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热压成型

在热压成型过程中，在烤箱中加热到高于熔体温度(340-430°C，或645-805°F)，迅速(1-10秒)送到成型模具，压成型，并在压力(700 - 7000千帕，或100 - 1000 psi)下固结和冷却。如图42所示，在生产中，压成型模具通常是钢或铝结构的凸凹组合。但是，在原型制作过程中可以使用橡胶、木材、酚醛等材料。整套模具可以在整个成型-固结循环中保持在室温下。但是，使用热模(120-200°C，或250-390°F)可以控制冷却速率(避免零件翘曲和控制半晶热塑性预浸料的形态，如PEEK和聚苯硫醚)，并延长成型窗口，促进更好的铺层滑移。

图42：热压设备

这种方法的主要缺点是，压力机只向一个方向施加压力，因此，很难制造复杂形状(例如，珠子，封闭角)的零件或支撑接近垂直的零件。因整套模具的温度不需要与每个部分循环，快速成型时间在10分钟至2小时之间的压力机成型是可以实现的。

热电偶（探针）

热电偶（ thermocouple简称TC）是一种用于精确测量温度的热电装置。它可以连接到一个简单的温度读数设备，或连接到热连结器，烤箱，或其他类型的控制器，以调节热量。TC由一根导线或两根不同金属的导线组成，导线的一端连接在一起。加热接头产生电流，通过TC监视器转换为温度读数。选择与当地温度监测设备(热连接器、烘箱、高压罐等)兼容的电线类型(J或K)和连接器类型。TC线可连与不同类型的绝缘设备;检查制造商的产品数据表，以确保绝缘能承受最高的固化温度。聚四氟乙烯（Teflon特氟龙）绝缘电线通常适合390°F（198.89℃）及以下固化;聚酰亚胺（ Kapton卡布顿）绝缘电线应用于较高的温度。

热电偶布局

在整个修复过程中，放置热电偶是获得适当固化温度的关键。一般来说，用于温度控制的热电偶应放置在尽可能靠近修补材料的地方，而不使其嵌入修补材料或在修补过程中产生压痕。它们还应放置在适当的热或冷的位置，以确保材料得到充分的固化，但不会暴露在可能降低材料结构性能的过高温度下。热电偶应放置在离需要监测的区域尽可能近的地方。使用热电偶时应采取以下步骤:

•至少不低于三个热电偶来监测一个加热循环。

•如果黏接预固化补丁，将热电偶放置在补丁中心附近。

•控制热电偶可以位于低温(200°F（93.33℃）或更低)共固化贴片的中心，只要将其放置在薄金属片的顶部，以防止热电偶压痕到贴片上。这可以允许更精确地控制贴片温度。

•安装在修理补丁周围的热电偶应放置在距离胶粘线边缘约0.5英寸的地方。

•将溢料带放置在热电偶尖端的下方和上方，以保护它们免受树脂溢料的影响，并保护控制单元免受电源短路的影响。

•不要将热电偶放在真空端口下，因为压力可能会损坏引线，导致错误读数发生。

•不要将热电偶电线与热传导毯电源线相邻或交叉，以防止磁通量线导致错误的温度读数。

•不要将任何控制热电偶放置在热毯的两英寸重叠的修复，以防止控制器试图补偿较低的温度。

•始终保持真空袋下热电偶电线的松弛，以防止在真空应用时热电偶被拉离监控区域。

修复区热监测

为了实现最大程度的结构黏结复合材料修复，必须在推荐的温度范围内固化这些材料。如果不能在正确的温度下固化，可能会产生薄弱的补丁或粘接表面，并可能导致在使用过程中使修复失败。在安装修理前应进行热测量，以确保达到适当和均匀的温度。热测量确定了加热和绝缘要求，以及修复区域的TC位置。热勘测对于确定加热方法(热风模块、热灯、热毯法和在修复区域存在散热器<如子结构>的情况下的监测要求)特别有用。应对所有类型的加热方法进行测试，以防止修复区域加热不足、过度或不均匀。

修复区温度变化

修复区域的温度变化有多种原因。其中主要是材料的类型，材料的厚度，以及修复区域的底层结构。由于这些原因，了解待修复区域的结构组成是很重要的。存在于修复区中的子结构将热量从修复区引导出去，导致结构正上方的冷点。薄的表面很快就会受热，很容易过热。较厚的表面吸收热量较慢，需要较长时间才能达到浸泡温度。热测量可以确定这些问题区域，并允许技术人员制定所需的热量和绝缘设置，以均匀加热修理区域。

热测量

在热测过程中，尽量确定修复区可能出现的热区和冷区。在修补区域临时贴一块相同材料和厚度的补丁、几个热电偶、加热毯和一个真空袋。加热该区域，在温度稳定后，记录热电偶温度。如果热电偶的温度与平均温度相差超过10度，应添加绝缘材料。有长筋和肋条的区域表示温度比补丁中部低，因为它们充当了散热器。在这些地方添加绝缘材料以提高温度。如图43所示

图43：热测量图例

散热问题的解决方案

额外的绝缘可以放置在维修区域。这种绝缘也可以延伸到修理区域以外，以减少热量被带走。 通气阀材料和玻璃纤维布工作良好，无论是在真空袋的顶部或在真空袋内或在结构的可接近的背面。在冷的地方多放些绝缘材料，在热的地方少放些绝缘材料。如果可以进入修复区域的背面，可以在那里放置额外的热毯，使修复区域更均匀地加热。

叠涂类型

湿叠法

在湿铺层过程中，干织物浸渍树脂。在进行修复前将树脂系统混合。把修补层铺在一块织物上，用树脂浸渍在织物上。织物浸渍后，剪断修补层，按正确的铺层方向堆叠，用吸尘器吸袋。湿式铺层修补常与玻璃纤维一起用于非结构应用。碳纤维和kevlar®干织物也可以使用湿层树脂系统。许多树脂体系采用常温湿铺层固化，易于完成，材料可在常温下长时间保存。室温湿铺层的缺点是它不能恢复在制造过程中在250°F（121℃）或350°F（176.67℃）下固化的原始结构和部件的强度和耐久性。一些湿铺层树脂使用高温固化，有改善性能。一般来说，湿铺层材料的性能低于预浸料的性能。

环氧树脂在使用前可能需要冷藏。这可以防止环氧树脂的老化。容器上的标签标明了每种部件的正确储存温度。大多数环氧树脂的典型储存温度在40°F（4.4℃)到80°F(26.67℃)之间。一些树脂系统要求存储在40°F（4.4℃)以下。

预浸料

预浸料是在生产过程中浸渍树脂的织物或胶带。树脂体系已经混合并处于B阶段固化。将预浸料储存在0°F（-17.78℃）以下的冷冻室中，以防止树脂进一步固化。材料通常被放在一卷上，衬底材料被放在材料的一边，这样预浸料就不会粘在一起。该预浸料具有粘性，并在堆叠过程中容易粘附到其他层。你必须从冷冻室中取出预浸料，让材料解冻，这可能需要8小时一整卷。将预浸料储存在密封防潮袋中。在材料完全解冻之前不要打开这些袋子，以防止材料被水分污染。

在材料融化堆叠并从衬底材料上取下后，将其切成修补层，按正确的铺层方向堆叠，并抽真空。堆叠时，别忘了去掉衬底材料。以较高的固化周期固化预浸料;最常用的温度是250°F（121℃）和350°F（176.67℃）。热压罐、固化炉和热粘结剂可用于固化预浸料。

如果零件是由几层预浸料制成的，固结是必要的，因为大量的空气会被困在每层预浸料之间。用有孔的释放膜和透气层覆盖预浸料，去除这些滞留的空气，并应用真空袋。在室温下真空10到15分钟。通常情况下，将第一层固结胶合板贴在工具面上，根据预浸料厚度和组件形状，每隔3或5层重复此过程。

将预浸料、薄膜粘合剂和发泡粘合剂存放在冰柜中，温度低于0°F（-17.78℃）。如果这些材料需要运输，请将它们放在装满干冰的特殊容器中。冰柜不可以是自动除霜型;自动除霜循环定期加热冷冻机内部，可减少存储寿命，消耗复合材料的允许出厂时间。冰柜必须能够保持0°F（-17.78℃）或以下的温度;大多数家用冷冻室都达到了这一标准。大型冰柜可用于大容量冷库。如果使用量小，一个箱式冷冻室可能就足够了。冷冻室用于储存层压和粘贴粘合剂，并应保持在40°F（4.4℃）附近。如图44所示

未固化的预浸料有储存和使用的时间限制。如图45所示，预浸料在低温下允许储存的最长时间称为保存期，一般为6个月至1年。可对材料进行测试，并可由材料厂家延长贮存寿命。

图44：小型冻结间贮存预浸料材料

图45：预浸料的贮存寿命

材料在室温下固化之前所允许的最长时间称为机械寿命。建议在室温下完成铺层和压实的时间称为操作寿命。操作寿命比机械寿命短。机械寿命是材料从冷冻室取出到材料返回冷冻室这段时间内测量的。操作人员必须记录进出冷冻室的时间。超过机械寿命的材料需要丢弃。

许多维修设施将材料切割成更小的套件，并将它们储存在防潮袋中，从冷冻室中取出后解冻更快。这也削弱了大卷材料从冷冻室里出来的时间。

所有冷冻的预浸料需要储存在防潮袋内，以避免水分污染。所有预浸料应避免灰尘、油、蒸汽、烟和其他污染物。修复铺层最好有一个洁净室，但如果没有洁净室，应将预浸料保存在袋子中或用塑料覆盖。在开始铺层之前，用分隔膜覆盖预浸料的无保护边，并在铺层修补层之前立即清洁被修补的区域。

预浸料对温度敏感。过高的温度会使材料开始固化，过低的温度会使材料难以处理。对于在非常寒冷或非常炎热的气候下维修飞机，修理区域周围应该有一个帐篷保护。在控制温度的环境中准备预浸料修复层，并在使用前立即将其带到修复区。

共固化

共固化是两个部分同时固化的过程。两部分之间的界面可能有，也可能没有胶合层。共固化通常会导致面板表面质量较差，这可以通过在标准固化循环中使用共固化的二次堆焊材料或后续的填充均匀操作来防止。共同固化的表面也可能有较差的机械性能，需要使用较低的设计值。

典型的共固化应用是加强筋和蒙皮的同时固化。经常在加劲筋和蒙皮之间的界面上放置胶膜，以增加抗疲劳和抗剥离能力。共固化工艺的主要优点是粘合组分之间的良好贴合和保证表面清洁度。

二次粘接

二次粘接利用预固化复合材料零部件，用一层胶粘剂将两个预固化复合材料零部件粘接在一起。蜂窝夹层组件通常采用二次粘结工艺，以确保最佳的结构性能。在蜂窝芯上共固化的层合板可能有变形层，这些层已经渗入芯细胞。因此，抗压刚度和强度可能分别降低多达10%和20%。

经过二次粘接的预固化层合板通常在粘接表面有一层薄薄的尼龙或玻璃纤维胶层。虽然剥离层有时阻碍了预固化层压板的无损检查，但它已被发现是在粘合前确保表面清洁的最有效的方法。剥去表皮层后，就得到了一个原始的界面。轻磨砂去除剥离层织物产生的多余树脂印痕，如果这些印痕断裂，就会在粘接线上产生裂缝。

复合材料可以用于结构修复，恢复，或增强铝，钢和钛组件。结合复合材料增强剂有能力减缓或停止疲劳裂纹的扩展，替代由于腐蚀磨砂而损失的结构区域，并在结构上增强小和负边缘区域。这种技术通常被用于金属粘结和传统飞机上复合材料粘结修复的结合。带有环氧树脂的硼预浸带最常用于这种应用。

共粘接

在共粘接过程中，对其中一个零部件进行预固化，与之匹配的部分与粘合剂同时进行固化。薄膜胶粘剂常用于提高剥离强度。

未完待续