Kompozit onarımı

Kompozitler, havacılık, denizcilik, otomotiv, kara taşımacılığı ve spor malzemeleri pazarlarında çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır.^[1] Kompozit onarımı, havacılık, otomotiv ve deniz kompozit-araç endüstrilerinde büyüyen filoların hizmet ve bakımının ayrılmaz ve kritik bir yönüdür.^[2] Kompozit onarımı, geniş çaplı boru hatları, yüksek basınçlı boru sistemleri, dirsekler, flanşlar, valfler, contalar, bağlantı parçaları, basınçlı kaplar ve tanklar, eyerler, ana gövde bağlantıları, destekler, nozullar ve t şeklinde parçalar gibi çok çeşitli ekipmanlardaki kusurları giderir.^[3]

Kompozit onarımda en önemli konulardan biri zaman ve işçiliktir. Manuel onarımlar zaman alıcıdır ve bu nedenle pahalıdır. Son on yılda bir gelişme, otomatik onarım teknolojileri ve tekniklerinin yükselişi olmuştur. Otomatik onarım teknolojisinin amacı, yalnızca zaman ve maliyeti azaltmak değil, aynı zamanda insan hatası riskini de azaltmaktır.^[4]

Kompozit bileşenlerdeki hasar her zaman çıplak gözle görülmez ve hasarın boyutu en iyi şekilde yapısal bileşenler için uygun Tahribatsız Test (NDT) yöntemleriyle belirlenir. Alternatif olarak, hasarlı alanlar, kompozit yüzeye hafifçe vurarak ve sesi dinleyerek bulunabilir. Hasarlı alanlar, kılavuz çekme işlemine donuk bir yanıt verir. İyi ve hasarlı kompozit arasındaki sınır, onarım alanını belirlemek için kolayca belirlenir.^[1]

İlgilenilen kompozit yapılar, katmanlı katlardan veya sandviç yapılardan oluşan bileşenlerdir. Laminat yapılar, fiber oryantasyonu istenen mekanik özelliklerin çoğunu sağlayacak şekilde birleştirilir ve matris, çevresel performansı büyük ölçüde belirler. Sandviç yapılarda ince, yüksek mukavemetli kabuklar, hafif petek çekirdeklerle ayrılır ve bunlara bağlanır; çekirdek ne kadar kalın olursa, minimum ağırlık artışıyla panel o kadar sert olur.^[5]

Fiber takviyeli kompozitlerde en önemli hasar darbe olaylarının sonucudur. Düşük hız ve yüksek hız etkisi, belirli bir kompozit konfigürasyon için önemli ölçüde farklı hasar modellerine neden olabilir. Metallerde darbe enerjisi, elastik ve plastik deformasyonlar yoluyla dağılır ve yine de yapı, yapısal bütünlüğün iyi bir bölümünü korur . Bununla birlikte, fiber takviyeli kompozit malzemelerde, hasar genellikle yüzeyde görülenden daha kapsamlıdır.

Monolitik laminatlarda, altta yatan hasar, yüzeyinde zar zor görülebilen kanıtlardan çok daha fazla uzanabilir. Diğer bir hasar türü laminat yarmadır. Burada hasar, parçanın tüm uzunluğu boyunca uzanmaz. Mekanik performans üzerindeki etkiler, parça kalınlığına göre yarık uzunluğuna bağlıdır.

Sandviç yapılarda darbe, çeşitli boyutlarda eziklere neden olur ve enerji seviyelerine bağlı olarak delinme hasarı olağandışı değildir. Bu durumda her iki cilt de zarar görebilir. Diğer yaygın hasar türleri arasında ısı hasarı ve cıvata deliği hasarı bulunur. Isı hasarına, yüzey katmanlarının ayrılmasıyla yerel bir kırılmaya neden olan yüksek sıcaklığa maruz kalma neden olur. Cıvata deliği hasarı, birleştirme amacıyla kullanılan bir cıvata veya perçin ile kompozit yapının temas yüzeylerindeki yatak gerilmelerinden kaynaklanır. Bu, laminatın ayrılmasına neden olan deliğin uzamasına veya üst katların hasar görmesine neden olabilir. Her durumda, mekanik performans üzerindeki etki, hasarlı parçanın kalınlığına bağlıdır.

İlk darbe hasarının yanı sıra, hasarlı alanın neme ve kimyasallar, yağlayıcılar, yakıt, hidrolik sıvılar vb. gibi diğer aşağılayıcı faktörlere maruz kalmasından kaynaklanan diğer etkiler, mekanik performansın daha da bozulmasına neden olabilir.^[5]

Kompozit onarımın çok temel temelleri aşağıdaki adımları içerir:

1. Hasarı değerlendirmek için inceleyin (kapsam ve derece)
2. Hasarlı malzemeyi çıkarın
3. Kirlenmiş malzemeyi tedavi edin
4. Onarım alanını hazırlayın
5. Komple kompozit onarım
6. Onarımı kalite güvencesi açısından inceleyin (örn. delaminasyonlar, kalıntılar, uygun kürleme, vb.)
7. Yüzey kaplamasını geri yükle^[6]

Kompozitlere verilen bazı hasarlar barizdir ve kolayca değerlendirilebilir, ancak bazı durumlarda gerçek hasar çok daha büyük olmasına rağmen hasar ilk başta oldukça küçük görünebilir. Bir fiberdeki darbe hasarı, güçlendirilmiş kompozit yüzeyde küçük bir oyuk olarak görünebilir, ancak alttaki hasar çok daha kapsamlı olabilir. Onarım veya hurda kararı, kompozitin orijinal yapısal performansını değiştirmek için gereken onarımın kapsamı dikkate alınarak belirlenir. Diğer hususlar, onarım maliyetleri, hasarın konumu ve erişilebilirliği ve uygun onarım malzemelerinin mevcudiyetidir.

Kolay onarımlar genellikle küçüktür veya bileşenin yapısal bütünlüğünü etkilemez. Bu onarımlar, laminat veya sandviç paneller için belirtilen basit yönergeler izlenerek yapılır (onarım bölümlerine bakın).

Hasar kapsamlı olduğunda ve bileşenin yapısal performansının değiştirilmesi gerektiğinde karmaşık onarımlara ihtiyaç duyulur. En iyi malzeme seçimi orijinal lifleri, kumaşları ve matris reçinesini kullanmak olacaktır. Herhangi bir alternatif, onarılan kompozitin servis ortamının, yani sıcak, ıslak ve mekanik performansın dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirecektir. Önerilen onarım planı, yapı için tüm orijinal tasarım gereksinimlerini karşılamalıdır.

Kullanılan bileşenler için kompozit onarım gerektiğinde. Bazı onarımlar, atölyenin özel ekipmanına ihtiyaç duyar ve bileşeni uygun bir onarım atölyesine iade etmek için bir tür doğaçlama onarım gerekir. Genellikle bir yama şeklinde geçici bir onarım bileşene sabitlenebilir. Bileşen daha sonraki bir tarihte onarılana kadar güvenliği sağlamak için genellikle bir 'kayış ve askılar' yaklaşımı benimsenir.

Laminat ve sandviç onarımları için onaylanmış genel yönergeler izlenmelidir. Bu onarım işlemleri, yüksek kaliteli onarımlar sağlamak için kontrollü atölye alanlarında gerçekleştirilmelidir. İyi bir temizlik ve onarım detaylarına gösterilen özen başarıyı sağlayacaktır.

Onarılmış parçaların kapsamlı muayenesi için bir dizi Tahribatsız Test (NDT) kullanılabilir. Müfettiş, onarılan alanın kalitesini incelemeli ve orijinal parça ile onarılan alan arasındaki arayüze özel dikkat gösterilmelidir. Olağan muayene yöntemleri, ultrasonik ses dalgalarının yansımasının herhangi bir hasarlı alanı veya arızayı tespit ettiği ve tanımladığı bir tür ultrasonik test ekipmanı kullanır.^[1]

Bu onarım yönteminde kalıcı bir onarım yapılana kadar yapısal olmayan ve yüzeysel dolgu yardımı ile yüzey onarımı yapılır. Yapı herhangi bir mukavemet kazanmaz. Kozmetik onarımlar sadece mukavemetin önemsiz olduğu durumlarda kullanılır. Yüksek çekme nedeniyle, kozmetik onarımlar nispeten kısa bir süre sonra çatlamaya başlayabilir.^[7] Yüzeyi korumak ve süslemek için kozmetik bir onarım yapılır.^[1]

Bu onarım, delaminasyonun yalnızca bir kat ile sınırlı olduğu durumlarda uygundur. Bu onarım aynı zamanda herhangi bir gücün yeniden kazanılmasına da yardımcı olmaz. Ancak bu onarım hızlı ve ucuzdur. Reçine enjeksiyonu, delaminasyonun yayılmasını yavaşlatmaya yardımcı olur ve yalnızca geçici bir onarım yöntemi olarak kullanılır.^[7]

Bu onarım, bir kompozit malzemenin kusurlu alanında gücün yeniden kazanılmasına yardımcı olur. Mekanik olarak sabitlenmiş bir tapa (yani, çekirdek tapa) ve yama onarımı, cıvata yüklerini iyi aldıklarından, kalın katı laminatların kullanıldığı durumlarda özellikle etkili olabilir.^[7]

Cıvatalı katlayıcılar kullanılarak tam yapısal onarımlar, ağır yüklü katı laminatlarda kullanılabilir. Bu tür yapıları onarmak için genellikle tek pratik yol budur. Bir katlayıcı, genellikle sabitleme veya onarımlar gibi diğer ani yük transferleri için sertlik veya mukavemet sağlamak için ekstra takviye katmanlarının lokalize bir alanıdır.^[7]

Bu tür onarımlar aerodinamik olarak düzgün değildir ve radar tarafından düşük gözlemlenebilirliğin gerekli olduğu yapılarda "imza" sorunlarına neden olabilir. Ayrıca orijinal hasarı bırakırlar ve sadece hasarın etrafındaki yükleri aktarmaya çalışırlar. Son olarak, köşelerinde ve kenarlarında stres yoğunlaşmaları oluşturabilirler.^[8]

Bu onarım, hazırlanan onarım alanı ile onarım yaması arasında bir bağlantı oluşturarak malzemenin tüm yapısal özelliklerini geri yükler. Hasarlı bölgeden çıkarılan kompozit laminatın her bir katı değiştirilerek bir onarım yaması yapılır. Onarım yamasının boyutu, pürüzsüz ve/veya kozmetik bir yüzey elde etmek için zımparalamaya izin vermek için genellikle biraz daha büyük olan son bir kozmetik veya zımpara katmanı hariç, onarım alanına tam olarak uymalıdır.^[7]

Bağlanmış dış katlayıcılar genellikle hafif yüklü ince laminat yapıların onarımını yapmak için kullanılır. Bu tip onarım, özellikle ıslak döşeme malzemeleri kullanıldığında yaygındır. Kullanılan matris reçine sistemine bağlı olarak oda sıcaklığında veya yüksek sıcaklıkta kürlenebilirler. Bu onarımlar, birçok durumda önemli bir sertlik ve ağırlık cezası ile birlikte, yapının orijinal gücünün önemli bir bölümünü - hatta tam gücünü - geri kazanabilir. Bu onarım türü genellikle kolaydır, nispeten hızlıdır ve çok gelişmiş yapısal onarım becerileri gerektirmez.^[8]