復材零件修補方法探索

武彬彬

摘 要： 隨著對飛機性能要求的不斷提高，復合材料零件將更加廣泛的應用于飛機的各個結構中。已經迅速發展為繼鋁合金、鈦合金之后的又一航空結構材料。但是復合材料零件固然有很多優點，但是，復合材料零件的缺陷修補一直是制約復合材料零件發展的制約條件之一。本文對復合材料零件在實際使用過程中常見的缺陷進行了分類分析，對修補方法進行了初步的研究，為其制定合適的修補方法，減少浪費，降低復合材料應用成本。

關鍵詞：復合材料；缺陷；修補

復合材料零件加工制造過程不同于金屬零件，在成型過程中，裝配過程中，使用過程中均會出現不同的缺陷。在生產實踐中，即使是經過研究和試驗制定的合理工藝，在結構件的制造過程還可能產生缺陷，引起質量問題，嚴重時還會導致整個結構件的報廢，造成重大經濟損失。因此，研究復合材料，尤其是國產碳纖維復合材料結構件的缺陷分類及維修方法是目前迫切需要解決的問題。

隨著我國飛機數量的增加和換代速度的加快，復合材料用量也越來越大，修補的重要性也就越來越凸顯。但是，國內在修補方面還是參考國外的一些文獻和資料，照葫蘆畫瓢。而且目前國內對復合材料零件的修補還是沒有進行驗證，產品設計對此領域還是持保守狀態。

對復合材料結構提出的修補要求主要有：

①恢復結構的70%承載能力和使用功能，即恢復結構的基本完整性；

②修理后重量不能增加太多；

③盡量保證原結構外形。

一、缺陷類型

根據目前國內復合材料制件結構及形成時段狀態，缺陷存在的類型可以分為以下幾類：

①實體層壓板缺陷類型：零件分層、貧膠、皺折、鼓包、分層、雜質、打磨過分或傷及纖維的損傷、邊緣分層損傷等缺陷。

②針對復合材料蜂窩夾層件的缺陷類型：蜂窩芯格壓縮、蜂窩芯凹陷、芯子與蒙皮分層等缺陷。

③針對復合材料部件裝配中引起的缺陷類型：制孔缺陷、锪窩缺陷、鉸孔缺陷（主要是表面分層，層數較少）、鉚接時缺陷、螺接時缺陷、扭曲/變形等缺陷。

二、復合材料的修補過程主要環節

（一）修補目的

修補是為了恢復零件的完整性以達到結構上的可接受的水平，滿足結構設計及強度設計的要求，在滿足強度和使用的前提下，產品可以繼續使用，減少產品報廢，降低復材應用成本。

（二）修補材料

修補過程中盡量選用原零件本身的材料進行修補。也有時會受到實際修補客觀條件的限制，無法選擇原零件的材料，也可選用強度滿足設計要求的其他材料。

（三）修補設備與工具

修補過程中采用的主要設備和工具包括：修補儀、熱壓罐、烘箱等等，根據要求修理材料的狀態和實際情況，在不同的條件下使用不同的固化方法。

三、返修方法

現有復合材料包括層壓板和夾層結構的修補技術并無統一標準可循，修補方案均見諸于各個公司的內部技術資料中或處于在研之列，雖然有挖補修理、填充修理、貼補修理、注膠修補、封邊修補、挖補和機械方法修補等類型，但從實用上分析依然是注膠法和挖補法比較切合實際。根據不同類型的零件缺陷，相應的制定出了返修方案如下：

（一）表面缺陷的消除、填充和整形修整

（二）空腔和分層的注膠修理

（三）損傷孔/埋頭孔的修理

（四）損傷蜂窩芯的去除

（五）層的去除

四、小結

目前國內復合材料的典型性損傷補方法已基本應用，但是還沒有形成一定的標準及標準流程，在如何能過恢復修補后零件的100%特性方面還需要進一步研究修補方法，相信隨著復合材料的應用越來越多，修補的重要性會越來越凸顯，后續還需要進一步加快驗證工作。