Portativ dəsti, otaq temperaturunda və batareya ilə işləyən müalicə cihazlarında saxlanan UV-Cəriməli Fiberglas / Vinil ester və ya karbon lifi / epoksi prepreg ilə təmir edilə bilər. #Iridemanir istehsal etmək #infrasktur
UV-Cariable Prepreg Patch Təmiri, Sadə və Tez qurulduğunu sübut etdi, Sadə və Tez qurulduğunu sübut etdi . Şəkil mənbəyi: Xüsusi Texnologiyalar MMC
Modul yerləşdirilə bilən körpülər hərbi taktiki əməliyyatlar və logistika, habelə təbii fəlakətlər zamanı nəqliyyat infrastrukturunun bərpası üçün kritik aktivlərdir. Belə körpülərin çəkisini azaltmaq üçün kompozit quruluşlar öyrənilir və bununla da nəqliyyat vasitələrində yükü və başlama-bərpa mexanizmlərində yükü azaldır. Metal körpülər ilə müqayisədə, kompozit materiallar da yük daşıyan gücü artırmaq və xidmət həyatını genişləndirmək potensialı da var.
İnkişaf etmiş modul kompozit körpü (AMCB) bir nümunədir. Seemnan Composites LLC (GULFPORT, Mississippi, ABŞ) və Materiallar Sciences LLC (Horsham, PA, ABŞ) Karbon Fiber-Gücləndirilmiş Epoksi Laminatlardan istifadə edin (Şəkil 1). ) Dizayn və tikinti). Bununla birlikdə, bu cür quruluşları sahədə təmir etmək bacarığı, kompozit materialların qəbuluna mane olan bir məsələ olmuşdur.
Şəkil 1 Kompozit körpü, Açar Infield Asset Advanced Modul Composite Bridge (AMCB), karbon lifi möhkəmləndirilmiş epoksi qatran kompozisiyalarından istifadə edən Seemn Composites LLC və Material Sciences MMC tərəfindən hazırlanmış və inşa edilmişdir. Şəkil mənbəyi: Seeman Composites LLC (solda) və ABŞ ordusu (sağ).
2016-cı ildə Xüsusi Texnologiyalar MMC (Millersville, MD, ABŞ), əsgərlər tərəfindən uğurla yerinə yetirilə bilən bir təmir metodu inkişaf etdirmək üçün ABŞ Ordusu tərəfindən maliyyələşdirilən Kiçik Biznes İnnovasiya Tədqiqatları (SBIR) Faza 1 qrantı aldı. Bu yanaşmaya əsasən, SBIR qrantının ikinci mərhələsi 2018-ci ildə yeni materiallar və batareyanın işlədilməsini nümayiş etdirmək üçün mükafatlandırıldı, hətta patçın əvvəlcədən hazırlıqsız bir təcrübəsiz tərəfindən aparılsa da, quruluşun 90% və ya daha çoxunu bərpa etmək olar Güc. Texnologiyanın məqsədəuyğunluğu bir sıra təhlil, maddi seçim, nümunə istehsalı və mexaniki sınaq tapşırıqlarını, habelə kiçik miqyaslı və tam miqyaslı təmir etməklə müəyyən edilir.
İki sbir mərhələsindəki əsas tədqiqatçı Maykl Bergen, xüsusi texnologiyalar MMC-nin yaradıcısı Maykl Bergendir. Bergen, Dəniz Səthi Döyüş Mərkəzinin (NSWC) Karderock-dan təqaüdə çıxdı və 27 ildir ki, ABŞ Hərbi Donanmasında kompozit texnologiyaların inkişafını və tətbiqi idarə olunduğu 27 ildir ki, quruluş və material şöbəsində xidmət göstərdi. Doktor Roger Crane, 2011-ci ildə ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələrinin 2011-ci ildə təqaüdə çıxdıqdan sonra 2015-ci ildə xüsusi texnologiyalara qatıldı və 32 il müddətinə xidmət etdi. Kompozit materialları ekspertizasının texniki nəşrləri və patentləri, yeni kompozit materiallar, prototip istehsalı, əlaqə metodları, çoxfunksiyalı kompozit materiallar, struktur sağlamlıq monitorinqi və kompozit material bərpası kimi mövzuları əhatə edən texniki nəşrlər və patentlər daxildir.
İki mütəxəssis, Ticonderoga CG-47 sinif rəhbərliyi 5456-nın alüminiumun üst quruluşu olan çatlaqları düzəltmək üçün kompozit materiallardan istifadə edən unikal bir proses hazırladılar. "Çatların böyüməsini azaltmaq və iqtisadi alternativ olaraq xidmət etmək üçün proses hazırlanmışdır Bir platforma lövhəsinin dəyişdirilməsinə 2 ilə 4 milyon dollara qədər "dedi. "Beləliklə, laboratoriya xaricində və əsl xidmət mühitində necə təmir işləri aparmağımızı bildiyimizi sübut etdik. Ancaq çətinlik, mövcud hərbi aktiv metodlarının çox uğurlu olmamasıdır. Seçim Dupleks təmiri [əsasən zədələnmiş ərazilərdə bir lövhə yapışdırılır] və ya anbar səviyyəsində (D-Səviyyə) təmir üçün aktivi silmək. D-Səviyyə təmir tələb olunduğu üçün bir çox aktiv bir çox aktiv qoyulur. "
Dedi ki, lazım olanı, əsgərlər tərəfindən yalnız dəstlər və təmir kitabçalarından istifadə edərək kompozit materiallarda təcrübəsi olmayan əsgərlər tərəfindən həyata keçirilə biləcək bir üsuldur. Məqsədimiz prosesi sadə etməkdir: təlimatı oxuyun, ziyanı qiymətləndirin və təmir edin. Maye qatranları qarışdırmaq istəmirik, çünki bu, tam müalicəni təmin etmək üçün dəqiq ölçmə tələb edir. Təmir edildikdən sonra heç bir təhlükəli tullantı olan bir sistemə də ehtiyacımız var. Və mövcud şəbəkənin yerləşdirilə biləcəyi bir dəst kimi qablaşdırılmalıdır. "
Müvəffəqiyyətlə nümayiş etdirən xüsusi texnologiyaların bir həlli, hasilin ölçüsünə görə yapışan kompozit yamağı düzəltmək üçün sərtləşdirilmiş bir epoksi yapışdırıcıdan istifadə edən portativ bir dəstdir (12 kvadrat düym qədər). Nümayiş 3 düymlük qalın AMCB göyərtəsini təmsil edən kompozit material üzərində tamamlandı. Kompozit materialın 3 düymlük qalın bir balsa ağac nüvəsi var (kub fut sıxlığı üçün 15 kilo) və iki qat vektorply (Phoenix, Arizona, ABŞ) C -T 1100 karbon lifi 0 ° / 90 ° Biaxial dikişli parça, bir qat C-TLX 1900 karbon lif 0 ° / + 45 ° / -45 ° Taxtında C-Lt 1100, cəmi beş qat iki qat. "Qərara gəldik ki, dəsti, parça istiqamətinin bir problem olmayacağı üçün bir çox oxlu bir kvazi-izotropik laminatda prefabrik yamalardan istifadə edəcəyinə qərar verdik" dedi Kran.
Növbəti sayda laminat təmiri üçün istifadə olunan qatran matrixidir. Maye qatranı qarışdırmamaq üçün yamaq prepreg istifadə edəcəkdir. "Bununla birlikdə, bu çətinliklər saxlamadır" dedi. Saxlanılan yamaq həllini inkişaf etdirmək üçün xüsusi texnologiyalar Sunrez Corp. (El Cajon, California, ABŞ) ilə birlikdə altı dəqiqə ərzində ultrabənövşəyi işıq (UV) istifadə edə bilən bir şüşə lif / vinil ester prepreg inkişaf etdirmək üçün. Ayrıca, eyni zamanda yeni çevik bir epoksi film istifadəsini təklif edən Gougeon Brothers (Bay City, Michigan, ABŞ) ilə əməkdaşlıq edir.
Erkən araşdırmalar göstərdi ki, epoksi qatranın karbon lifi prepregs-uv-invable vinil ester və şəffaf şüşə lifi yaxşı işləyir, lakin işıq tıxanan karbon lifi altında müalicə etmir. Gougeon qardaşlarının yeni filminə əsaslanaraq, son epoksi prepreg 1 saat 210 ° F / 99 ° C-də müalicə olunur və otaq temperaturunda uzun bir raf ömrü var - aşağı temperaturlu saxlama ehtiyacı yoxdur. Bergen, daha yüksək şüşə keçid temperaturu (TG) tələb olunarsa, qatran da 350 ° F / 177 ° C kimi daha yüksək temperaturda müalicə olunacaq. Hər iki prepregs plastik bir film zərfində möhürlənmiş prepreg yamalarının yığını kimi portativ təmir dəstində verilir.
Təmir dəsti uzun müddət saxlanıla biləcəyi üçün bir rəf ömrü üçün xüsusi texnologiyalar tələb olunur. "Dörd sərt plastik örtük - nəqliyyat vasitələrində istifadə olunan tipik bir hərbi tip, epoksi yapışan və vinil ester nümunələrini hər bir örtüyə qoyduq" dedi Bergen. Bundan sonra qutular test üçün dörd fərqli məkana yerləşdirildi: Miçiqandakı Gougeon qardaşları fabrikinin damı, Meninlandiya hava limanının damı, Yucca Vadisi (California səhrası), Cənubi Florida ştatındakı açıq korroziya test laboratoriyası. Bütün hallarda məlumat loggerləri var, Bergen, "Hər üç ayda bir qiymətləndirmə üçün məlumat və material nümunələri alırıq. Florida və Kaliforniyadakı qutularda qeydə alınan maksimal temperatur, əksər bərpa qatranları üçün yaxşı olan 140 ° F-dir. Əsl problemdir. " Bundan əlavə, Gougeon qardaşları daxili yeni hazırlanmış saf epoksi qatranı daxili sınaqdan keçirdilər. "Bir neçə ay ərzində 120 ° F-də bir sobada bir sobada yerləşdirilmiş nümunələr polimerləşməyə başlayır" dedi Bergen. "Ancaq 110 ° F-də saxlanılan müvafiq nümunələr üçün, qatran kimyası yalnız az miqdarda yaxşılaşdı."
Təmir test lövhəsində və eyni laminat və əsas materialı istifadə edən AMCB-nin bu miqyaslı modelini seemann kompozisiyalarının inşa etdiyi orijinal körpü kimi istifadə etdi. Şəkil mənbəyi: Xüsusi Texnologiyalar MMC
Təmir texnikasını nümayiş etdirmək üçün bir nümayəndə laminatı istehsal edilməlidir, zədələnməlidir və təmir edilməlidir. "Layihənin birinci mərhələsində əvvəlcə təmir prosesimizin məqsədəuyğunluğunu qiymətləndirmək üçün kiçik miqyaslı 4 x 48 düymlük şüalardan və dörd nöqtəli əyilmə testlərindən istifadə etdik" dedi. "Sonra, layihənin ikinci mərhələsində 12 x 48 düymlük panelləri, uğursuzluğa səbəb olmaq üçün biaxial stress vəziyyəti yaratmaq üçün yüklər tətbiq etdik və sonra təmir performansını qiymətləndirdik. İkinci mərhələdə, təmir etdiyimiz AMCB modelini də tamamladıq. "
Bergen, test panelinin test performansının, seesann kompozisiyalarının istehsal etdiyi AMCB kimi laminat və əsas materialların eyni nəsli istifadə edərək istehsal edildiyini söylədi ", ancaq paralel ox teoreminə əsasən panelin qalınlığını 0,375 düymdən 0,175 düymdən 0,175 düymdən endirdik . Bu belədir. Şüa nəzəriyyəsi və klassik laminat nəzəriyyəsinin əlavə elementləri ilə birlikdə inertiya antoni və daha kiçik bir demo məhsulu ilə tammetr AMCB-nin effektiv sərtliyini və daha çox işləməyi asan və daha çoxunu bağlamaq üçün istifadə edilmişdir səmərəli. Sonra, Biz Xcraft Inc (Boston, Massachusetts, ABŞ) tərəfindən hazırlanan son element analizi [Boston, Massachusetts, ABŞ) struktur təmirinin dizaynını yaxşılaşdırmaq üçün istifadə edilmişdir. " Test panelləri və AMCB modeli üçün istifadə olunan karbon lifli parça vektorply-dan alındı və balsa nüvəsi əsas kompozitlər (Bristol, Ri, ABŞ) tərəfindən verilmişdir.
Addım 1. Bu test paneli mərkəzdə qeyd olunan zərərləri təqlid etmək və ətrafı təmir etmək üçün 3 düymlük bir dəlik diametri göstərir. Bütün addımlar üçün foto mənbəyi: Xüsusi Texnologiyalar MMC.
Addım 2. Zədələnmiş materialı çıxarmaq və təmir yamağını 12: 1 taper ilə əlavə etmək üçün bir batareya ilə işləyən əl dəyirmanı istifadə edin.
"Test lövhəsində daha yüksək dərəcədə ziyan vurmaq istəyirik, sahədəki körpü göyərtəsində görünə bilər" dedi. "Beləliklə, metodumuz 3 düymlük diametrli bir çuxur etmək üçün bir dəlikdən istifadə etməkdir. Sonra, zədələnmiş materialın fişini çıxarırıq və 12: 1 eşarpı emal etmək üçün əl ilə tutulmuş pnevmatik bir grinder istifadə edirik. "
Crane, karbon lifi / epoksi təmiri üçün, "zədələnmiş" panel materialı çıxarıldıqdan və uyğun bir eşarp tətbiq edildikdən sonra, zədələnmiş ərazinin taperinə uyğun olmaq üçün prepreg eni və uzunluğu endiriləcəkdir. "Test panelimiz üçün bu, təmir materialının orijinal zərərsizsiz karbon panelinin üstünə uyğun olması üçün dörd qat əvvəl hazırlıq tələb olunur. Bundan sonra, üç qatlı karbon / epoksi prepreg təbəqəsi təmir edilmiş hissədə cəmlənmişdir. Hər ardıcıl təbəqə, "yaxşı" ətrafdakı materialdan tədricən yük köçürməsini təmin edən alt qatın hər tərəfində 1 düym qədər uzanır. " Bu təmir-təmir sahəsinin hazırlanması, bərpa materialının kəsilməsi və yerləşdirilməsi və müalicəvi proseduru tətbiq etmək və əyilmə proseduru tətbiq etmək üçün ümumi vaxt.
Karbon lifi / epoksi prepreg üçün təmir sahəsi vakuum qablaşdırılır və batareya ilə işləyən termal boşluqdan istifadə edərək bir saat 210 ° f / 99 ° C-də müalicə olunur və müalicə olunur.
Karbon / epoksi təmiri sadə və tez olsa da, komanda performansını bərpa etmək üçün daha əlverişli bir həll ehtiyacı tanıdı. Bu, ultrabənövşəyi (UV) müalicəsi prepregs-in kəşfiyyatına səbəb oldu. "Sunrez Vinyl Ester Rezinlərdəki maraq, şirkətin qurucusu Mark LiveSay ilə əvvəlki dəniz təcrübəsinə əsaslanır" dedi Bergen. "Biz əvvəlcə vinil ester prepreg istifadə edərək, bir kvazi-izotrop şüşə parça ilə Sunrez təqdim etdik və müxtəlif şərtlərdə müalicəvi əyrini qiymətləndirdik. Bundan əlavə, Vinil Ester qatranının uyğun ikincil yapışma performansını təmin edən epoksi qatranın kimi olmadığını bilirik, buna görə müxtəlif yapışqan təbəqə birləşən bir mufting agentlərini qiymətləndirmək və tətbiq üçün uyğun olduğunu müəyyənləşdirmək üçün əlavə səy tələb olunur. "
Başqa bir problem, şüşə liflər eyni mexaniki xüsusiyyətləri karbon lifləri kimi təmin edə bilməzlər. "Karbon / epoksi yamaq ilə müqayisədə bu problem bir şüşə / vinil efer istifadə edərək həll olunur" dedi. "Yalnız bir əlavə qatın lazım olmasının səbəbi, şüşə materialının daha ağır bir parça olmasıdır." Bu, tətbiq oluna bilən və altı dəqiqə ərzində birləşdirilə bilən uyğun bir yamaq istehsal edir / hətta çox soyuq / dondurucu infelfiely temperaturu. İstilik təmin etmədən müalicə etmək. Kran bu təmir işinin bir saat ərzində başa çatdırıla biləcəyinə diqqət çəkdi.
Hər iki yamaq sistemləri nümayiş etdirilib və sınaqdan keçirilmişdir. Hər bir təmir üçün, zədələnəcək sahə (addım 1), bir deşikli mişarla yaradılan və sonra batareya ilə işləyən əl dəyirmanı istifadə edərək çıxarılır (Addım 2). Sonra təmir olunan ərazini 12: 1 taperinə kəsin. Alkoqol pad ilə eşarp səthini təmizləyin (Addım 3). Sonrakı, təmir yamağını müəyyən bir ölçüdə kəsin, təmizlənmiş səthə (4-cü addım) qoyun və hava baloncuklarını çıxarmaq üçün bir rulon ilə birləşdirin. Şüşə lifi / uv-curing vinyl ester prepreg üçün, sonra təmir qatını təmir edilmiş ərazidə yerləşdirin və yamağı altı dəqiqə ərzində simsiz UB lampası ilə müalicə edin (Addım 5). Karbon lifi / epoksi prepreg üçün əvvəlcədən proqramlaşdırılmış, bir düyməli, batareya ilə işləyən termal boşluqdan istifadə edin və təmir edilmiş ərazini 210 ° F / 99 ° C-də düzəldin və təmir edilmiş ərazini müalicə edin.
Addım 5. Peeling qatını təmir olunan ərazidə yerləşdirdikdən sonra, yamanı 6 dəqiqə müalicə etmək üçün simsiz UB lampasından istifadə edin.
"Sonra, yamanın yapışqanlığını və quruluşun yük daşıyan gücünü bərpa etmək qabiliyyətini qiymətləndirmək üçün testlər apardıq" dedi Bergen. "Birinci mərhələdə tətbiqin rahatlığını və gücün ən azı 75% -ni bərpa etmək bacarığını sübut etməliyik. Bu, 4 x 48 düymlük karbon lifi / epoksi qatrının / epoksi qatrının və Balsa nüvəli şüa üzərində qurulmuş zərərin dayandırıldıqdan sonra hazırlanmışdır. Bəli. Layihənin ikinci mərhələsi 12 x 48 düymlük paneldən istifadə etdi və mürəkkəb gərginlik yükləri altında 90% -dən çox güc tələbləri göstərməlidir. Bütün bu tələblərə cavab verdik və sonra AMCB modelindəki təmir üsullarını çəkdik. Vizual bir istinad təmin etmək üçün İnfild Texnologiyası və avadanlıqlarından necə istifadə etmək olar. "
Layihənin əsas istiqaməti, yeniliklərin təmirini asanlıqla tamamlaya biləcəyini sübut etməkdir. Bu səbəbdən Bergenin bir fikri var idi: "Ordudakı iki texniki əlaqəmizə nümayiş etdirəcəyimi vəd etmişəm: Dr. Bernard Sia və Ashley Genna. Layihənin birinci mərhələsinin son icmalında, heç bir təmir istəmədim. Təcrübəli Ashley təmir etdi. Təqdim etdiyimiz dəsti və təlimatdan istifadə edərək, yamağı tətbiq etdi və heç bir problem olmadan təmirini tamamladı. "
Şəkil 2 Əvvəlcədən proqramlaşdırılmış, batareya ilə işləyən termal bağlama maşını, təmir biliklərinə və ya müalicəvi dövriyyəyə ehtiyac olmadan, bir düyməni basmaqla karbon lifi / epoksi təmir yamaqını müalicə edə bilər. Şəkil mənbəyi: Xüsusi texnologiyalar, MMC
Başqa bir əsas inkişaf batareya ilə işləyən müalicə sistemidir (Şəkil 2). "Infield baxımından yalnız batareya gücü var" dedi Bergen. "İnkişaf etdirdiyimiz təmir dəsti olan bütün proses avadanlığı simsizdir." Buraya xüsusi texnologiyalar və istilik bağlama maşını tədarükçüsü Wichitech Industries Inc (Randallstown, Maryland, ABŞ) maşın tərəfindən birgə hazırlanmış batareya ilə işləyən termal bağlama daxildir. "Bu batareya ilə işləyən termal boşluq, müalicəni tamamlamaq üçün əvvəlcədən proqramlaşdırılmışdır, buna görə yeniliklər müalicəvi dövrü proqramlaşdırmağa ehtiyac duymur" dedi. "Düzgün rampanı tamamlamaq və islatmaq üçün sadəcə bir düyməni basmaq lazımdır." Hal-hazırda istifadə olunan batareyalar doldurulmalarına qədər bir il davam edə bilərlər.
Layihənin ikinci mərhələsinin başa çatması ilə xüsusi texnologiyaların yaxşılaşdırılması təklifləri hazırlayır və maraq və dəstək məktubları toplayır. "Məqsədimiz bu texnologiyanı trl 8-ə yetişdirmək və sahəyə gətirməkdir" dedi Bergen. "Biz də hərbi olmayan tətbiqlərin potensialını da görürük."
Sənayenin ilk lif möhkəmləndiricisinin arxasındakı köhnə sənətini izah edir və yeni lif elm və gələcək inkişaf haqqında dərin bir anlayışa malikdir.
Tezliklə gələn və ilk dəfə uçan 787, məqsədlərinə çatmaq üçün kompozit materiallar və proseslərdə yeniliklərə güvənir
Time vaxt: Sep-02-2021