I. Bahan substrat
1.1 Resin
1.1.1 Resin Termoset
Resin adalah istilah generik untuk polimer. Resin dan komposisi kimia dan sifat fizikalnya secara asasnya mempengaruhi pemprosesan, pembuatan dan sifat akhir bahan komposit. Resin termoset ialah yang paling pelbagai dan digunakan secara meluas daripada semua-bahan buatan manusia. Ia mudah dituang atau dibentuk ke dalam sebarang bentuk, serasi dengan kebanyakan bahan lain, dan mudah sembuh (dengan haba atau mangkin) kepada pepejal tidak larut. Resin termoset juga merupakan agen pelekat dan ikatan yang sangat baik.
1.1.2 Resin Poliester
Resin poliester adalah resin yang agak murah dan mudah diproses yang sering digunakan dalam aplikasi kos rendah. Resin poliester asap rendah digunakan untuk bahagian dalam pesawat. Gentian-poliester bertetulang boleh diproses dalam pelbagai cara. Kaedah pemprosesan yang biasa termasuk pembentukan acuan logam yang dipadankan, pembentukan salutan-basah (beg vakum), pengacuan suntikan, penggulungan gentian, pultrusion dan wap tekanan tinggi.
1.1.3 Resin Ester Vinil
Resin vinil ester mempunyai rupa yang sama, sifat pengendalian, dan ciri pengawetan resin konvensional seperti resin poliester. Walau bagaimanapun, rintangan kakisan dan sifat mekanikal komposit ester vinil adalah lebih baik berbanding komposit resin poliester standard.
1.1.4 Resin Fenolik
Resin fenolik mula digunakan secara komersial di pasaran pada awal abad ke-20. Urea formaldehid dan melamin formaldehid muncul pada tahun 1920-an dan 1930-an sebagai alternatif kos yang lebih rendah untuk penggunaan suhu rendah. Resin fenolik digunakan untuk komponen dalaman kerana asapnya rendah dan ciri mudah terbakar yang rendah.
1.1.5 Resin Epoksi
Resin epoksi ialah resin termoset boleh polimer yang mempunyai pelbagai kelikatan daripada cecair kepada pepejal. Dengan pelbagai jenis resin epoksi, juruteknik harus menggunakan manual penyelenggaraan untuk memilih jenis yang betul untuk pembaikan tertentu. Resin epoksi digunakan secara meluas dalam prepregs dan pelekat struktur. Kelebihan epoksi ialah kekuatan dan modulus yang tinggi, kandungan meruap yang rendah, lekatan yang baik, pengecutan yang rendah, rintangan kimia yang baik, dan kemudahan pemprosesan. Kelemahan utamanya ialah kerapuhan dan kemerosotan sifat dengan kehadiran kelembapan. Resin epoksi lebih perlahan untuk diproses atau dirawat daripada resin poliester. Teknik pemprosesan termasuk pengacuan autoklaf, penggulungan gentian, pengacuan, pengacuan vakum, pengacuan pemindahan resin dan pengacuan pultrusion. Suhu pengawetan berjulat dari suhu bilik hingga lebih kurang 350 darjah F (180 darjah ). Julat suhu penawar yang paling biasa ialah antara 250 darjah dan 350 darjah F (120-180 darjah ). Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 10.
Rajah 10: Kedua-dua sistem susun atur dispenser epoksi basah dengan pam
1.1.6 Resin Polimida
Resin polimida cemerlang dalam-persekitaran suhu tinggi, di mana rintangan haba, kestabilan oksidatif, pekali pengembangan haba yang rendah dan rintangan pelarut memudahkan reka bentuk. Kegunaan utamanya ialah papan litar, enjin haba dan struktur kerangka udara. Resin polimida boleh menjadi resin termoset atau termoplastik. Resin polimida memerlukan suhu pengawetan yang tinggi, biasanya melebihi 550 darjah F (290 darjah ). Akibatnya, bahan pembungkus komposit epoksi biasa tidak tersedia, dan perkakas keluli menjadi satu keperluan. Adalah sangat penting untuk menggunakan pembungkus polimida dan filem pelepasan seperti Kapton®. upilex® dan bukannya sarung nilon berkos rendah dan filem pelepasan polytetrafluoroethylene (PTFE) ialah prosedur biasa untuk pemprosesan komposit epoksi.
Topping gentian kaca kerana takat lebur gentian poliester yang rendah perlu diganti dengan bahan bernafas yang boleh dilepaskan sebagai bahan peralatan tempat tidur.
1.1.7 Resin Polibenzimidazole (PBI)
PBI digunakan dalam bahan tahan suhu tinggi kerana rintangan suhu tinggi yang melampau. Resin digunakan sebagai pelekat dan gentian.
1.1.8 Bismaleimide Resin (BMI)
BMI mempunyai rintangan suhu yang lebih tinggi dan keliatan yang lebih tinggi daripada resin epoksi dan menawarkan prestasi cemerlang dalam kedua-dua suhu ambien dan tinggi. BMI diproses sama seperti resin epoksi. BMI digunakan dalam enjin-aero dan komponen-suhu tinggi. bMI sesuai untuk pemprosesan tin tekan panas-piawai, pengacuan suntikan, pengacuan tuang resin dan pengacuan komposit (SMC), antara lain.
1.1.9 Resin termoplastik
Bahan termoplastik boleh dilembutkan berulang kali dengan meningkatkan suhu dan mengeras berulang kali dengan menurunkan suhu. Kelajuan pemprosesan adalah kelebihan utama bahan termoplastik. Tiada pengawetan kimia berlaku semasa pemprosesan, dan bahan boleh dibentuk atau tersemperit apabila lembut.
1.1.10 Termoplastik Semi{1}}hablur
Termoplastik separa-hablur mempunyai sifat kalis api tetap, keliatan unggul, suhu tinggi yang baik dan-sifat mekanikal selepas kesan dan penyerapan lembapan yang rendah. Ia digunakan dalam struktur pesawat menengah dan utama. Dalam kombinasi dengan gentian pengukuhan, ia boleh digunakan untuk sebatian pengacuan suntikan, kepingan rawak acuan mampatan, acuan satu arah, prapreg yang diperbuat daripada tunda prepreg (prepregs) dan prapreg fabrik. Gentian yang diresapi dalam termoplastik semikrystal termasuk gentian karbon, nikel-karbon bersalut, aramid, gentian kaca, kuarza dan lain-lain.
1.1.11 Termoplastik Amorfus
Termoplastik amorfus boleh didapati dalam pelbagai bentuk fizikal, termasuk filem, filamen dan serbuk. Dalam kombinasi dengan gentian pengukuhan, ia juga digunakan dalam komposit acuan suntikan, kepingan rawak boleh acuan mampatan, acuan getah satu arah, prepreg tenunan, dan lain-lain. Gentian yang digunakan terutamanya gentian karbon, aramid dan kaca. Kelebihan khusus termoplastik amorf bergantung pada polimer. Biasanya, resin terkenal dengan kemudahan pemprosesan, kelajuan, keupayaan suhu tinggi, sifat mekanikal yang baik, keliatan dan kekuatan hentaman yang sangat baik, dan kestabilan kimia. Kestabilan menghasilkan jangka hayat penyimpanan tanpa had, menghapuskan keperluan untuk penyimpanan sejuk prapreg termoset.
1.1.12 Polietherketone (PEEK)
PEEK ialah termoplastik suhu tinggi-. Bahan keton aromatik ini mempunyai ciri-ciri haba tinggi dan pembakaran yang sangat baik dan tahan kepada pelbagai pelarut dan cecair larut proprietari. PEEK juga boleh diperkukuh dengan gentian kaca dan karbon.
1.2 Peringkat Pengawetan Damar
Resin termoset diawet menggunakan tindak balas kimia. Terdapat tiga peringkat pengawetan, dipanggil A, B dan C.
-Peringkat A:Komponen resin (substrat dan pengeras) telah dicampur, tetapi tindak balas kimia masih belum bermula. Semasa wet lay up-, resin berada di peringkat A.
-Peringkat B: Komponen resin telah bercampur dan tindak balas kimia telah bermula. Bahan menjadi tebal dan melekit. Damar prepreg berada di peringkat B. Untuk mengelakkan pengawetan selanjutnya, resin diletakkan di dalam peti sejuk pada suhu 0 darjah F. Dalam keadaan beku, resin prepreg kekal di peringkat B. Pengawetan bermula apabila bahan dikeluarkan dari peti sejuk dan dipanaskan semula.
-Peringkat C: Resin telah sembuh sepenuhnya. Sesetengah resin menyembuhkan pada suhu bilik, yang lain memerlukan kitaran pengawetan suhu tinggi untuk menyembuhkan sepenuhnya dan secukupnya.
1.3 Bersedia
Prepreg terdiri daripada gabungan matriks dan gentian pengukuhan. Ia boleh didapati dalam bentuk satu arah (satu arah tetulang) dan dalam bentuk berlamina fabrik (beberapa arah tetulang). Kesemua lima keluarga resin matriks utama boleh digunakan untuk menghamili pelbagai bentuk gentian. Resin kemudiannya tidak lagi berada dalam tahap kelikatan rendah, tetapi telah ditingkatkan ke tahap penyembuhan kelas B untuk ciri pengendalian yang lebih baik. Produk berikut boleh didapati dalam bentuk prepreg: acuan getah satu arah, artikel gentian tenunan, tunda berterusan dan tikar potong yang dicincang. Prepregs mesti disimpan di dalam peti sejuk di bawah 0 darjah F untuk melambatkan proses pengawetan. Prepregs disembuhkan pada suhu tinggi. Banyak prepregs yang digunakan dalam aeroangkasa diresapi dengan resin epoksi yang menyembuhkan pada 250 darjah F atau 350 darjah F. Prepregs diawetkan dalam autoklaf, ketuhar atau selimut panas. Mereka biasanya dibeli dan disimpan dalam gulungan beg plastik yang tertutup untuk mengelakkan pencemaran lembapan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 11.
Rajah 11: Prepreg Filem dan Fabrik Pelekat
1.4 Bahan gentian kering
Bahan gentian kering, seperti gentian karbon, gentian kaca dan kevlar®, digunakan dalam banyak prosedur pembaikan pesawat. Kain kering diresapi dengan resin sebelum kerja pembaikan bermula. Proses ini sering dirujuk sebagai laminasi basah. Kelebihan utama menggunakan proses -lekap basah ialah gentian dan resin boleh disimpan pada suhu bilik untuk jangka masa yang lama. Komposit boleh diawetkan pada suhu bilik atau diawetkan pada suhu tinggi untuk mempercepatkan proses pengawetan dan meningkatkan kekuatan. Kelemahannya ialah prosesnya tidak kemas dan sifat bahan bertetulang lebih rendah daripada prepreg. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 12.
Rajah 12: Bahan fabrik kering (dari atas ke bawah: bahan pelindung kilat aluminium, kevlar®, gentian kaca dan gentian karbon)
1.5 Pembantu (agen thixotropic)
Pembantu (agen thixotropic) adalah dalam bentuk gel apabila diam dan menjadi cecair apabila dikacau. Bahan ini mempunyai kekuatan ricih statik yang tinggi dan kekuatan ricih dinamik yang rendah sambil kehilangan kelikatan di bawah tegasan.
II. Pelekat
2.1 Pelekat filem
Pelekat struktur untuk aplikasi aeroangkasa biasanya dibekalkan dalam bentuk filem, disokong pada kertas pelepas, dan disimpan dalam keadaan sejuk (-18 darjah , atau 0 darjah F). Pelekat filem boleh menggunakan amina aromatik suhu tinggi atau agen pengawetan bermangkin dengan pelbagai jenis pelentur dan pengeras. Pelekat filem epoksi yang dikeraskan getah digunakan secara meluas dalam industri aeroangkasa. Had suhu atas 121-177 darjah (250-350 darjah F) biasanya bergantung pada tahap keteguhan yang diperlukan dan pemilihan keseluruhan resin dan pengeras. Secara amnya, resin yang dikeraskan menghasilkan suhu perkhidmatan yang lebih rendah. Bahan filem biasanya disokong oleh gentian untuk menambah baik pengendalian filem sebelum pengawetan, untuk mengawal aliran pelekat semasa proses ikatan, dan untuk membantu dalam mengawal ketebalan garis ikatan. Gentian boleh dibuat menjadi tikar ruji berorientasikan rawak atau menjadi kain tenunan. Gentian biasa ialah poliester, poliamida (nilon) dan gentian kaca. Pelekat yang mengandungi fabrik tenunan mungkin mengalami sedikit kemerosotan alam sekitar kerana air diserap oleh gentian. Tilam rawak tidak berkesan seperti fabrik tenunan dalam mengawal ketebalan filem kerana gentian tidak terhad bergerak semasa proses ikatan. Kain bukan tenunan spunlace tidak bergerak dan oleh itu digunakan secara meluas. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 13 dan 14.
Rajah 13: Penggunaan Pelekat Filem, Kevlar®, Gentian Kaca dan Gentian Karbon
Rajah 14: Filem pelekat
2.2 Pelekat
Pelekat digunakan sebagai pengganti pelekat filem. Ini sering digunakan untuk ikatan sekunder untuk membaiki bahagian patch yang rosak dan di kawasan yang pelekat filem sukar digunakan. Dalam kes resin epoksi, pes digunakan terutamanya untuk melekat pada pengikat struktur. Satu-bahagian dan dua-sistem bahagian tersedia. Kelebihan pelekat tampal ialah ia boleh disimpan pada suhu bilik dan mempunyai jangka hayat yang panjang. Kelemahannya ialah ketebalan garis ikatan sukar dikawal, yang menjejaskan kekuatan ikatan.
Apabila pelekat digunakan, adalah mungkin untuk mengekalkan fabrik terpaku semasa proses ikatan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 15.
Rajah 15: Pelekat
2.3 Pelekat Buih
Kebanyakan pelekat buih adalah resin epoksi Kelas B 0.025-inci hingga 0.10 inci tebal. Pelekat buih sembuh pada 250 darjah F (121 darjah ) atau 350 darjah F (176 darjah ). Semasa kitaran penyembuhan, pelekat buih terbentang. Pelekat buih perlu disimpan di dalam peti sejuk dan, seperti prepregs, ia mempunyai hayat penyimpanan yang terhad. Dalam pra-pembaikan, pelekat buih digunakan untuk menyambung ke sarang lebah dalam struktur sandwic dan pembaikan dalam teras sedia ada. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 16.
Rajah 16: Menggunakan Pelekat Buih
III. Penerangan struktur sandwic (penerangan struktur sandwic)
Secara teorinya, pembinaan sandwic ialah konsep panel struktur yang terdiri daripada dua muka yang agak nipis, selari yang dipisahkan oleh teras yang agak tebal atau ringan. Teras menyokong muka menentang lenturan dan melawan-beban ricih satah sendiri. Teras mesti mempunyai kekuatan ricih yang tinggi dan kekukuhan mampatan. Struktur sandwic komposit biasanya dihasilkan dengan pengawetan autoklaf, pengawetan tekan atau pengawetan beg vakum. Laminasi kulit boleh dipra-dan kemudian digabungkan dalam operasi-pengawetan bersama, atau gabungan kedua-dua kaedah. Contoh struktur sarang lebah ialah: spoiler sayap, talc, aileron, flap, nacelles, lantai, dan kemudi. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 17.
Rajah 17: Struktur sandwic sarang lebah
IV. Prestasi
Dalam perbandingan struktur lamina aluminium dan komposit, kekukuhan lenturan struktur sandwic adalah sangat tinggi. Kebanyakan sarang lebah adalah anisotropik, iaitu, sifatnya berorientasikan. Kelebihan menggunakan struktur sarang lebah digambarkan dalam Rajah 18. Meningkatkan ketebalan teras sangat meningkatkan kekukuhan struktur sarang lebah dengan peningkatan berat yang minimum. Oleh kerana kekakuan tinggi struktur sarang lebah, tidak perlu menggunakan papan keras luaran, seperti dalam kes bingkai rasuk.
Rajah 18: Kekuatan dan kekukuhan bahan sandwic sarang lebah berbanding dengan nilai laminasi pepejal