【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料原位胶接修复，尤其涉及一种战时环境下复合材料原位胶接修复的装备及方法。
技术介绍
1、复合材料因其优异的性能，被广泛应用于航空航天、汽车和医学等领域。其中，比重小、比模量和比强度大的纤维增强复合材料应用最为广泛，在军机领域备受关注。舰载机蒙皮结构在战斗过程中会因为受到各类外力的冲击而出现凹陷和穿透性损伤，对于如何利用复合材料进行损伤修复有着极大需求。
2、针对舰载机蒙皮结构损伤，传统的机械连接修复通常是在损伤区域进行打磨，并在裂纹尖端加工出防止裂纹进一步扩展的止裂孔，采用螺栓连接、铆接等方法以金属补片、角盒等对损伤区域进行局部加强，但在形状复杂区域机械连接修理的工艺性差；采用机械修复对构件进行钻孔加工，不可避免地破坏了原有承载结构和载荷传递路径，在止裂孔周边易产生应力集中，有可能致使损伤部位的受力情况进一步恶化。复合材料胶接修复技术避免了机械连接修复对原有金属结构造成二次破坏的问题，该技术是将已固化、半固化或者未固化的复合材料补片，通过胶接的方式粘接在待修复的结构区域以实现局部加强，从而改善受力结构的应力分布，将损伤后的力学性能恢复到损伤之前，使其能够继续满足飞机服役的需求。尤其当损伤尺寸扩大时，考虑到战时快速修复的要求，复杂曲率的金属补片生产时间过长，采用复合材料补片胶接可以在大大缩减维修时间的同时，保证维修质量。而复合材料胶接修复因为流程复杂、修复效率低，人工切削、打磨不确定性和粘接面的清洁度造成修复表面尺寸、形状以及胶层厚度的偏差极大影响胶接效果；传统工业机器人在可提高修复速度下因其精度与
技术实现思路
1、本专利技术设计了一种战时环境下复合材料原位胶接修复的装备及方法，与现有技术相比，本专利技术可提高高曲率大面积修复面的探伤速度以及复合材料原位胶接修复的表面预处理效率和质量，满足战时环境下快速原位修复要求，提高胶接修复质量。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一种战时环境下复合材料原位胶接修复的装备，其特征在于：该装备包括蛇形臂、探伤单元、预处理装置、基座、履带机体、控制中心；
4、所述蛇形臂包括蛇形臂本体、柔性丝绳；所述蛇形臂本体串联于整转副，安装于基座；所述基座固定于履带机体，包括伺服电机；所述整转副安装在蛇形臂本体末端，在伺服电机驱动下，柔性丝绳根据角度感应器实时调整角度；
5、所述探伤单元，安装于蛇形臂本体末端，包括超声检测探头、位移传感器、角度感应器、齿轮张紧传动装置，超声检测仪表与超声检测探头连接，将探测信号及定位信息反馈于控制中心进行探伤评估；因为探伤单元对于高曲率表面的各种优异性，可提高探伤效率，满足战时快速原位修复的场景需求，其蛇形臂的仿生系统训练以及角度感应器跟位移传感器的数据探测，可提高对曲面检测的全覆盖性和速度；
6、所述齿轮张紧传动装置，阵列交错安装于探伤单元末端与基座，由伺服电机驱动，将传统蛇形臂柔性丝绳的螺栓连接改为两端齿轮张紧传动，解决现有蛇形臂仅在伺服电机的驱动下快速运动的不连续性，提升修复效率，可拆卸式的齿轮张紧传动装置，在战时环境可快速更换柔性丝绳；
7、所述预处理装置包括切削刀、砂轮、并联收缩连杆、丙酮喷管；所述并联收缩连杆，成空间120度安装于预处理装置末端，提高蛇形臂强度与稳定性，蛇形臂柔性与并联收缩连杆刚性的结合，提升预处理过程稳定性，提升切削与打磨精度，尤其对于高曲率大面积待修复表面，能极大保证其气动性能，恢复待修复结构强度；
8、所述切削刀、砂轮，由转盘转动独立切换，保持运动连续性；所述丙酮喷管，安装于砂轮与切削刀两侧，与整转副同轴；控制中心根据修复方案确定切削刀的待修复工件切削深度及形状，确定切削刀的转速以及进给量，砂轮在位移传感器和控制中心下获得打磨表面实时数据下打磨去除切削刀切削产生的机械损伤层，完成胶接修复的预处理过程，砂轮进行胶接加热固化后复合材料补片余量的打磨抛光，同时丙酮喷管自动打开清洁粘接表面；
9、所述履带机体包括同步减震带轮装置、差速器动力系统、爬行驱动轮实现战时环境下高曲率修复场景的爬行。
10、所述砂轮可根据控制中心的修复表面数据实时调节打磨速度与打磨深度，防止因高速打磨对修复区域的二次损伤，实现柔性打磨目的。
11、所述丙酮喷管，管身采用高密度聚乙烯、喷口采用聚丙烯材料，切削刀切削、砂轮打磨时丙酮喷管自动打开清洗粘接面，保持粘接面清洁。
12、一种针对于战时环境下复合材料原位胶接修复装备的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
13、步骤一：机器人到达战时待修复区域，由位移传感器反馈信息于控制中心，确定蛇形臂姿态走位，修复人员规划探伤方案；
14、步骤二：对于高曲率大面积的机身，利用角度感应器，实时调节探伤单元的探伤速度和角度，反馈探伤信息于控制中心；
15、步骤三：修复人员确定修复方案，输入预处理表面切割深度、形状与位置，预处理装置切换切削刀进行切削；
16、步骤四：丙酮喷管自动打开清洗粘接面杂质，保持粘接面清洁，预处理装置切换砂轮，打磨机械切削产生的机械损伤层，同时丙酮喷管自动打开清洗粘接面；
17、步骤五：进行挖补胶接修复，固化胶接完成，砂轮调整打磨速度，避免对修复层的损伤，进行打磨光滑修复表面及丙酮溶液清洗，达到战时环境下复合材料快速原位胶接修复目的。
18、本专利技术的有益效果：
19、本专利技术设计的一种战时环境下复合材料原位胶接修复的装备能够提高复合材料原位胶接修复的预处理效率，当舰载机机身蒙皮结构损伤面积较大时，相比于传统的机械连接修复的金属补片制备时间长，其能满足战时快速修复的需求，相比于传统工业机器人和人工的胶接预处理，其能保证修复表面尺寸、形状以及胶层厚度精度提高胶接修复效果；在进行胶接修复预处理时，该装备能够在依靠已训练的仿生步态高效进行高曲率大面积的探伤扫描，提高探伤效率，满足战时舰载机机身蒙皮曲面结构快速探伤要求；此外，将现有蛇形臂的柔性丝绳的螺栓连接改为可拆卸式的齿轮张紧传动装置，在战时可快速更换柔性丝绳；并联收缩连杆，提高蛇形臂强度与稳定性，蛇形臂柔性与并联收缩连杆刚性的结合，提升预处理过程稳定性；控制中心自动调节切削刀角度与进给量，保证修复曲面形状与尺寸精度，实时调节砂轮打磨速度与角度，具有柔性打磨，减少机械损伤等优点，丙酮喷管自动打开清洗粘接面，保持粘接面清洁，可优化胶接修复质量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种战时环境下复合材料原位胶接修复的装备，其特征在于：该装备包括蛇形臂、探伤单元、预处理装置、基座、履带机体、控制中心；
2.根据权利要求1所述的一种战时环境下复合材料原位胶接修复的装备，其特征在于：所述砂轮可根据控制中心的修复表面数据实时调节打磨速度与打磨深度，防止因高速打磨对修复区域的二次损伤，实现柔性打磨目的。
3.根据权利要求1所述的一种战时环境下复合材料原位胶接修复的装备，其特征在于：所述丙酮喷管，管身采用高密度聚乙烯、喷口采用聚丙烯材料，切削刀切削、砂轮打磨时丙酮喷管自动打开清洗粘接面，保持粘接面清洁。
4.一种针对权利要求1所述的战时环境下复合材料原位胶接修复装备的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种战时环境下复合材料原位胶接修复的装备，其特征在于：该装备包括蛇形臂、探伤单元、预处理装置、基座、履带机体、控制中心；
2.根据权利要求1所述的一种战时环境下复合材料原位胶接修复的装备，其特征在于：所述砂轮可根据控制中心的修复表面数据实时调节打磨速度与打磨深度，防止因高速打磨对修复区域的二次损伤，实现柔性打磨目...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑义倩，李斌斌，彭文熙，于峣，孙家宇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。