Способ ремонта расслоений в изделии, выполненном из композиционного материала
Владельцы патента RU 2742992:
Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" (RU)
Изобретение относится к способам ремонта расслоений в изделиях, выполненных из композиционных материалов. Способ ремонта расслоений в изделии, выполненном из композиционного материала, заключается в том, что в зоне расслоения сверлят одно отверстие на глубину 0,7-0,8 толщины стенки изделия, соединяют его со штуцером подачи технологического газа, затем подают газ низкого давления в указанное отверстие, далее в зоне расслоения сверлят другие отверстия, с шагом 100 -150 мм, на глубину фактического залегания расслоения до выхода газа через эти отверстия, затем каждое просверленное отверстие закрывают пробкой, после просверливания достаточного количества отверстий пробки и штуцер из указанных отверстий удаляют, затем через одно или несколько отверстий закачивают адгезив до тех пор, пока он не пойдет из всех отверстий далее адгезив полимеризуют. Указанный способ позволяет сохранить структуру материала и его прочностные характеристики. 1 ил.
Расслоения являются одним из наиболее распространенных видов дефектов в изделиях, выполненных из конструкционных композиционных материалов (КМ). Данный дефект представляет собою локальное отсутствие адгезии между слоями армирующего материала, который может реализоваться в виде внутренней полости.
Наличие таких дефектов опасно для нагруженных (силовых) конструкций из КМ, так как приводит к снижению несущей способности и их необходимо устранять, проводя ремонт. Как правило, ремонт включает в себя выполнение следующих операций:
1) обнаружение расслоения,
2) ремонт расслоения.
Расслоения выявляются методом ультразвукового контроля (УЗК) или иным способом. При этом определяются границы расслоения и, следовательно, его площадь. Глубина залегания расслоения, как правило, обычно не определяется или определяется с большой погрешностью.
При ремонте в зоне расслоения с определенным шагом (100-150 мм) сверлят отверстия диаметром не менее 5 мм, через которые закачивают адгезив для заполнения расслоения см. работу (1) и (2). Глубина сверления отверстий должна достигать расслоения. Так как глубину залегания расслоения определить неразрушающими методами контроля не удается, то для гарантии достижения расслоения отверстия обычно засверливают на глубину, равную (0,7-0,8) толщины стенки изделия из КМ. Прототипом является способ ремонта расслоений, при котором для лучшей заполняемости адгезивом расслоения изделие при выполнении данной операции подвергают вибрационному воздействию (см. работу (3)).
Недостатком такой технологии ремонта является излишнее повреждение структуры КМ, так как глубина отверстия, как правило, превышает глубину залегания расслоения, что приводит к снижению несущей способности конструкций из КМ, в особенности тонкостенных оболочек.
Целью настоящего изобретения является сохранение структуры и прочностных характеристик конструкционного материала на уровне материала без расслоения за счет минимизации его повреждения при ремонте расслоения. Для этого в известном способе ремонта расслоений, включающем сверление отверстий в зоне расслоения на глубину (0,7-0,8) толщины стенки конструкции и закачки в эти отверстия адгезива, предлагается:
- просверлить одно отверстие на глубину (0,7-0,8) толщины стенки конструкции;
- через штуцер подать в это отверстие технологический газ (воздух) низкого давления;
- все другие отверстия сверлить на глубину залегания расслоения, которая определяется выходом воздуха через это отверстие в процессе сверления.
Реализация предлагаемого способа ремонта поясняется на примере ремонта в стенке (1) цилиндрического контейнера (2), приведенного на рис. 1.
Контейнер (2) выполнен намоткой из стеклопластика СТК ОСТ 92-956-74 на основе стеклоткани Т-10-14 ГОСТ 191170-2001 и связующего ЭП-5122 ОСТ 92-957-74.
После контроля качества стенки (1) при обнаружении расслоения (3) производят ремонт расслоения. В зоне расслоения (3) сверлят одно отверстие (4), как правило, в центре зоны расслоения на глубину (0,7-0,8) толщины стенки, в отверстие устанавливают штуцер (5) и соединяют его с сетью низкого давления через шланг (6). Затем в зоне расслоения с шагом (100-150) мм сверлят другие отверстия (7) для закачки клея и выхода воздуха. Отверстия сверлят до тех пор пока через отверстия не пойдет воздух, после чего замеряется глубина отверстия (составляется карта дефекта) и отверстие закрывается пробкой (на рисунке условно не показано).
Таким образом, сверлят все отверстия. После этого штуцер (5) и пробки из отверстий удаляются.
Клей в зону расслоения закачивают через одно или несколько отверстий (4, 7) до тех пор, пока из всех отверстий не пойдет клей. После полимеризации клея ремонт оболочки закончен.
Таким образом, произведен ремонт расслоения (3) стенки (1) контейнера (2) При этом максимально сохранена целостность структуры КМ оболочки, так как все отверстия для закачки клея сверлятся не на предельную глубину, равную (0,7-0,8) толщины стенки конструкции, а на глубину фактического залегания расслоения. Это позволяет увеличить прочность оболочки на (3-5)% при среднестатической величине площади расслоения в оболочке.
Предложенный способ ремонта расслоений реализован при ремонте расслоений нескольких экспериментальных оболочек, выполненных из стеклопластика. Эффект повышения прочности всех отремонтированных оболочек подтвержден результатами экспериментальных работ.
ЛИТЕРАТУРА
1. АО «Авангард» (г. Сафоново, Смоленской обл.) Технологическая инструкция К.25200.00034 «Ремонт расслоений в основных оболочках».
2. АО «Авангард» (г. Сафоново, Смоленской обл.) Технологическая инструкция К25000.00125. «Ремонт расслоений в коробах и желобах».
3. Жихарев M.B. «Оценка прочности высоконагруженных пластин из композиционных материалов при локальном ударном воздействии». диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Южно-Уральский государственный университет г. Челябинск, 2019 г.
Способ ремонта расслоений в изделии, выполненном из композиционного материала, характеризующийся тем, что в зоне расслоения сверлят одно отверстие на глубину 0,7-0,8 толщины стенки изделия, соединяют его со штуцером подачи технологического газа, затем подают газ низкого давления в указанное отверстие, далее в зоне расслоения сверлят другие отверстия, с шагом 100 -150 мм, на глубину фактического залегания расслоения до выхода газа через эти отверстия, затем каждое просверленное отверстие закрывают пробкой, после просверливания достаточного количества отверстий пробки и штуцер из указанных отверстий удаляют, затем, через одно или несколько отверстий закачивают адгезив до тех пор, пока он не пойдет из всех отверстий, далее адгезив полимеризуют.
