[发明专利]一种热塑性复合材料损伤的修复方法及其修复装置

说明书

本发明公开一种热塑性复合材料损伤的修复方法及其修复装置，通过确定损伤情况、选用工装、选用脱模材料、加热修补、检查修复等修补步骤，且辅以根据热塑性复合材料形状定制的两加热平板，通过两加热平板夹紧在待修复区域两侧，且能够达到相应融化物料的温度，能够使得热塑性复合材料树脂基体具有一定的流动，并在修复压力的作用下对复合材料中的裂纹、分层等缺陷进行填充，进而修复热塑性复合材料的内部损伤，最大程度的恢复热塑性复合材料的力学性能，提高热塑性复合材料的应用能力，能够保障热塑性复合材料在修复过程中的表面质量，极大的维持热塑性复合材料的外形，使其满足应急使用要求。

技术领域

本发明涉及复合材料制造技术领域，特别是涉及一种热塑性复合材料损伤的修复方法及其修复装置。

背景技术

热塑性树脂基复合材料相比于热固性树脂基复合材料，具有能够快速成型、原材料可无限期存贮、制件可多次加热成型、废旧制件可回收利用等优点，符合经济型、环保性的发展要求。国外热塑性复合材料在军、民用航空的应用已完成从飞机内饰、舱门、口盖、整流罩等非承力部件到飞机固定面前后缘、襟翼、副翼、方向舵等受载较小部位，再到机翼盒段、机身壁板、蒙皮等主承力结构的转变。尽管热塑性复合材料的实际应用取得了显著的效果，有效弥补了热固性复合材料制造和使用过程中面临的诸多问题，但是，复杂的服役环境使热塑性复合材料在使用过程中仍然受到各种冲击损伤的威胁。

与金属等延展性高的材料相比，由纤维增强体和树脂基体复合制备的复合材料的能量吸收能力较低，因此，冲击能量能够传播到材料内部深处，造成外部可见的损伤，包括凹坑、裂纹、断裂等；与内部不可见损伤，包括基体开裂、界面脱粘、分层或纤维断裂。复合材料受到冲击时产生的损伤可能导致复合材料结构丧失约50％的承载能力，因此，特殊的应用环境使得热塑性复合材料冲击损伤的快速修复具有重要意义。复合材料修复方法主要有挖补法，热压法等，以往的研究工作大多集中于挖补法，原因是挖补法能够最大限度的恢复构件原本的结构和力学性能，但是这需要的技术难度较高且需要较长的修复时间，修复所需成本往往接近甚至超过更换部件的成本。出于对经济因素及修复效率考量，因此本领域中急需降低复合材料的修复成本，提高复合材料修复工艺在不同场景的适应性。

发明内容

本发明的目的是提供一种热塑性复合材料损伤的修复方法及其修复装置，以解决上述现有技术存在的问题，使热塑性复合材料的冲击损伤能够得到快速修复，极大的提高了热塑性复合材料的适用性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种热塑性复合材料损伤的修复方法，包括如下步骤：

确定损伤情况：确定热塑性复合材料的冲击损伤位置及损伤面积；

选用工装：选择两块均与所述热塑性复合材料上待修复区域形状相匹配的加热平板，并将所述加热平板进行清洁作业，且在其与所述热塑性复合材料相接处的表面上涂抹脱模剂；

选用脱模材料：准备结构大于所述热塑性复合材料上待修复区域的脱模材料；

加热修补：将所述脱模材料放置并覆盖在所述热塑性复合材料上待修复区域处，将一所述加热平板覆盖并压制在所述脱模材料远离所述待修复区域的一侧，将另一所述加热平板放置在所述热塑性复合材料远离所述脱模材料的一侧，并对应所述待修复区域的位置处，将两所述加热平板加热至所述热塑性复合材料熔融温度以上，并对两所述加热平板施加所需修复压力，使得两所述加热平板夹紧所述热塑性复合材料和所述脱模材料，且保持至所需时间，然后保持所需修复压力并冷却所述加热平板至所需温度，并撤离所述加热平板，且清理所述热塑性复合材料上的所述脱模材料；

检查修复：将修复好的所述热塑性复合材料进行无损检测，检查修复效果。

优选的，所述热塑性复合材料包括树脂基体，所述树脂基体内填充有用于增强其结构强度的增强体纤维。

优选的，所述增强体纤维包括但不限于碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维。