leyu乐鱼体育官方网站【中译版】先进复合材料讲义汇总典藏版（下）

　　leyu乐鱼体育官方网站leyu乐鱼体育官方网站固化循环是用于固化热固性树脂体系或预浸料的时间、温度、压力循环。修补物的固化与原零件材料的固化同样重要。不同于金属修复的材料是预制的，复合材料修复需要技术人员制造材料。这包括所有的存储、加工和质量控制功能。飞机维修的修复周期从材料储存开始。储存不当的材料在用于修复之前就会开始固化。所有的时间、温度、要求必须满足并记录在案。参考飞机结构修理手册，以确定需要修理的零件的正确修复周期。

　　室温固化在节能和便携方面最有利。室温固化湿式铺层修补不能恢复原来250°F（121℃）或350°F（176.67℃）固化组件的强度或耐久性，通常用于非关键组件的湿式玻璃纤维铺层修补。室温固化修复可以通过加热来加速。在150°F（65.56℃）时达到最大性能。一个真空袋可以用来巩固层板，并为空气和挥发物逃逸提供一个路径。

　　所有的预浸料都用高温循环进行固化。一些湿铺层修补使用升高的固化循环，以增加修复强度和加快固化过程。固化烤箱和热粘结器使用真空袋来巩固层板，并为空气和挥发物逃逸提供一条路径。高压罐使用真空和正压来巩固层板，并为空气和挥发物逃逸提供一条路径。大多数加热装置使用可编程计算机控制运行固化循环。操作者可以从可用的修复周期菜单中进行选择，也可以编写自己的程序。

　　热电偶放置在修复附近，它们为加热装置提供温度反馈。复合材料的典型固化温度为250°F（121℃）或350°F。（176.67℃）在烤箱或高压罐中固化的大零件的温度可能与在固化周期中的烤箱或高压罐的温度不同，因为它们的作用就像一个散热器。零件的温度对于正确的固化是最重要的，因此在零件上放置热电偶来监测和控制零件的温度。用于测量烘箱或高压釜温度的烘箱或高压釜空气温度探针并不总是确定零件固化温度的可靠设备。如果零件或工具充当散热器，那么烘箱温度和零件温度会有很大的不同。

　　•升温:加热装置在设定温度下升温，通常在每分钟3°F（-16.1℃）至5°F（-15℃）之间。

　　•冷却:加热装置在设定的温度下冷却。冷却温度通常低于每分钟5°F。当加热装置低于125°F时，可拆卸该部件。当用高压釜固化零部件时，请务必在打开门之前释放高压釜内的压力。如图53所示

　　固化过程是通过对层压板施加热量和压力来完成的。随着温度的升高，树脂开始软化和流动。在较低的温度下，很少发生反应。任何挥发性污染物，如空气或水，在这段时间用真空从层压板中抽出。通过施加压力，通常是真空(大气压力)压实层压板;高压釜施加额外的压力，通常为50-100 psi。当温度接近最终固化温度时，反应速率大大增加，树脂开始凝胶硬化。在最终固化时保持可以使树脂完成固化并获得所需的结构性能。

　　目前航空航天复合材料部件中有很大一部分是易损坏的轻型夹层结构。由于夹层结构是粘结结构，面板较薄，通常通过粘结修复夹层结构的损伤。

　　对夹层蜂窝结构的修复使用了与最常见的面板材料类似的技术，如玻璃纤维、碳纤维和Kevlar®。凯夫拉纤维通常用玻璃纤维修复。如图54所示。

　　短期修复可以满足强度要求，但受时间或飞行周期的限制。在修复的寿命结束时，必须拆除并更换修复。临时修复可以恢复组件所需的强度。但是，这种修复不会恢复组件所需的持久性。因此，它有不同的检查间隔或方法。永久修复是指恢复部件所需的强度和耐久性的修复。修复具有与原部件相同的检查方法和间隔。

　　封装修复可用于修复小于0.5英寸的夹层蜂窝结构的损伤。蜂窝材料可以留在原地，也可以移除，用灌封化合物填充，以恢复一些强度。封装修复不能恢复部件的全部强度。

　　灌封胶通常是环氧树脂填充中空玻璃，酚醛或塑料微球，棉花，混合剂或其他材料。该灌封复合材料还可以用作装饰修复边缘和表皮面板的填充物。灌封胶也用于夹层蜂窝板作为螺栓和螺钉的硬点。灌封复合材料比原来的核心重，这可能影响飞行控制平衡。必须计算修复的重量，并与SRM规定的飞行控制重量和平衡限制进行比较。

　　注:以下步骤并不替代飞机特定结构维修手册(SRM)。不要认为一个制造商使用的修理方法适用于另一个制造商。

　　薄层压板可以进行目视检查和敲击测试，以确定损伤情况。如图55所示，较厚的层压板需要更深入的NDI方法，如超声检查。检查损坏附近是否有水、油、燃料、污垢或其他异物进入。水可以用x光、背光或湿气探测器来检测。

　　在部件修复之前，需要将水从蜂窝芯中清除。如图56所示，如果不除去水，在高温固化循环过程中，水会沸腾，面板会膨胀芯板，造成更大的损坏。蜂窝芯中的水在高海拔地区的低温下也会结冰，这可能会导致面板脱落。

　　把部件上的损坏部位修剪成圆角的光滑形状，或圆形或椭圆形。不要损坏未损坏的层、芯或周围材料。如芯核也损坏了，将芯核修剪成与芯皮相同的轮廓。如图57所示：

　　使用软盘砂光机或旋转垫砂光机在清理后的损伤周围用均匀的锥度砂光。一些制造商给出了一个锥度比，如1:40，而另一些制造商则规定了一个锥度距离，如每层现有的锥度距离有1英寸的重叠。去除外部饰面，包括比锥度边框至少大1英寸的区域的导电涂层。用干燥的压缩空气和吸尘器清除所有沙尘。使用沾有许可溶剂的干净布清洁受损区域。如图58所示：

　　用刀切割更换的芯子。芯塞必须与原芯具有相同的型号、等级和品级。芯细胞的方向应与周围材料的蜂窝状方向一致。塞形物必须修剪到合适的长度，并用认可的清洁剂进行溶剂清洗。

　　对于湿铺层修补，剪下两层适合未损坏表皮内表面的编织织物。用树脂浸渍织物层，放在洞里。使用灌注化合物周围的核心，并把它放在洞内。对于预浸料修补，剪下一片贴合孔的胶膜，在堵塞物周围使用发泡胶粘剂。堵塞物应该碰到洞的两侧。将堵塞物的芯核与原初材料对齐。用真空袋修补区域，并使用烤箱、高压釜或热毯对更换的核心进行固化。湿铺层修补可在室温至150°F（65.56℃）下固化。预浸料修补必须在250°F（121℃）或350°F（176.67℃）下固化。通常，更换的核芯是单独的周期固化，而不是与补丁共固化。在固化后，必须用磨砂将堵塞物与周围区域齐平。如图59所示：

　　参考修理手册，了解正确的修理材料和修理所需的层数。通常情况下，比原来安装的层数多安装一层。将层厚裁成正确的尺寸和方向。修理层厚的安装方向必须与被修理的原层方向一致。用树脂浸渍层，用于湿铺层修复，或从预浸料中除去衬底材料。铺层通常采用最小的铺层第一锥度铺层顺序。如图60所示：

　　一旦铺层材料到位，使用真空袋安装来去除空气和加压修复固化。安装线：线:固化修复

　　在所需的修复周期内修复。湿铺层修补可在室温下固化。可将温度升高至150℉（65.56℃）以加速固化。预浸料修补需要在升高的固化周期内固化。如图62所示，从飞机上取下需要修复的部件，可以在热房间、烤箱或高压釜中进行固化。加热毯用于飞机上的维修。

　　固化后取出封装材料，并检查修补情况。修补应该没有坑，水泡，树脂盈亏的区域。用砂纸轻轻打磨修补补丁，使其表面光滑，不会损坏纤维。应用表面处理和导电涂层(防光波)。

　　通常使用目视、轻拍或超声波检查来做修补厚的检查。如果发现缺陷，则要拆除修复的补丁。如图63所示：

　　如果飞行控制面板进行了修复，请执行平衡检查，并确保修复的飞行控制面板在SRM的范围内。如果不这样做，可能会导致飞行控制颤振，影响飞行安全。

　　新一代飞机的机身和机翼结构是由固体层压板制成的，外部用共固化或共粘结的纵梁加强。这些实心层压板比蜂窝夹层结构的面板有更多层。固体层压结构的冲压修复技术与玻璃纤维、Kevlar®和碳纤维相似，但有微小的区别。

　　冲压修补可采用阶梯修补，或者更常见的采用切口修补(锥形修补)。围切角度通常是小的，以减轻负荷进入接头和防止粘合剂逃逸。这就意味着厚度与长度的比例为1:10到1:70。由于粘接维修的检查是困难的，与螺栓维修相比，粘接维修需要更高的质量控制承诺，更好的培训人员和清洁度。

　　从负载转移的角度来看，嵌入接头更有效，因为它通过紧密对齐母轴和贴片的中性轴来减少负载偏心。但是，这种配置在进行修复时有许多缺点。首先，要保持小的锥度角，就必须去除大量的声感材料。

　　第二，替换层必须非常准确地铺好，并放置在修复缝中。第三，如果没有在高压釜中固化，更换层的固化会导致强度显著降低。

　　第四，胶粘剂会粘到接缝底部，形成不均匀的粘接线。这可以通过一系列小步骤来近似围角来缓解。

　　由于这些原因，除非零件是轻负荷的，这种类型的修理通常在修理设施中进行，在那里零件可以插入到高压釜中，这可以使零件的强度与原始零件一样强。

　　固体层压板有几种不同的修复方法。该贴片可以预固化，然后二次粘结到母体材料。这种方法最接近于螺栓修复。如图64所示，可将预浸料制成贴片，然后与胶粘剂同时共固化。补丁也可以使用湿铺层修补。固化周期也可以在时间长度、固化温度和固化压力方面有所不同，增加了可能的修复组合的数量。

　　必须使用适当的无损评估(NDE)技术准确测量待修复损伤的大小和深度。多种无损检测技术可用于复合材料结构的损伤检测。最简单的技术是目视检查，在半透明复合材料中，如玻璃-聚酯和玻璃-乙烯基酯层合板中，由于分层或树脂开裂而产生的白化可以用来指示损伤区域。

　　可视检查不是一种精确的技术，因为不是所有的损伤都能被眼睛检测到，特别是被油漆隐藏的损伤，位于表面以下深处的损伤，以及非透明复合材料的损伤，如碳纤维和芳纶层压板。一种流行的技术是轻敲测试，用一个轻量级的物体，如硬币或锤子，来定位损伤。敲击测试的主要好处是它简单，可以用于快速检查大面积。轻叩测试通常用于检测接近表面的分层损伤，但随着分层位于表面以下的深度，其可靠性越来越低。锥击测试对于检测其他类型的损伤是没有用的，例如树脂裂缝和断裂的纤维。检测更先进的复合材料NDE技术是阻抗测试,x射线放射照相,热学,超声。在这些技术中,超声波可以说是最准确、最实用的,经常被用于测量损伤。超声可以用于检测位于表面下方的小层,不像视觉检查和敲击测试。

　　一旦确定了需要修复的损坏区域的范围，就必须拆除损坏的层压板。声源层压板的边缘然后逐渐变细到一个浅的角度。锥度斜率比，也称为围角，应小于12比1 (＜5°)，以减少修复补丁后沿粘结线的剪切应变。浅角度也补偿了一些误差在工艺和其他操作变量，可能减少贴片粘附。如图 65所示：

　　靠近嵌接区的层压板应用砂纸轻轻打磨，然后去除灰尘和污染物。建议，如果嵌入区已经暴露在环境中相当长一段时间，应该用溶剂清洗，以去除污染。

　　需要一个具有复合结构原始轮廓的刚性支撑板，以确保修复具有与周围结构相同的几何形状。

　　层压修补通常使用最小的层优先锥度序列。虽然这种修复是可以接受的，但它会在修复界面的每层边缘产生相对较弱的富含树脂的区域。最大厚度的第一层层压顺序，其中第一层加强织物完全覆盖工作区域，产生一个更强的界面连接。其遵循制造商的SRM说明。

　　加强材料的选择对于确保修复具有可接受的机械性能至关重要。加固织物或胶带应与原复合材料中使用的加固材料相同。

　　修补层合板内补强层的纤维取向应与原零件层合板相匹配，使修补件的力学性能尽可能接近原材料。

　　控制面板的机翼后缘非常容易损坏。尾部4英寸特别容易受到地面碰撞和搬运，以及雷击。维修在这个区域可能是困难的，因为可能涉及蒙皮和后缘加固。对损坏边缘或面板上的蜂窝芯的修复类似于对一个或两个面板修复部分中所讨论的需要更换核心和损伤的夹层蜂窝结构的修复。调查损坏情况，移除损坏的层和芯，干燥零件，安装新芯，铺上修补层，固化和修后检查。典型的机翼迹缘修复，如图66所示：

　　树脂注入修补用于轻负荷结构的固体层压板，由于分层造成的小损伤。在分层区域的外侧钻两个孔，向其中一个孔注入低粘度树脂，直至树脂从另一个孔流出。树脂注入修补有时用于夹层蜂窝结构，以修复面板脱落。树脂注入法的缺点是由于钻孔导致纤维被切断，很难将损坏区域的水分清除，难以实现树脂的完全注入，如图67所示：

　　复合材料可以用于结构修复，恢复，或增强铝，钢和钛组件。键合复合材料加倍器具有减慢或停止疲劳裂纹扩展，替换由于腐蚀磨砂而损失的结构区域，并在结构上增强小和负补偿区域。

　　硼环氧、Glare®和碳环氧材料被用作复合贴片，用于修复受损的金属机翼皮、机身部分、地板梁和舱壁。作为一种裂纹扩展抑制剂，刚性结合复合材料限制了裂纹区域，降低了金属中的总应力，并在裂纹周围提供了一个交替的载荷路径。作为结构增强或掺混填料，高模量纤维复合材料具有可忽略的气动阻力和可控性能。

　　表面处理对实现粘接强度非常重要。采用喷砂硅烷和磷酸阳极氧化法制备铝皮。薄膜胶粘剂采用250°F(121°C)固化通常用于将加倍器粘结到金属结构上。安装过程的关键领域包括良好的热固化控制，拥有和保持无水的键合表面，以及化学和物理制备的键合表面。

　　二次粘结预固化增强剂和原位固化增强剂已被应用于从机身框架到车门切口到叶片加强筋等各种结构几何图形上。真空袋用于在加倍器和金属表面之间施加粘接和固化压力。

　　玻璃纤维成型垫由短纤维组成，强度远远低于其他使用连续纤维的复合产品。玻璃纤维模塑垫不用于结构修复应用，但可用于非结构应用。玻璃纤维模压垫通常与玻璃纤维织物结合使用。成型的垫子被树脂浸渍，就像玻璃纤维织物的湿铺层。模制垫的优点是成本较低，使用方便。

　　飞机的天线罩，作为雷达的电子窗口，通常是由不导电的蜂窝夹层结构只有三或四层玻璃纤维制成。它们的外壳很薄，所以不会阻挡雷达信号。薄的结构，加上位于飞机前面的位置，使得雷达罩容易受到冰雹、鸟击和雷击的破坏。低冲击损伤可能导致剥离和分层。

　　通常，由于冲击损坏或侵蚀，雷达罩结构中会发现水。水分在核心材料中聚集，并在飞机每次飞行时开始一个冻融循环。这最终会破坏蜂窝材料，导致天线罩本身出现软点。雷达罩的损坏需要迅速修复，以避免进一步的损坏和雷达信号阻塞。滞留的水或湿气会在雷达图像上产生阴影，严重降低雷达的性能。为了检测天线罩进水，现有的无损检测技术包括x射线照相、红外热像和测量雷达罩水分计，其可测量由于水的存在而造成的射频功率损失。对天线罩的修理类似于对其他蜂窝结构的修理，但技术人员需要意识到修理可能会影响雷达性能。修理严重损坏的天线罩需要一种特殊的工具。如图68所示

　　天线罩有防雷条连接到天线罩外面，以消散雷击的能量。重要的是，这些防雷带应处于良好状态，以避免损坏天线罩结构。在检查过程中发现的典型的防雷条故障是由于防雷条短路或附着的硬件和防雷条与天线罩表面脱落而引起的高电阻。如图69所示

　　损坏的复合材料结构可以用一个外部补丁进行修复。外部修补可以用预浸料、湿铺层或预固化修补。外部补片通常采用阶梯式，以减少补片边缘的应力集中。外部贴片的缺点是负载的偏心导致剥离应力和贴片在气流中的突出。

　　碳纤维、玻璃纤维和凯夫拉®的修复方法是相似的。玻璃纤维有时用于修复Kevlar®材料。用外部修补损伤的主要步骤是调查和绘制损伤，清除损伤，修补层的铺层，真空袋封装，固化和表面涂层。

　　将损坏部位修剪成光滑的圆形或椭圆形。使用切割或砂纸粗糙的基体表面至少比补丁大1英寸。用认可的溶剂和干软布清洁表面。

　　使用SRM来确定修复层的数量、大小和方向。修补层的材料和朝向必须与主基结构的朝向相同。修复可以是阶梯式的，以减少边缘的剥离应力。

　　在损坏的区域上放置一层薄膜粘合剂，并将修复铺层放置在修复的顶部。真空袋封装材料被放置在修补的顶部(参见预浸料铺层和控制封装)，并应用线:固化修复

　　一般来说，湿铺层修补的性能不如用预浸料修补的好；但采用双真空脱松法（DVD法）可改善湿铺层工艺的性能。

　　双真空袋工艺用于制造湿铺层或预浸修补层合板。如下图70所示。为了开始减压过程，将内部的柔性真空袋内的空气抽走。然后将刚性外盒密封在内真空袋上，排出刚性外盒与内真空袋之间的容积空气。由于外部的盒子是刚性的，第二次排气防止大气压力压下的内部真空袋补丁。这随后防止气泡在层压板内被掐掉，并促进空气被内部真空去除。接下来，加热层压板到预定的脱胀温度，以降低树脂粘度，进一步提高空气和挥发物从层压板内去除。通过热传导毯施加热量，热传导毯由直接放置在热传导毯上的热电偶控制。一旦减压循环完成，压缩层压板，通过排气真空源连接到外部刚性盒，以巩固层，允许大气压力重新进入盒，并对内部真空袋提供正压力。完成压实循环后，从组装中移除层压板并准备固化。

　　预固化修补不是很灵活，不能用在高度弯曲或复合曲面上。修复步骤类似于用预浸料进行外部粘合修复，除了步骤三和步骤四。

　　螺栓修复比黏合修复更快且更容易。它们通常用于厚度大于0.125英寸的复合材料外壳上，以确保有足够的紧固件轴承面积用于负载转移。它们被禁止在蜂窝夹层组件中使用，因为可能会有水分从紧固件孔侵入并导致芯层退化。

　　蜂窝夹层部件通常有薄的表面板，使用黏结围角式修复是最有效的。可以使用一个绑定的外部步骤补丁作为替代方案。螺栓修复是无效的薄层合板，因为复合材料层合板的低承载应力。大型飞机上使用的较厚的固体层压板在高载荷区域可达一英寸厚，这些类型的层压板不能有效地使用黏结围角式修复。如图74所示

　　20世纪70年代设计的飞机采用复合夹层蜂窝结构作为轻载二级结构，但新的大型飞机采用厚固体层压板作为一级结构而不是夹层蜂窝结构。这些厚厚的实心层压结构与传统的夹层蜂窝结构有很大的不同，用于飞行控制、起落架门、襟翼和今天飞机的扰流板。它们对修复提出了挑战，很难用黏结修复方法进行修复。螺栓修复方法已被开发用于修复较厚的固体层压板。

　　蜂窝夹层结构不需要螺栓修复，因为薄板的承载强度有限，钻孔削弱了蜂窝结构强度。螺栓修补的优点是只需要选择贴片材料和紧固件，修补方法类似于钣金修补。不需要固化修补和将预浸料修补材料和薄膜粘合剂储存在冰箱中。贴片可以由铝、钛、钢或预固化的复合材料制成。复合修复通常由碳纤维与环氧树脂或玻璃纤维与环氧树脂制成。

　　为防止应力集中，需将损伤区域修整成光滑半径较大的圆孔或矩形孔。用磨砂机、刨具或类似的工具清除损坏。

　　根据SRM中的修复信息确定补丁的大小。在将修补物贴在损坏的结构上之前，先切割、成型和定型修补。它更容易使补丁比计算稍微大一点，并修剪尺寸后钻孔所有紧固件孔。在某些情况下，修补物是预先成型和预先钻孔的。如果要进行切割，应使用适用于贴片材料的标准车间程序。钛很难加工，需要一个强大的滑辊来弯曲材料。金属贴片需要锉平，以防止切口周围产生裂纹。当在复合材料中钻导孔时，用于修复紧固件的孔必须与现有紧固件至少有4个直径，并有3个紧固件直径的最小边缘距离。这不同于铝的标准做法，允许两个直径的距离。具体的导孔尺寸和使用的钻头类型应遵循特定的SRM说明。如图75所示：

　　要在受损区域定位修补，在主基结构和修补材料上画两条垂直的中心线，这两条中心线定义了主荷载或几何方向。然后，在修补物上画出孔型，在贴片材料上钻导孔。将修补物的两条垂直中心线与主基结构上的线对齐，并将导孔转移到主基材料上。用最小差来固定修补。在修补的边缘做上记号，这样就可以很容易地把它放回原来的位置。

　　大多数用于飞机工业的复合材料一级结构采用Hi-Loks®(Hi-Shear Corp.)或Huck- Spin®锁定螺栓固定，用于永久安装。Hi-Lok®是一种螺纹紧固件，在螺纹端结合了一个内六角键，以应对安装过程中施加在接箍上的扭矩。该接箍包括易碎部分，在预定的扭矩值分离。如图78所示

　　该锁紧螺栓包括一个锁箍，锁箍被压入环形凹槽中。它有两种类型:拉式和桩式。拉式是最常见的，其中一个易碎的针尾是用来反应轴向负荷的锁箍锻压。当锻压负荷达到预定的极限时，针尖在危险的凹槽处脱落。Hi-Lok®和拉式Huck-Spin®锁栓的安装可以由一名技术人员在结构的一侧完成。另一方面，桩型锁紧螺栓需要在紧固件头部的一侧提供支撑，以应对压模操作。这种方法通常用于细节结构的自动装配，在这些装配中联接不是问题。

　　与金属结构相比，复合结构紧固件的具体差异很小。对于Hi-Lok®，材料兼容性是唯一的问题;不建议使用铝套。标准项圈通常采用A286, 303不锈钢和钛合金。Huck-Spin®锁栓需要一个帽子状的接箍，其中包含一个法兰，以在安装过程中分散高轴承负载。设计用于复合结构的锁栓销有六个环形凹槽，而金属结构有五个。如图79及图80所示。

　　桃型空心端E-Z Buck®铆钉由钛铌合金制成，具有40 KSI的剪切强度。E-Z Buck®铆钉设计用于油箱的双冲洗应用。这种类型的铆钉的主要优点是，它所需要的力不到相同材料的固体铆钉的一半。铆钉安装有自动铆接设备或铆钉挤压机。特殊的可选模具，确保挤压机在安装过程中始终居中，避免造成结构的损坏。图82所示

　　Alcoa UAB™盲螺栓系统是为复合结构设计的，有钛和不锈钢两种材料。UAB™盲螺栓系统有100°平头、130°埋头和突出头三种类型。

　　Accu-Lok™盲紧固系统是专为复合结构设计的，在这种结构中只能进入结构的一侧。它结合了高关节预紧力和大直径痕迹在暗面。大的占地面积使分布的联合预紧力在更大的区域，几乎消除了分层复合结构的可能性。Accu-Lok™的抗剪强度为95 KSI，有100°平头、130°埋头和突出头三种类型。Monogram设计的一个类似的紧固件被称为Radial-Lok®。图84所示

　　复合材料钻孔与金属飞机结构钻孔不同。不同类型的钻头，更高的速度和更低的进给量是钻精密孔所必需的。由碳纤维和环氧树脂制成的结构非常坚硬和磨耗，需要特殊的平槽钻头或类似的四槽钻头。芳纶纤维(Kevlar®)、环氧复合材料不像碳纤维那样坚硬，但很难钻孔，除非使用特殊的刀具，因为纤维容易磨损或撕碎，除非它们在嵌入环氧树脂时被切割干净。已经开发出了带有衣夹尖和鱼尾尖的特殊钻头，可以在将纤维从钻孔中取出之前将其切开。如果Kevlar®、环氧树脂部分夹在两个金属部分之间，可以使用标准麻花钻。

　　不要使用标准麻花钻头钻复合结构。标准高速钢是不可接受的，因为它会立即变钝，产生过多的热量，并导致层分离，纤维撕裂，孔质量不可接受。

　　通常使用麻花钻，但也可以使用布莱德钻头。凯夫拉纤维不像碳纤维那么硬，可以使用标准的高速钢钻头。如果使用标准钻头，孔径质量可能较差，首选的钻头类型是镰刀形克伦克钻头。这种钻头首先拉住纤维，然后剪断它们，这样就能钻出质量更好的孔。较大的孔可以用金刚石涂层孔锯或飞切刀切割，但只在钻床上使用飞切刀，不能在钻马达上使用。如（图85、图86和图87）

　　复合材料的钻孔电机运行在2000 - 20,000 rpm和低进给率之间。钻头马达与液压冲舱或其他类型的进给控制是首选，因为它们限制了钻头的涌动而退出复合材料。这减少了爆裂损伤和分层。由胶带制品制成的零件特别容易发生爆裂损伤;由织物材料制成的零件受损较少。复合结构需要用金属板或薄板作衬底，以避免爆裂。复合材料结构中的孔通常先用一个小的先导孔预钻，然后用金刚石涂层钻头或硬质合金钻头扩大，再用硬质合金铰刀扩至最终孔径的尺寸。

　　背扩孔是碳纤维环氧树脂零件与金属子结构零件配合时可能发生的一种情况。碳纤维环氧部分的孔的后边缘可以被拉过复合材料的金属屑侵蚀或辐射。当零件之间有缝隙，或者金属碎片是线状而不是小碎片时，这种情况更普遍。通过改变进给量和速度、刀具几何形状、更好的零件夹紧、增加最终铰孔、使用啄钻或这些方法的组合，可以减少或消除反钻。

　　当复合零件与金属零件组合钻进时，金属零件可以控制钻进速度。例如，即使从腐蚀角度来看，钛与碳纤维环氧材料兼容，为了确保钛不发生冶金损伤，需要降低钻孔速度。钛合金采用低速高进给量钻孔。适合钛钻头可能不适合碳纤维或玻璃纤维钻头。用于钻钛的钻头通常由钴钒制成;用于碳纤维的钻头由碳化物或金刚石涂层制成，以增加钻头寿命和生产精确的孔。通常使用小直径高速钢(HSS)钻头，如40号钻头，用于手动钻导孔，因为硬质合金钻头相对脆，容易破碎。这些小型高速钢钻头相对较低的成本抵消了有限的预期寿命。高速钢钻头只能钻一个孔。

　　在手钻作业中使用硬质合金刀具最常见的问题是处理刀具的损坏(边缘脱落)。慢速恒进给的锋利钻头可以通过碳纤维环氧树脂和薄铝产生0.1毫米(0.004英寸)的公差孔，特别是如果使用钻头导轨。使用硬工具，可以保持更紧的公差。当碳纤维环氧下面的结构是钛时，钻头可以拉钛屑穿过碳纤维环氧，扩大孔。在这种情况下，可能需要进行最后的扩孔操作，以保持孔径公差。碳纤维环氧复合材料结构的孔需要硬质合金铰刀。此外，当扩孔器移除直径超过0.13 mm(0.005英寸)时，孔的出口端需要良好的支撑，以防止破裂和分层。支撑物可以是下部结构，也可以是固定在背表面的板。典型的扩孔速度约为钻孔速度的一半。

　　切削液通常不用于或不推荐钻薄(小于6.3毫米或0.25英寸厚)的碳纤维环氧结构。在复合材料钻孔时使用真空是一个很好的做法，以避免碳粉尘在工作区域自由漂浮。

　　当平头紧固件要安装在组件中时，需要沉装复合结构。对于金属结构，100°夹角剪切或张力头扣件是典型的方法。在复合材料结构中，常用的紧固件有两种:100°夹角张力头紧固件或130°夹角张力头紧固件。130°头的优点是，扣件头的直径可以与拉紧头100°扣件的直径相同，而剪切式头100°扣件的头部深度相同。对于复合材料部件中的冲洗紧固件，建议将沉孔刀具设计成孔和沉孔之间的可控半径，以适应紧固件上的头到柄圆角半径。此外，可能需要倒角操作或垫圈，为突出的头部紧固件提供适当的间隙。无论使用哪种头型，在复合结构中必须准备一个匹配的沉槽或倒角。

　　硬质合金刀具用于生产碳纤维环氧结构的沉槽。这些沉槽切割机通常有类似于金属上使用的直槽。对于凯夫拉纤维环氧复合材料，采用s形正耙切割槽。如果使用直槽或沉槽切割机，可以在表面涂上一层特殊的厚胶带，以清洁切割凯夫拉纤维，但这不如s形槽切割机有效。推荐使用先导式沉孔刀，因为它可以确保孔和沉孔之间有更好的同心度，并减少由于零件的不对称或分层而导致的紧固件下产生间隙的可能性。

　　使用微止埋头孔规生产一致的埋孔。不要通过超过70%的表层深度的深孔，因为更深的深孔会降低材料的强度。当使用先导式埋孔刀时，必须定期检查先导是否磨损，因为磨损会导致孔与埋孔刀之间的同心度降低。这尤其适用于只有一个切削刃的埋头刀。对于先导式沉槽切削齿，在开始将切削齿送入井中并准备沉槽切削齿之前，将先导置于孔中并将切削齿调到最大转速。如果在触发钻头马达之前，切削齿与复合材料接触，可能会产生碎片。

　　•芳纶(Kevlar®)纤维增强塑料:芳纶纤维不像碳纤维和玻璃纤维那样坚硬，可以使用高速钢制成的刀具。为防止芳纶复合材料边缘纤维松动，握住零件后进行剪切。芳纶复合材料需要用塑料背板支撑。芳纶和备份板同时切割。芳纶纤维最好的切割方法是先绷紧，然后再剪切。有一种特殊形状的切割器可以拉住纤维，然后剪断它们。当使用剪刀剪芳纶织物或预浸料时，必须有剪刃的一面和锯齿或槽表面的另一面。这些锯齿防止材料滑落。应该总是使用锋利的刀片，因为它们可以减少纤维的损伤。用完后一定要立即清理剪刀的锯齿，以免未固化的树脂损坏剪刀。

　　带锯是维修车间切割复合材料最常用的设备。建议使用无齿硬质合金或金刚石涂层锯片。如果碳纤维或玻璃纤维被切割，典型的带齿锯片不会持久使用。如[图88]，气动手动工具，如槽刨机、军刀锯、模具磨床和切割轮，可用于修整复合材料零件。硬质合金或金刚石涂层的刀具有更好的光洁度，使用寿命更长。专业的操作有超声波，水射流和激光切割机。这些类型的设备是数控(NC)和生产优越的边缘和孔质量。水射流切割机不能用于蜂窝结构，因为它会把水引入零件。不要在用于复合材料的设备上切割任何东西，因为其他材料会污染复合材料。

　　预浸料可以用（数控）CNC格伯台切割。该设备的使用加快了切割过程，优化了材料的使用。设计软件可以计算如何切割复杂形状的层。如图89所示：

　　先进的复合材料，包括预浸料，树脂系统，清洁溶剂和粘合剂可能是危险的，重要的是你要使用个人防护设备。阅读和理解材料安全数据表(MSDS)并正确处理所有化学品、树脂和纤维是很重要的。MSDS列出了物料系统中的危险化学品，并概述了其危害。这些物质可能是一种呼吸刺激物或致癌物，或另一种危险物质。

　　不要吸入碳纤维粉尘，并始终确保工作场所有良好的空气流动。在密闭空间工作时，一定要使用辅助呼吸的设备。用吸尘器在灰尘来源附近清除空气中的灰尘。当打磨或油漆时，你需要一个防尘口罩或呼吸器。适当安装的防尘口罩可提供所需的保护。对于涂料的应用，需要一个带有正确过滤器的密封呼吸器或一个新鲜空气供应呼吸器。

　　下吸力工作台是一种有效和经济的设备，可以保护工人免受砂和研磨作业产生的有害粉尘的影响。这些表也是有用的整理工具，因为加工操作产生的大部分颗粒材料会立即收集起来处理。下吸力工作台的尺寸和维护应使其平均表面流速在每分钟100到150立方英尺之间。下吸力工作台将灰尘和纤维等污染物从操作人员的材料上吸走。应监测下沉气流表，并定期更换过滤器，以提供最大限度的保护和颗粒物收集。

　　将贴有掩蔽纸的塑料板材放入与垂直方向成10°角的容器中，以防止弯曲。如果片材是水平存放的，要注意避免它们之间有污垢和碎片。片材叠起来的高度绝对不能超过18英寸，最小的片材叠在较大的上面，这样就不会出现无支撑的悬垂。把掩蔽纸放在片材上，时间越长越好，注意不要让它们相互摩擦，或在粗糙或肮脏的桌子上滑动，以免划伤或划伤片材。

　　为了获得最佳的效果，要持续到热成型丙烯酸达到制造商推荐的温度。使用强制空气烤箱，可操作温度范围120-374°F(49-190°C)。如果零件在成型过程中温度过高，可能会在表面形成气泡，损害板材的光学质量。

　　加热丙烯酸塑料模具几乎没有压力，所以使用的形式可以非常简单的结构。由压木、胶合板或石膏制成的形状足以形成简单的曲线，但可能需要增强塑料或石膏来形成复杂或复合曲线。由于热塑料符合任何波纹或不均匀，使用的形式必须完全光滑。为了确保这一点，用砂纸打磨，用柔软的布料覆盖它，如户外法兰绒或台球毡。模具应该足够大，以延伸超出装饰线的部分，并应作出规定，以保持热塑料紧贴模具，让它冷却。

　　几种类型的片切可用于透明塑料;然而，圆锯是最好的直线切割。叶片应该是中空的，或有一些固定的地方，以防止结扎。边齿固定后，应该侧切，使切口边缘光滑。推荐使用带锯切割扁平的亚克力板，当切口必须是弯曲的，或当板材被切割到一个粗略的尺寸后再进行修整时。严格控制尺寸和形状可以通过带锯一块到1⁄16英寸内所需的尺寸，由塑料上的刻痕线标记，然后用滚筒或带砂机打磨到正确的尺寸。

　　在丙烯酸塑料上使用的钻头必须小心地研磨，不能有影响表面光洁度的缺口和毛刺。如图91所示，用比软金属更大的夹角打磨钻头。斜角应该为零，以便刮，而不是切割。

　　可聚合粘合是将催化剂添加到已经很厚的单体聚合物液体中以促进快速硬化的粘合剂。PS-30®和Weld-On 40®是这种类型的可聚合粘合剂。它们适用于胶结所有类型的有机玻璃，丙烯酸铸板和由有机玻璃成型球团成型的零件。在室温下，混合成分后，粘合剂在容器中大约45分钟就会硬化(聚合)。温度越高，它们变硬的速度越快。黏合接头通常在组装后4小时内就可以处理。接头装配后4小时内可加工，但最好等待24小时。

　　PS-30®和焊接40®应在不低于65°F（18.33℃）的温度下使用。如果在低于65°F（18.33℃）的室内进行固化，则需要更长的硬化时间，接头强度也会降低。

　　胶粘剂应按照制造商说明中的正确比例配制，并充分混合，确保混合容器和混合桨都不会增加颜色或影响粘合的硬化。最好使用清洁的玻璃或聚乙烯混合容器。由于它们的存续寿命很短(大约45分钟)，粘合PS-30®和焊接40®在混合组件后必须迅速使用。在准备过程中消耗的时间缩短了有效的工作时间，因此有必要在粘合混合之前将一切准备就绪。为了更好的处理，在搅拌20分钟内倒入粘合剂。为了达到最大的接缝强度，最终的粘合剂接缝应该没有气泡。通常情况下，让混合后的粘合剂静置10分钟，然后进行固化，使气泡上升到表面就足够了。缝隙连接技术只能用于无色有机玻璃、丙烯酸或在接缝隐藏的情况下。如果需要用彩色有机玻璃和丙烯酸进行不明显的连接，则部件必须紧密贴合，使用封闭的V型槽、对接或弧线连接。

　　只要胶粘剂表面不接触粘合剂，就可以用遮蔽胶带制作粘合模板或粘合剂。这是很容易做到的，用一条玻璃纸胶带放置在屏蔽胶带粘合剂。胶带必须仔细挑选。普通玻璃纸胶带上的粘合剂可以防止PS-30®和焊接40®的固化。在实际制造零件之前，应尝试样品接头，以确保使用的胶带系统不会损伤粘合剂。因为让所有的粘合剂都保持在缝隙中是很重要的，所以应该只使用接触压力。

　　在灌注粘合剂后，气泡倾向于漂浮到缝隙接头中粘合剂的顶部。如果气泡被加工掉，这些不会造成任何问题。可以用一根小电线(不是铜线)或类似的物体将一些气泡从接点中提出来;然而，粘合剂接缝应尽可能少受到干扰。

　　一个精心修补的部分并不等于一个新的部分，无论是在光学上还是结构上。在裂缝发展的第一个迹象，用# 30或1⁄8英寸的钻头在裂缝的极端末端钻一个小孔。如（图93）这是为了定位裂纹，并通过在大范围内分布应变来防止进一步分裂。如果裂缝很小，用钻孔堵住裂缝就足够了，直到可以进行更换或更永久性的修复。

　　塑料在飞机使用上比玻璃有许多优点，但它们缺乏玻璃的表面硬度，在维修飞机时必须小心避免刮伤或损坏表面。用大量的水和温和的肥皂清洗塑料，使用干净，柔软，无砂砾的布，海绵，或徒手。不要使用汽油、酒精、苯、丙酮、四氯化碳、灭火器或除冰液、漆稀释剂或窗户清洁喷雾。这些都会软化塑料，导致开裂。

　　在表面清洁之前，不要尝试手工抛光或磨光。建议使用柔软、开放式的棉或法兰绒抛光轮。轻微的划痕可以用手用力擦拭受影响的区域，使用蘸有松节油和粉笔混合物的柔软清洁布，或者用湿布涂抹汽车清洁剂。取下清洁剂，用柔软干燥的布擦拭。丙烯酸和醋酸纤维素塑料是热塑性塑料。抛光或磨光时间过长所产生的摩擦可以产生足够的热量来软化表面。这种情况会产生视觉扭曲，应该避免。

　　更换面板应使用与飞机制造商最初使用的相同的材料。市场上有许多种透明塑料。它们的性能差异很大，特别是膨胀特性、低温下的脆性、阳光下的耐变色性、表面检查等。关于这些性能的信息见MIL-HDBK-17，飞行器用塑料，第二部分透明玻璃材料，可从政府印刷办公室(GPO)获得。飞机制造商选择在其设计中使用的材料时考虑了这些特性，而使用具有不同特性的替代品可能会导致后续的困难。

　　1.永远不要迫使塑料面板变形，使其适合框架。如果更换的面板不容易安装，请更换新的面板或加热整个面板并重新成型。如果可能，在普通室温下切割并安装新面板。

　　4.在橡胶、软木或其他垫片材料之间安装塑料板，使安装防水，减少振动，并有助于分配塑料上的压应力。