F biex jittardja l-proċess tat-tqaddid. Prepregs huma vulkanizzat f'temperaturi elevati. Ħafna prepregs użati fl-ajruspazju huma mimlijin b'reżini epossidiċi li jfejqu f'250 grad F jew 350 grad F. Prepregs huma vulkanizzati f'awtoklavi, fran jew kutri sħan. Normalment jinxtraw u jinħażnu f'roll tal-borża tal-plastik issiġillat biex tiġi evitata l-kontaminazzjoni bl-umdità. Kif muri fil-Figura 11.
Figura 11: Film Adeżiv u Tessili Prepreg
1.4 Materjali tal-fibra niexfa
Materjali tal-fibra niexfa, bħal fibra tal-karbonju, fibra tal-ħġieġ u kevlar®, jintużaw f'ħafna proċeduri ta 'tiswija ta' inġenji tal-ajru. Id-drapp niexef huwa mimli bir-reżina qabel ma jibda x-xogħol tat-tiswija. Dan il-proċess spiss jissejjaħ laminazzjoni mxarrba. Il-vantaġġ ewlieni tal-użu tal-proċess wet lay-up huwa li l-fibri u r-reżina jistgħu jinħażnu f'temperatura tal-kamra għal perjodi twal ta 'żmien. Il-kompost jista 'jiġi vulkanizzat f'temperatura tal-kamra jew vulkanizzat f'temperaturi għoljin biex iħaffef il-proċess tat-tqaddid u tiżdied is-saħħa. L-iżvantaġġi huma li l-proċess huwa messy u l-proprjetajiet tal-materjal rinfurzat huma aktar baxxi minn dawk tal-prepreg. Kif muri fil-Figura 12.
Figura 12: Materjali tad-drapp niexef (minn fuq għal isfel: materjal għall-protezzjoni mis-sajjetti tal-aluminju, kevlar®, fibra tal-ħġieġ u fibra tal-karbonju)
1.5 Awżiljarji (aġenti tixotropiċi)
L-awżiljarji (aġenti tixotropiċi) huma fil-forma ta 'ġel meta jkunu mistrieħ u jsiru likwidi meta jitħawwad. Dawn il-materjali għandhom saħħa ta 'shear statika għolja u saħħa ta' shear dinamika baxxa filwaqt li jitilfu l-viskożità taħt stress.
II. Adeżivi
2.1 Adeżivi tal-films
L-adeżivi strutturali għall-applikazzjonijiet aerospazjali huma tipikament fornuti f'forma ta 'film, appoġġjati fuq karta tar-rilaxx, u maħżuna taħt kundizzjonijiet refriġerati (-18 grad, jew 0 grad F). L-adeżivi tal-film jistgħu jużaw amini aromatiċi ta 'temperatura għolja jew aġenti ta' tqaddid katalizzati b'firxa wiesgħa ta' flessibilizzanti u togheners. L-adeżivi tal-film epossidiku mwebbsa tal-gomma jintużaw ħafna fl-industrija tal-ajruspazju. Il-limitu ta 'fuq tat-temperatura ta' 121-177 grad (250-350 grad F) huwa ġeneralment dipendenti fuq il-grad ta 'twebbis meħtieġ u l-għażla ġenerali ta' reżina u hardener. B'mod ġenerali, ir-reżini mwebbsa jirriżultaw f'temperaturi ta 'servizz aktar baxxi. Il-materjal tal-film huwa ġeneralment appoġġjat minn fibri biex itejjeb l-immaniġġjar tal-film qabel it-tqaddid, biex jikkontrolla l-fluss tal-kolla matul il-proċess tat-twaħħil, u biex jgħin fil-kontroll tal-ħxuna tal-bondline. Il-fibri jistgħu jsiru fi twapet prinċipali orjentati b'mod każwali jew fi drappijiet minsuġa. Fibri komuni huma poliester, polyamide (nylon) u fibri tal-ħġieġ. L-adeżivi li fihom drappijiet minsuġa jista 'jkollhom degradazzjoni ambjentali ħafifa minħabba li l-ilma jiġi assorbit mill-fibri. Il-ħsajjar bl-addoċċ mhuwiex effettiv daqs drappijiet minsuġa fil-kontroll tal-ħxuna tal-film minħabba li l-fibri mhux ristretti jiċċaqalqu matul il-proċess tat-twaħħil. Drappijiet mhux minsuġa Spunlace ma jiċċaqilqux u għalhekk jintużaw ħafna. Kif muri fil-Figuri 13 u 14.
Figura 13: Użu ta 'Kolla tal-Films, Kevlar®, Fibra tal-Ħġieġ u Fibra tal-Karbonju
Figura 14: Film li jwaħħal
2.2 Adeżivi
L-adeżivi jintużaw bħala sostitut għall-adeżivi tal-film. Dawn huma spiss użati għal twaħħil sekondarju biex jissewwew partijiet bil-ħsara ta 'garża u f'żoni fejn l-adeżivi tal-films huma diffiċli biex jiġu applikati. Fil-każ ta 'reżini epossidiċi, pejst jintuża prinċipalment biex jaderixxi mal-binder strutturali. Sistemi-parti waħda u żewġ-parti huma disponibbli. Il-vantaġġ tal-adeżivi tal-pejst huwa li jistgħu jinħażnu f'temperatura tal-kamra u għandhom ħajja fuq l-ixkaffa twila. L-iżvantaġġ huwa li l-ħxuna tal-bondline hija diffiċli biex tikkontrolla, li taffettwa s-saħħa tal-bond.
Meta l-adeżiv jiġi applikat, huwa possibbli li d-drapp jinżamm inkollat matul il-proċess tat-twaħħil. Kif muri fil-Figura 15.
Figura 15: Adeżivi
2.3 Adeżivi tal-fowm
Il-biċċa l-kbira tal-adeżivi tal-fowm huma 0.025-pulzier sa 0.10 pulzieri ħoxnin reżini epossidiċi tal-Klassi B. L-adeżivi tal-fowm jikkuraw f'250 grad F (121 grad) jew 350 grad F (176 grad). Matul iċ-ċiklu tal-kura, il-kolla tal-fowm tiżvolġi. L-adeżivi tal-fowm jeħtieġ li jinħażnu fil-friġġ u, bħal prepregs, għandhom ħajja ta 'ħażna limitata. Fil-pre-tiswija, l-adeżiv tal-fowm jintuża biex jgħaqqad fuq ix-xehda fl-istruttura tas-sandwich u tiswija fil-qalba eżistenti. Kif muri fil-Figura 16.
Figura 16: L-użu tal-Kolla tal-fowm
III. Deskrizzjoni tal-istruttura tas-sandwich (deskrizzjoni tal-istruttura tas-sandwich)
Teoretikament, il-kostruzzjoni tas-sandwich hija kunċett ta 'pannell strutturali li jikkonsisti f'żewġ faċċati relattivament irqaq u paralleli separati minn qalba relattivament ħoxna jew ħafifa. Il-qalba tappoġġja l-faċċata kontra t-tgħawwiġ u kontra t-tagħbijiet tal-shear self-planari. Il-qalba għandu jkollha saħħa ta 'shear għolja u ebusija kompressiva. L-istrutturi tas-sandwich komposti huma ġeneralment immanifatturati permezz ta 'ikkurar awtoklavi, ikkurar bl-istampa jew ikkurar ta' borża vakwu. Laminazzjonijiet tal-ġilda jistgħu jiġu pre-kurati u mbagħad magħquda f'operazzjoni ta' ko-ikkurar, jew taħlita taż-żewġ metodi. Eżempji ta 'strutturi tax-xehda huma: spoilers tal-ġwienaħ, talc, aleroni, flaps, nacelles, artijiet, u tmun. Kif muri fil-Figura 17.
Figura 17: Struttura tas-sandwich tax-xehda
IV. Prestazzjoni
F'tqabbil ta 'strutturi ta' aluminju u laminati komposti, l-ebusija tal-liwi ta 'strutturi sandwich hija għolja ħafna. Ħafna xehda huma anisotropiċi, jiġifieri, il-proprjetajiet huma orjentati. Il-vantaġġi tal-użu ta 'strutturi tax-xehda huma illustrati fil-Figura 18. Iż-żieda tal-ħxuna tal-qalba żżid ħafna l-ebusija tal-istruttura tax-xehda b'żieda minima fil-piż. Minħabba l-ebusija għolja tal-istruttura tax-xehda, m'hemmx bżonn li jintużaw hardboards esterni, bħal fil-każ ta 'qafas tar-raġġ.
Figura 18: Is-saħħa u l-ebusija tal-materjali tas-sandwich tax-xehda meta mqabbla mal-valuri tal-laminazzjoni solida