I. Defnyddiau swbstrad
1.1 Resin
1.1.1 Resin thermoset
Resin yw'r term generig ar gyfer polymerau. Mae'r resin a'i gyfansoddiad cemegol a'i briodweddau ffisegol yn effeithio'n sylfaenol ar brosesu, gweithgynhyrchu a phriodweddau terfynol y deunydd cyfansawdd. Resin thermoset yw'r mwyaf amrywiol a ddefnyddir yn eang o'r holl ddeunyddiau gwneud. Mae'n hawdd ei gastio neu ei ffurfio i unrhyw siâp, mae'n gydnaws â'r rhan fwyaf o ddeunyddiau eraill, ac mae'n gwella'n hawdd (trwy wres neu gatalyddion) i solid anhydawdd. Mae resin thermoset hefyd yn asiant gludiog a bondio rhagorol.
1.1.2 Resin Polyester
Mae resin polyester yn resin gymharol rad a hawdd ei brosesu a ddefnyddir yn aml mewn cymwysiadau cost isel. Defnyddir resin polyester mwg isel ar gyfer rhannau mewnol awyrennau. Gellir prosesu -polyester wedi'i atgyfnerthu â ffibr mewn amrywiaeth o ffyrdd. Mae dulliau prosesu cyffredin yn cynnwys ffurfio mowld metel cyfatebol, lamineiddiad gosod gwlyb (bagio gwactod) ffurfio, mowldio chwistrellu, weindio ffibr, pultrusion, a stêm pwysedd uchel.
1.1.3 Resin Vinyl Ester
Mae gan resin ester finyl yr un ymddangosiad, priodweddau trin, a nodweddion halltu resinau confensiynol â resinau polyester. Fodd bynnag, mae ymwrthedd cyrydiad a phriodweddau mecanyddol cyfansoddion ester finyl yn llawer gwell na'r cyfansoddion resin polyester safonol.
1.1.4 Resin Ffenolig
Defnyddiwyd resin ffenolig gyntaf yn fasnachol yn y farchnad ar ddechrau'r 20fed ganrif. Daeth fformaldehyd wrea a fformaldehyd melamin i'r amlwg yn y 1920au a'r 1930au fel dewisiadau cost is ar gyfer defnydd tymheredd isel. Defnyddir resin ffenolig ar gyfer cydrannau mewnol oherwydd ei nodweddion mwg isel a fflamadwyedd isel.
1.1.5 Resin Epocsi
Mae resin epocsi yn resin thermosetting polymeradwy sydd ag ystod eang o gludedd o hylif i solet. Gyda llawer o wahanol fathau o resin epocsi, dylai'r technegydd ddefnyddio llawlyfr cynnal a chadw i ddewis y math cywir ar gyfer atgyweiriad penodol. Defnyddir resin epocsi yn eang mewn prepregs a gludyddion strwythurol. Manteision epocsi yw cryfder uchel a modwlws, cynnwys anweddol isel, adlyniad da, crebachu isel, ymwrthedd cemegol da, a rhwyddineb prosesu. Ei anfanteision mawr yw breuder a diraddio eiddo ym mhresenoldeb lleithder. Mae resin epocsi yn arafach i'w brosesu neu ei wella na resin polyester. Mae technegau prosesu yn cynnwys mowldio awtoclaf, dirwyn ffibr, mowldio, bagio gwactod, mowldio trosglwyddo resin a mowldio pultrusion. Mae tymereddau halltu yn amrywio o dymheredd ystafell i tua 350 gradd F (180 gradd). Yr ystod tymheredd iachâd mwyaf cyffredin yw rhwng 250 gradd a 350 gradd F (120-180 gradd). Fel y dangosir yn Ffigur 10.
Ffigur 10: Y ddwy system gosod dosbarthwr epocsi gwlyb gyda phympiau
1.1.6 Resin Polyimide
Mae resin polyimide yn rhagori mewn -amgylcheddau tymheredd uchel, lle mae ei wrthwynebiad gwres, sefydlogrwydd ocsideiddiol, cyfernod ehangu thermol isel, a gwrthiant toddyddion yn hwyluso dyluniad. Ei brif ddefnydd yw byrddau cylched, peiriannau gwres a strwythurau ffrâm aer. Gall resin polyimide fod yn resin thermoset neu'n thermoplastig. Mae angen tymereddau halltu uchel ar y resin polyimide, fel arfer dros 550 gradd F (290 gradd). O ganlyniad, nid oes deunyddiau bagio cyfansawdd epocsi cyffredin ar gael, ac mae offer dur yn dod yn anghenraid. Mae'n bwysig iawn defnyddio bagio polyimide a rhyddhau ffilmiau fel Kapton®. upilex® yn lle llewys neilon cost is a rhyddhau ffilmiau polytetrafluoroethylene (PTFE) yn weithdrefn gyffredin ar gyfer prosesu cyfansawdd epocsi.
Mae'n rhaid disodli topin gwydr ffibr oherwydd pwynt toddi isel ffibrau polyester â deunydd anadlu y gellir ei ollwng fel deunydd gwely.
1.1.7 Resin Polybenzimidazole (PBI)
Defnyddir PBI mewn deunyddiau gwrthsefyll tymheredd uchel oherwydd ei wrthwynebiad tymheredd uchel eithafol. Defnyddir y resin fel gludyddion a ffibrau.
1.1.8 Resin Bismaleimide (BMI)
Mae gan BMI wrthwynebiad tymheredd uwch a chaledwch uwch na resinau epocsi ac mae'n cynnig perfformiad rhagorol mewn tymereddau amgylchynol ac uchel. Mae'r BMI yn cael ei brosesu yn yr un modd â resinau epocsi. Defnyddir BMI mewn peiriannau aero a chydrannau tymheredd uchel. Mae bMIs yn addas ar gyfer prosesu caniau gwasg poeth safonol, mowldio chwistrellu, mowldio cast resin, a mowldio cyfansawdd wedi'i fowldio (SMC), ymhlith eraill.
1.1.9 Resin thermoplastig
Gellir meddalu deunyddiau thermoplastig dro ar ôl tro trwy gynyddu tymheredd a'u caledu dro ar ôl tro trwy ostwng tymheredd. Cyflymder prosesu yw prif fantais deunyddiau thermoplastig. Nid oes unrhyw halltu cemegol yn digwydd wrth brosesu, a gellir mowldio neu allwthio deunyddiau pan fyddant yn feddal.
1.1.10 Semi-Thermoplastigion crisialog
Mae gan thermoplastigion lled-grisialog briodweddau gwrth-fflam sefydlog, caledwch uwch, priodweddau mecanyddol effaith tymheredd uchel da ac ôl-effaith, ac amsugno lleithder isel. Fe'u defnyddir mewn strwythurau awyrennau eilaidd a sylfaenol. Ar y cyd â ffibrau atgyfnerthu, gellir eu defnyddio ar gyfer cyfansoddion mowldio chwistrellu, cynfasau ar hap wedi'u mowldio gan gywasgu, mowldiau uncyfeiriad, prepregs wedi'u gwneud o dynnu prepreg (prepregs), a prepregs ffabrig. Mae ffibrau sydd wedi'u trwytho mewn thermoplastigion lled-grisialog yn cynnwys ffibrau carbon, carbon platiog nicel, aramid, ffibrau gwydr, cwarts, ac eraill.
1.1.11 Thermoplastigion Amorffaidd
Mae thermoplastigion amorffaidd ar gael mewn amrywiaeth o ffurfiau corfforol, gan gynnwys ffilmiau, ffilamentau a phowdrau. Ar y cyd â ffibrau atgyfnerthu, fe'u defnyddir hefyd mewn cyfansoddion wedi'u mowldio â chwistrelliad, cynfasau ar hap mowldadwy cywasgu, mowldiau rwber un cyfeiriad, prepregs gwehyddu, ac eraill. Mae'r ffibrau a ddefnyddir yn bennaf yn ffibrau carbon, aramid a gwydr. Mae manteision penodol thermoplastigion amorffaidd yn dibynnu ar y polymer. Yn nodweddiadol, mae'r resinau'n adnabyddus am eu rhwyddineb prosesu, cyflymder, gallu tymheredd uchel, priodweddau mecanyddol da, caledwch rhagorol a chryfder effaith, a sefydlogrwydd cemegol. Mae'r sefydlogrwydd yn arwain at oes storio anghyfyngedig, gan ddileu'r gofyniad i storio prepregs thermoset yn oer.
1.1.12 Polyetheretherketone (PEEK)
Mae PEEK yn-thermoplastig tymheredd uchel. Mae gan y deunydd ceton aromatig hwn nodweddion gwres a hylosgiad uchel rhagorol ac mae'n gallu gwrthsefyll ystod eang o doddyddion a hylifau hydawdd perchnogol. Gellir atgyfnerthu PEEK hefyd â ffibrau gwydr a charbon.
1.2 Camau Curo Resinau
Mae resin thermosetting yn cael ei wella gan ddefnyddio adwaith cemegol. Mae tri cham gwella, sef A, B ac C.
-Cam A: Mae'r cydrannau resin (swbstrad a chaledwr) wedi'u cymysgu, ond nid yw'r adwaith cemegol wedi dechrau eto. Yn ystod lleyg gwlyb-i fyny, mae'r resin yng ngham A.
-Cam B: Mae'r cydrannau resin wedi'u cymysgu ac mae'r adwaith cemegol wedi dechrau. Mae'r deunydd yn dod yn drwchus ac yn gludiog. Mae resin y prepreg yng ngham B. Er mwyn atal halltu pellach, gosodir y resin yn y rhewgell ar 0 gradd F. Yn y cyflwr wedi'i rewi, mae resin y prepreg yn aros yn y cam B. Mae halltu yn dechrau pan fydd y deunydd yn cael ei dynnu o'r oergell a'i gynhesu eto.
-Cam C: Mae'r resin wedi'i halltu'n llawn. Mae rhai resinau'n gwella ar dymheredd ystafell, mae eraill angen cylchoedd halltu tymheredd uchel i wella'n llawn ac yn ddigonol.
1.3 Pregethau
Mae Prepreg yn cynnwys cyfuniad o fatrics a ffibrau atgyfnerthu. Mae ar gael ar ffurf uncyfeiriad (un cyfeiriad atgyfnerthu) ac ar ffurf wedi'i lamineiddio â ffabrig (sawl cyfeiriad atgyfnerthu). Gellir defnyddio pob un o'r pum prif deulu resin matrics i drwytho ffurfiau ffibr amrywiol. Yna nid yw'r resinau bellach yn y cyfnod gludedd isel, ond maent wedi'u datblygu i lefel gwella dosbarth B ar gyfer nodweddion trin gwell. Mae'r cynhyrchion canlynol ar gael ar ffurf prepreg: mowldiau rwber uncyfeiriad, erthyglau ffibr gwehyddu, tows parhaus a matiau wedi'u torri'n fân. Rhaid storio prepregs mewn oergell o dan 0 gradd F i atal y broses halltu. Mae prepregs yn cael eu gwella ar dymheredd uchel. Mae llawer o prepregs a ddefnyddir mewn awyrofod yn cael eu trwytho â resinau epocsi sy'n gwella ar 250 gradd F neu 350 gradd F. Mae prepregs yn cael eu halltu mewn awtoclafau, poptai neu flancedi poeth. Maent fel arfer yn cael eu prynu a'u storio mewn rholyn bagiau plastig wedi'i selio er mwyn osgoi halogiad lleithder. Fel y dangosir yn Ffigur 11.
Ffigur 11: Prepreg Ffilm Gludiog a Ffabrig
1.4 Deunyddiau ffibr sych
Defnyddir deunyddiau ffibr sych, megis ffibr carbon, ffibr gwydr a kevlar®, mewn llawer o weithdrefnau atgyweirio awyrennau. Mae'r ffabrig sych yn cael ei drwytho â resin cyn i'r gwaith atgyweirio ddechrau. Cyfeirir at y broses hon yn aml fel lamineiddiad gwlyb. Prif fantais defnyddio'r broses lleyg gwlyb yw y gellir storio'r ffibrau a'r resin ar dymheredd ystafell am gyfnodau hir o amser. Gellir gwella'r cyfansawdd ar dymheredd yr ystafell neu ei wella ar dymheredd uchel i gyflymu'r broses halltu a chynyddu cryfder. Yr anfanteision yw bod y broses yn flêr ac mae priodweddau'r deunydd wedi'i atgyfnerthu yn is na rhai'r prepreg. Fel y dangosir yn Ffigur 12.
Ffigur 12: Deunyddiau ffabrig sych (o'r top i'r gwaelod: deunydd amddiffyn mellt alwminiwm, kevlar®, ffibr gwydr a ffibr carbon)
1.5 Cynorthwywyr (asiantau thixotropig)
Mae cynorthwywyr (asiantau thixotropig) ar ffurf gel pan fyddant yn gorffwys ac yn dod yn hylif wrth eu troi. Mae gan y deunyddiau hyn gryfder cneifio statig uchel a chryfder cneifio deinamig isel wrth golli gludedd o dan straen.
II. Gludion
2.1 Gludyddion ffilm
Mae gludyddion strwythurol ar gyfer cymwysiadau awyrofod fel arfer yn cael eu cyflenwi ar ffurf ffilm, wedi'u cefnogi ar bapur rhyddhau, a'u storio o dan amodau oergell (-18 gradd, neu 0 gradd F). Gall gludyddion ffilm ddefnyddio aminau aromatig tymheredd uchel neu gyfryngau halltu catalyzed gydag ystod eang o hyblygwyr a thyneryddion. Defnyddir gludyddion ffilm epocsi gwydn rwber yn eang yn y diwydiant awyrofod. Mae'r terfyn tymheredd uchaf o 121-177 gradd (250-350 gradd F) fel arfer yn dibynnu ar faint o galedu sydd ei angen a'r dewis cyffredinol o resin a chaledwr. Yn gyffredinol, mae resinau caled yn arwain at dymheredd gwasanaeth is. Mae'r deunydd ffilm fel arfer yn cael ei gefnogi gan ffibrau i wella trin y ffilm cyn ei halltu, i reoli llif gludiog yn ystod y broses fondio, ac i gynorthwyo i reoli trwch y llinell bond. Gellir gwneud y ffibrau'n fatiau stwffwl wedi'u gogwyddo ar hap neu'n ffabrigau wedi'u gwehyddu. Ffibrau cyffredin yw polyester, polyamid (neilon) a ffibrau gwydr. Efallai y bydd gan gludyddion sy'n cynnwys ffabrigau gwehyddu ychydig o ddiraddiad amgylcheddol oherwydd bod dŵr yn cael ei amsugno gan y ffibrau. Nid yw matio ar hap mor effeithiol â ffabrigau gwehyddu wrth reoli trwch ffilm oherwydd bod y ffibrau anghyfyngedig yn symud yn ystod y broses fondio. Nid yw ffabrigau nonwoven spunlace yn symud ac felly fe'u defnyddir yn eang. Fel y dangosir yn Ffigurau 13 a 14.
Ffigur 13: Defnyddio Gludyddion Ffilm, Kevlar®, Ffibr Gwydr a Ffibr Carbon
Ffigur 14: Ffilm gludiog
2.2 Gludion
Defnyddir gludyddion yn lle gludyddion ffilm. Defnyddir y rhain yn aml ar gyfer bondio eilaidd i atgyweirio rhannau o glytiau sydd wedi'u difrodi ac mewn ardaloedd lle mae'n anodd defnyddio gludyddion ffilm. Yn achos resinau epocsi, defnyddir past yn bennaf i gadw at y rhwymwr strwythurol. Mae systemau un rhan a dwy ran ar gael. Mantais gludyddion past yw y gellir eu storio ar dymheredd yr ystafell a bod ganddynt oes silff hir. Yr anfantais yw bod trwch y llinell bond yn anodd ei reoli, sy'n effeithio ar gryfder y bond.
Pan fydd y glud yn cael ei gymhwyso, mae'n bosibl cadw'r ffabrig wedi'i gludo yn ystod y broses fondio. Fel y dangosir yn Ffigur 15.
Ffigur 15: Gludion
2.3 Gludyddion Ewyn
Mae'r rhan fwyaf o gludyddion ewyn yn resinau epocsi Dosbarth B 0.025 modfedd i 0.10 modfedd o drwch. Mae gludyddion ewyn yn gwella ar 250 gradd F (121 gradd) neu 350 gradd F (176 gradd). Yn ystod y cylch gwella, mae'r gludiog ewyn yn datblygu. Mae angen storio gludyddion ewyn yn yr oergell ac, fel prepregs, mae ganddynt oes storio gyfyngedig. Yn y rhag-atgyweirio, defnyddir y glud ewyn i sbeisio ar y diliau yn y strwythur brechdanau a'i atgyweirio yn y craidd presennol. Fel y dangosir yn Ffigur 16.
Ffigur 16: Defnyddio Gludydd Ewyn
III. Disgrifiad o strwythur brechdanau (disgrifiad o strwythur brechdanau)
Yn ddamcaniaethol, mae adeiladu rhyngosod yn gysyniad panel strwythurol sy'n cynnwys dau wyneb cymharol denau, cyfochrog wedi'u gwahanu gan graidd cymharol drwchus neu ysgafn. Mae'r craidd yn cynnal y wyneb yn erbyn plygu ac yn erbyn hunan-llwythi cneifio planar. Rhaid i'r craidd fod â chryfder cneifio uchel ac anystwythder cywasgol. Mae strwythurau brechdanau cyfansawdd fel arfer yn cael eu cynhyrchu gan halltu awtoclaf, halltu'r wasg neu halltu bagiau dan wactod. Gall lamineiddiadau croen gael eu cyn-wella ac yna eu cyfuno mewn llawdriniaeth ar y cyd, neu gyfuniad o'r ddau ddull. Enghreifftiau o strwythurau diliau yw: sbwylwyr adenydd, talc, aileronau, fflapiau, nacelles, lloriau, a llyw. Fel y dangosir yn Ffigur 17.
Ffigur 17: Strwythur brechdanau diliau
IV. Perfformiad
Mewn cymhariaeth o strwythurau lamineiddio alwminiwm a chyfansawdd, mae anystwythder plygu strwythurau rhyngosod yn uchel iawn. Mae'r rhan fwyaf o diliau yn anisotropig, hy, mae'r priodweddau yn ganolog. Dangosir manteision defnyddio strwythurau diliau yn Ffigur 18. Mae cynyddu'r trwch craidd yn cynyddu anystwythder y strwythur diliau yn fawr heb fawr o gynnydd mewn pwysau. Oherwydd anystwythder uchel y strwythur diliau, nid oes angen defnyddio byrddau caled allanol, fel yn achos ffrâm trawst.
Ffigur 18: Cryfder ac anystwythder deunyddiau brechdanau diliau o gymharu â gwerthoedd lamineiddio solet