Lentokoneiden metallirakenteiden liimatut korjaukset : Pintakäsittelymenetelmien ja väsymissäröjen komposiittikorjausten kokeellinen tutkiminen

Jarkko Aakkula

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Työssä tutkittiin kokeellisesti metallisten lentokonerakenteiden liimattuja korjauksia. Metallien pintakäsittelymenetelmiä testattiin alumiinin, titaanin ja teräksen rakenteellisiin liimauksiin. Väsymissäröytyneitä alumiinilevyjä korjattiin komposiittipaikoilla ja testattiin väsytyskokeilla eri korjausparametrien vaikutusten selvittämiseksi. Pintakäsittelymenetelmistä testattiin nykyisiä silaani- ja Sol-Gel –käsittelyjä sekä uutta timantinkaltaista DIARC-pinnoitetta. DIARC-pinta on valmis epoksiliimaukseen eikä vaadi jatkokäsittelyjä kromipitoisilla kemikaaleilla. Kiilakokeita tehtiin sääkaapissa, hanavesiupotuksessa, suolavesiupotuksessa ja suolasumukaapissa. Elastis-plastisia ruostumattomasta teräksestä valmistettuja kiilakoesauvoja analysoitiin VCCT-menetelmällä. Kaksoislimiliitoskoekappaleita testattiin staattisesti sekä väsyttävässä kuormituksessa huoneenlämpötilassa kuivina ja kosteusaltistuksen jälkeen. Silaamattomille ja silatuille 7075-sarjan alumiinilevyille löydettiin hyväksyttävät silaanipohjaiset kromivapaat pintakäsittelymenetelmät kenttäolosuhteissa tapahtuvaan rakenteelliseen liimaukseen. Titaanin ja ruostumattoman teräksen liimauksissa tarvittiin kromipitoista primeria. Merialumiinin 5083 liimauksessa saatiin hyviä tuloksia Sol-Gel käsittelyllä ilman primeria myös koekappaleilla, jotka oli altistettu suolavesiupotuksessa Suomenlahden meriveteen. DIARC-pintakäsittelyn testitulokset olivat kaikille tutkituille metalleille yhtä hyviä kuin parhaat alumiinin ja titaanin liimauksissa saadut tulokset nykyisillä silaani- ja Sol-Gel –menetelmillä. Viisi vuotta vanhat DIARC-pinnoitukset toimivat yhtä hyvin kuin tuoreet pinnoitukset. Väsytyskokeissa kuormitettiin DIARC-pinnoitettuja kaksoislimiliitoskoesauvoja murtoon tai 10 miljoonaan sykliin asti. DIARC-pinnoitteen kestävyys väsyttävässä kuormituksessa todettiin hyväksi. Lentokoneen korjausta simuloitiin korjaamalla alumiinilevyjen väsymissäröjä levyjen ollessa kiinnitettyinä teräsohjaimiin, jotka rajoittivat korjattavan levyn tehollista lämpölaajenemista samalle tasolle kuin todellisissa paikallisesti lämmitetyissä lentokonerakenteiden korjauksissa. Lämpöjäännösjännityksien suuruutta muuteltiin vaihtamalla kovetuslämpötiloja ja testauslämpötiloja. Korjatut levyt testattiin amplitudiltaan vaihtelevassa väsyttävässä kuormituksessa lommahdusta estävien reunatukien kanssa. Korjattujen levyjen väsytyskokeissa löydettiin suora yhteys lämpöjäännösjännitysten suuruuden ja väsymissärön kasvunopeuden välille. Kuormituksen aikaisella tuennalla taivutusta vastaan oli suuri merkitys väsymisikään. Suurin eliniän parannuskerroin saatiin keskisäröytyneillä levyillä, jotka oli korjattu levyn jäykkyyttä vastaavilla märkälaminoiduilla hiilikuitu/epoksi-paikoilla.
Julkaisun otsikon käännösLentokoneiden metallirakenteiden liimatut korjaukset : Pintakäsittelymenetelmien ja väsymissäröjen komposiittikorjausten kokeellinen tutkiminen
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Saarela, Olli, Vastuuprofessori
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7776-5
Sähköinen ISBN978-952-60-7777-2
TilaJulkaistu - 2017
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • metallien pintakäsittely liimaukseen
  • komposiittikorjaukset
  • lentokonerakenteet

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Lentokoneiden metallirakenteiden liimatut korjaukset : Pintakäsittelymenetelmien ja väsymissäröjen komposiittikorjausten kokeellinen tutkiminen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä