[發明專利]一種碳纖維預浸料修復鋁合金裂紋管的補片包裹工藝

有效

• 申請號: 201410326633.1
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104175058B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 柳錦春;秦美君;趙啟林;陳力;彭永;高飛;蔡珣;李展;孫志遠
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: B23P6/04
• 分類號: B23P6/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于復合材料領域，具體涉及碳纖維預浸料修復鋁合金裂紋管的補片包裹工藝。

背景技術

復合材料膠接修復受損鋁合金構件的技術是一種優質、高效、低成本的結構修復技術，相比于傳統的機械修復技術，它具有結構增重少、成形性好、修復效率高等優點，除此之外，復合材料修復時不需要對原材料進行開孔，不會造成新的應力集中源，從而有效提高結構的抗疲勞性能。因此，近年來復合材料修復受損鋁合金構件的研究受到許多研究人員的關注。

目前，國內外在復合材料修復鋁合金裂紋板方面的研究已經非常深入，然而，針對復合材料修復鋁合金裂紋管的研究卻很少，導致復合材料修復鋁合金裂紋管的包裹工藝尚不成熟，尤其是碳纖維預浸料修復鋁合金裂紋管的包裹工藝。

發明內容

本發明的目的在于提供是一種碳纖維預浸料修復鋁合金裂紋管的補片包裹工藝。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種碳纖維預浸料修復鋁合金裂紋管的補片包裹工藝，所述工藝包括以下步驟：

(1)定位：以鋁合金管裂縫為對稱點，將膠帶對稱粘貼在鋁合金管裂縫兩端，兩膠帶的內側間距為補片的長度；

(2)涂膠：均勻的將環氧樹脂膠涂抹在兩膠帶之間；

(3)纏繞：將預浸料剪切成長方形，疊層后于30～40℃預熱10～15min制成補片，將補片在兩膠帶之間纏繞，搭接長度為1mm；

(4)固化：用紙膠帶在已包裹的補片表面纏繞兩周，并加熱固化。

步驟(1)中所述的鋁合金管的內徑為50mm，外徑為60mm，兩膠帶的內側間距為100mm。

步驟(2)中所述的環氧樹脂膠為體積比為1:1的丙酮和環氧樹脂混合液。

步驟(3)中所述的長方形的長度為鋁合金管的周長與搭接長度之和，其寬度為兩膠帶的內側間距；疊層的層數為10層。

步驟(4)中所述的固化制度為80℃/1h+130℃/1h。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：(1)經過補片包裹工藝的管件其承載能力不僅得到了提高，而且穩定；(2)可以有效避免預浸料在纏繞過程中出現開裂現象。

附圖說明

圖1為本發明包裹工藝的鋁合金裂紋管結構剖面圖。

圖2為本發明包裹工藝的碳纖維預浸料疊層圖。

圖3為本發明包裹工藝的碳纖維預浸料修復過程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

基于復合材料修復鋁合金裂紋管抗疲勞性能的實驗研究，為了獲得良好而且穩定的修復效果，發明提供了一種新的補片包裹工藝。本發明所得的補片包裹工藝是針對通過數控機床和線切割技術制備得到帶有人工裂紋的鋁合金管(如圖1)，鋁合金管凹槽段的內徑為50mm，外徑為60mm，長度為140mm。將碳纖維預浸料疊層(如圖2，將每一片預浸料剪切成同樣大小的長方形疊加在一起)后進行預熱處理，得到補片，補片的長度為190mm，寬度為100mm，層數為10層，其中預熱處理的過程為：將碳纖維預浸料疊層放入烘箱中，溫度控制在37℃，保溫15min。

實施例：

本發明通過補片的包裹與固化最終得到修復構件(如圖3)，包括定位、涂膠、纏繞和固化四個步驟，具體的過程如下。

(1)定位，以鋁合金管裂縫為對稱點，將普通膠帶(透明膠帶等)對稱粘貼在鋁合金管裂縫兩端，兩膠帶的內側間距為100mm，實驗測得：當兩膠帶的內側間距(即補片長度)為100mm時，補片的修復效果最佳；

(2)涂膠，將體積比為1:1的丙酮和環氧樹脂混合得到環氧樹脂膠，并均勻的將已配好的環氧樹脂膠涂抹在兩膠帶之間；

(3)纏繞，將制備好的補片在兩膠帶之間纏繞一圈，搭接長度為1mm；

(4)固化，將已包裹的構件進行加溫固化，固化制度為80℃/1h+130℃/1h，選擇上述固化制度的原因是：環氧樹脂膠適宜的固化溫度為80℃，補片適宜的固化溫度為120～150℃，溫度如果過高或過低都會影響修復結構的強度。

效果對比：以鋁合金裂紋管為例，傳統的包裹工藝是采用預浸料直接在管件表面進行纏繞10圈，沒有膠帶定位、補片纏繞和固化等步驟，從而造成修復后的預浸料出現錯位、開裂和固化不徹底等現象，下表1對比了傳統包裹工藝和補片包裹工藝的修復效果。

表1?傳統包裹工藝和補片包裹工藝修復后管件的承載能力比較

從表1可以看出，相比于傳統包裹工藝，經過補片包裹工藝的管件其承載能力不僅得到了提高，而且穩定。