[發明專利]一種熱塑性復合材料損傷修復方法

在審

• 申請號: 202210897025.0
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115091794A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 趙剛;徐劍;趙藝;王渙翔;陳友汜;蹇錫高
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B29C73/12
• 分類號: B29C73/12;B29C73/26;B29C73/34
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 許明章;王海波

1.一種熱塑性復合材料損傷修復方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)、激光打磨與激光掃描損傷區域：根據待修復的復合材料的損傷半徑按圓形或橢圓形去除損傷材料，并按照打磨斜角針對孔邊緣進行激光打磨得到修補面；然后，采用激光掃描的方式得到修補面的三維曲面點云數據；

步驟(2)、熱塑性薄膜的鋪覆：根據修補面的尺寸裁剪熱塑性薄膜并鋪覆于修補面上；

步驟(3)、熱塑性補片制備：根據修補面的點云數據制備模具，通過制備的模具熱壓得到熱塑性補片，對熱塑性補片進行激光打磨使其更加契合修補面的形狀；

步驟(4)、真空輔助焊接：將熱塑性補片置于嵌接區中，上層覆蓋加熱單元，在加熱單元上覆蓋玻纖透氣布進行隔熱，接著采用耐高溫真空袋進行密封；通電加熱，冷卻后用直角打磨機去掉加熱層。

2.根據權利要求1所述的一種熱塑性復合材料損傷修復方法，其特征在于，在步驟(1)中所述的待修復復合材料為熱塑性纖維增強復合材料，熱塑性基體為聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚醚酮酮、聚醚酮醚酮酮、聚苯硫醚、聚醚酰亞胺、聚醚砜、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯或以上高分子聚合物的改性樹脂。

3.根據權利要求1或2所述的一種熱塑性復合材料損傷修復方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述的打磨斜角度數為10°～30°；所述的激光掃描基于便攜式激光輔助三維輪廓測量技術，根據掃描獲得的點云進行網格化處理并通過NURBS曲面進行擬合創建曲面，在線生成內表面及周邊區域的幾何平面的CAD模型并進行誤差分析，誤差不超過±0.05mm；所述的激光掃描方法基于氣動手鉆，在手柄處安裝雙激光發射接收裝置，激光器的軸線與手鉆鉆桿角度可定量調節，并有角度示數；手鉆頭部安裝錐度打磨頭，錐度為α；在需要加工的孔外側貼一圈錫箔紙作為激光反光膜，配合激光器定位；工作時，首先去除損傷材料，形成圓孔，再貼放反光膜，由人工手持激光輔助打磨設備，調節打磨角度β，β＝180°-α-A，A為打磨角，令激光垂直于反光膜，進行打磨；如激光接收不到反射光，蜂鳴器報警，需要調整打磨角度。

4.根據權利要求1或2所述的一種熱塑性復合材料損傷修復方法，其特征在于，在在步驟(2)中，所述的熱塑性薄膜材質采用與基體樹脂相同的主鏈結構，針對無定形聚合物樹脂，通過樹脂改性使其玻璃化轉變溫度較基體樹脂低10℃～20℃；針對結晶/半結晶聚合物樹脂，通過樹脂改性使其熔點較基體樹脂低10℃～20℃。

5.根據權利要求3所述的一種熱塑性復合材料損傷修復方法，其特征在于，在在步驟(2)中，所述的熱塑性薄膜材質采用與基體樹脂相同的主鏈結構，針對無定形聚合物樹脂，通過樹脂改性使其玻璃化轉變溫度較基體樹脂低10℃～20℃；針對結晶/半結晶聚合物樹脂，通過樹脂改性使其熔點較基體樹脂低10℃～20℃。

6.根據權利要求1或2或5所述的一種熱塑性復合材料損傷修復方法，其特征在于，在在步驟(2)中，所述的熱塑性薄膜厚度為0.05mm～0.3mm。

7.根據權利要求3所述的一種熱塑性復合材料損傷修復方法，其特征在于，在在步驟(2)中，所述的熱塑性薄膜厚度為0.05mm～0.3mm。

8.根據權利要求4所述的一種熱塑性復合材料損傷修復方法，其特征在于，在在步驟(2)中，所述的熱塑性薄膜厚度為0.05mm～0.3mm。

9.根據權利要求1或2或5或7或8所述的一種熱塑性復合材料損傷修復方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述的熱塑性補片為復合材料補片，其材質和鋪層與待修復的復合材料相同；所述的激光打磨方法為利用吸盤將熱塑性補片固定，通過機械臂帶動帶有激光定位的氣動打磨設備，完成對補片打磨。

10.根據權利要求1或2或5或7或8所述的一種熱塑性復合材料損傷修復方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述的加熱單元為碳纖維或不銹鋼絲網，并在其上下覆蓋與待修復的復合材料基體相同的熱塑薄膜后熱壓成型；所述的通電時間為10min～60min。