飞机复合材料粘接修理技术及应用

介绍了飞机复合材料的粘接维修方法,重点介绍了胶粘剂的热固化、微波固化、电子束固化及光固化的工艺及设备。     

表面处理对铝合金粘接修理性能的影响

GFRP粘接修复损伤铝板,粘接前对损伤铝合金表面采用不同浓度的硅烷偶联剂KH550、KH560进行处理,以未经偶联剂处理的铝板为对照组,通过拉伸试验与湿热试验研究偶联剂处理对修复效果的影响。试验结果表明:两种偶联剂KH550、KH560处理铝合金效果相当,铝板表面经1%~2%浓度的偶联剂溶液处理不仅有较高的初始强度,而且耐湿热性能也得到提高;湿热处理使不同表面处理的修理试样力学性能发生明显下降,同时,湿热环境对铝板-胶层之间粘接界面的渗透破坏要强于其对胶层-GFRP之间的界面破坏,铝板-胶层界面粘接强度的下降是引起试样性能下降的主要原因。     

粘接技术在飞机复合材料修理中的应用

1　引言由于先进的复合材料性能优于铝合金等材料 ,因此在航空领域得到了越来越广泛的应用。例如 ,苏 - 2 7飞机的机头雷达罩、垂尾前缘与翼尖、前舱仪表保护罩、前起落架撑杆整流罩、中央翼舱盖以及平尾传动整流罩等零部件 ,就是用玻璃纤维增强复合材料和碳纤维有机织物ＣＢＭ增强的复合材料等制作的。由于疲劳开裂、热老化、磨损、外来物撞击和战争等原因 ,飞机复合材料构件在使用中会出现各种不同的损伤 ,因而也就带来了飞机复合材料损伤修复的许多问题。2　飞机复合材料修理的特殊要求飞机复合材料构件的粘接修理 ,除应遵循民用复合材料…     

复合材料粘接修理结构中胶层的应力分布

利用有限元方法,研究了复合材料粘接修理结构中胶层的弹性模量对其应力分布的影响。分析了胶层出现屈服和未屈服两种情况下,胶层的第1主应力,剥离应力和xy面剪切应力的分布随胶层弹性模量的变化情况。胶层的第1主应力随弹性模量的增大而增大,未屈服时,应力分布梯度也逐渐增大,大部分载荷集中到胶层的端部和破孔边缘。但是,出现屈服时,应力分布梯度则逐渐下降,大部分胶层承担相应的载荷。最大剥离应力出现在胶层的端部,并随胶层弹性模量的增大而增大。胶层两个粘接面的xy面剪切应力分布并不一样,但都随着胶层弹性模量的增大而增大。     

单面和双面复合材料粘接修理胶层中的应力分析

胶层在复合材料粘接修理结构中起着载荷传递作用,采用有限元分析方法,研究了单面和双面粘接修理胶层中的应力分布特点,比较了2种不同修理形式胶层的VonMises应力、剥离应力和剪切应力的分布。结果表明,相同载荷下,单面修理的胶层VonMises、端部的剥离应力都较大,受剪切也比较严重。还研究了补片尺寸对胶层应力的影响。     

不同表面处理方式对PEEK粘接强度的影响

采用砂纸打磨、喷砂和等离子处理等方式对PEEK进行表面处理,并使用环氧胶进行粘接。通过粗糙度仪、接触角测试仪和万能材料拉伸试验机对PEEK的粗糙度、润湿性和粘接强度等特性进行表征分析。结果表明,不同的表面处理方法对PEEK粘接的性能影响不同。砂纸打磨和喷砂能够有效增加PEEK表面的粗糙度,增大PEEK与粘结剂的粘接面积,从而提高PEEK的粘结强度。而等离子处理能够有效降低PEEK表面的接触角,改善PEEK表面的润湿性,提高PEEK的粘接强度,并且等离子处理后PEEK的粘接强度比未处理、砂纸打磨和喷砂分别提高了600%、260%和110%。     

不同表面处理对粘接性能影响的研究进展

综述了近年来研究者对材料表面常用的处理方法,主要包括物理法、机械法以及化学法的研究进展,介绍了表征材料表面结构,化学组成以及表面形貌常用的分析方法。通过对材料表面进行处理从而达到提高粘接性能的目的。今后的材料表面处理方法中除了改进现有的方法,还需要开发新的表面处理方法。此外,要进一步探究不同表面处理方法对粘接性能的不同影响。     

铝蜂窝复合材料的大面积粘接与应用

由铝蜂窝和铝合金面板粘接而成的蜂窝夹层结构具有质轻、比强度高、隔音、隔热、防潮和密封性好等特点，是一种很有价值的新型材料。本文所介绍的是大面积铝蜂窝夹层结构板的粘接成型与实际中的应用。     

航空铝合金橡胶金属零件粘接表面处理工艺研究

取5种不同表面处理方法处理的试样进行粘接强度、耐老化、耐油性、耐蚀性能的对比研究。结果表明：经吹砂、硬质阳极化、硫酸阳极化、酸蚀处理后的拉伸试样,其粘接强度、耐老化性能优良,能够满足航空橡胶铝合金零件制造需求。微弧氧化方法处理后的接头,由于选用的胶粘剂特性,抗拉强度较低,其实用性有待进一步研究。     

光固化碳纤维布/CEP-ES复合材料粘接修理金属损伤结构

设计了具有紫外光辐照引发自蔓延固化特性的脂环族环氧树脂(CEP)与有机硅树脂(ES)的混合树脂体系(CEPES),并以它们为基体实现了碳纤维增强复合材料的快速光固化。研究了以光固化碳纤维复合材料为补片粘接修理金属损伤结构的影响因素。结果表明,有机硅树脂的引入不仅可以有效提高粘接修理的效果,而且可以改善粘接修理结构的耐湿热性能,当ES的质量比为20%~30%时,粘接修理结构具有最好的承载能力;适当增加复合材料补片的长度和层数可以有效提高粘接修理的效果;双面贴补修理比单面贴补修理具有更好的粘接修理效率。     

ZN-1阻尼材料表面处理方式对粘接性能影响

为了改善ZN-1材料与硬铝的粘接性能,在采用环氧胶黏剂情况下,通过不同方式对橡胶材料表面进行了处理。研究表明,采用打磨、清洗橡胶表面的方式对提高粘接强度并无帮助,而采用172℃热风、K2Cr2O7-H2SO4溶液处理ZN-1材料,则可以使其与硬铝粘接强度达到橡胶本体破坏的程度。红外光谱及电镜扫描揭示,两种方式提高粘接强度的原因在于橡胶材料表面粗糙度增大,而K2Cr2O7-H2SO4溶液处理还提高了材料表面的含氧官能团,因此可以获得2.0MPa以上的粘接强度。     

GFRP端部约束对粘接修理效果的影响

以环氧树脂E44为基体,玻璃纤维为增强材料形成复合材料补片修复损伤铝合金,以端部未加约束试样为对照组,通过拉伸试验,研究了在补片端部加入约束后,补片长度和补片层数变化对修理效果的影响。研究结果表明,补片长度相同时,端部采用压条约束的修复效果明显高于端部无压条约束的修理试样,补片端部添加压条约束后,补片长度变化对修理效果的影响规律没有改变,抗拉强度随补片长度增大而增加,当补片长度达到一定值后基本不再提高,但是初始值有明显提高。此外,补片采用压条和缠绕的端部约束后,即在FRP-铝合金界面引入压应力,可改善FRP-铝合金之间的界面性能,有效缓解补片端部的应力集中。特别是当补片层数较多时,端部约束可有效改善由于补片层数增加引起的变形协调难的问题,而且缠绕约束方式的修复效果优于压条修复。     

飞机粘接修理质量缺陷的诱因及预防

在飞机损伤修理中,经常采用胶接方法,如飞机机件和系统的金属构件（铝和镁合金蒙皮、金属受力构件等）、飞机非金属材料零件（无线电透波雷达罩、软油箱等）、金属蜂窝结构件、复合材料构件和座舱玻璃等的修理。粘接修理有许多优点：可连接不同性质的材料,如不同金属之间、金属与非金属之间连接等;结构增重少;比铆接、螺接修理的工作量和修理费用少;胶接构件外表面光滑,易保证空气动力要求;易密封、绝缘和防腐;粘接面应力分布比较均匀,应力集中小等。但也存在一些缺点,例如胶粘剂选择和胶接工艺中任何一个环节处理不当,就容易出现修理质量问题。本文总结了粘接修理中易发的主要问题,并找出了原因,提出了解决措施。     

UV固化复合材料快速修复金属损伤结构

UV固化不仅可以使复合材料快速固化,而且不需要高温,能避免残余热应力的产生,在应急抢修中比通常的热固化复合材料更具优势。本文采用UV固化的方法实现了损伤金属结构的快速修复,分析了复合材料补片的铺设层数、长度以及损伤结构表面处理对修复效果的影响。     

飞机蜂窝构件的粘接修理技术

飞机蜂窝构件损伤修理质量的好坏，对飞机的性能影响很大，为满足飞机损伤修理的需要，在分析蜂窝结构件损伤特性及不同修理方法的优缺点基础上，提出了粘接修理工艺及修理中应注意的问题。     

聚四氟乙烯的表面处理与粘接

本文介绍了聚四氟乙烯PTFE的表面处理方法、表面改性剂以及与聚四氟乙烯粘接性能优良的粘接剂