Rispetto ai materiali convenzionali, i materiali compositi offrono numerosi vantaggi. Uno di questi è la facilità e la durata delle riparazioni. I componenti in composito danneggiati potrebbero dover essere sostituiti se non si possiedono le competenze necessarie per la riparazione. In realtà, però, i componenti in composito sono più facili da riparare rispetto a quelli realizzati con materiali tradizionali. In questo articolo forniremo una panoramica di base sulle riparazioni dei materiali compositi.
Le riparazioni in materiale composito eseguite con successo ci permettono di prolungare la vita utile di un componente e di risparmiare sui costi di sostituzione. Per eseguire riparazioni in composito con successo, è fondamentale comprendere tre principi chiave: la riparazione deve differire dal componente originale, l'aumento della superficie di contatto incrementa la resistenza della riparazione e la riparazione deve essere identica al componente originale.
Le riparazioni differiscono dal pezzo originale.
Il primo principio fondamentale da comprendere riguardo alla riparazione dei materiali compositi è che le riparazioni strutturali vengono eseguite con un processo diverso rispetto a quello utilizzato per il pezzo originale. Quando un componente in materiale composito viene inizialmente fabbricato, la resina polimerizza creando un legame chimico e fisico con il tessuto di rinforzo, dando origine a un'unica unità, indipendentemente dal numero o dall'orientamento degli strati di tessuto. Questo viene definito legame primario o struttura primaria ed è il tipo di legame più resistente che può esistere all'interno di un componente in materiale composito.
Una volta danneggiato un componente, tutte le riparazioni diventano legami secondari ancorati alla struttura primaria originale. Ciò significa che tutte le riparazioni dipendono dall'adesione fisica alla superficie della struttura primaria originale. Per questo motivo, le riparazioni in fibra di vetro si basano sulla qualità adesiva della resina utilizzata per la loro resistenza, ovvero sulla forza del legame fisico con la struttura primaria. Di conseguenza, la resina utilizzata per la riparazione deve essere altrettanto resistente di quella utilizzata per la fabbricazione del componente. Infatti, a volte vengono utilizzate per le riparazioni resine con forti proprietà adesive.
L'aumento della superficie di contatto incrementa la resistenza delle riparazioni composite.
Poiché le riparazioni in fibra di vetro dipendono dall'adesione superficiale (legame fisico) della riparazione alla struttura primaria, aumentare la superficie della linea di incollaggio aumenterà la resistenza e la durata dell'incollaggio stesso e, di conseguenza, dell'intero componente o della riparazione.
In genere, il metodo impiegato per aumentare la superficie è la levigatura conica o a smusso. Questo tipo di levigatura significa che l'area adiacente al danno viene levigata gradualmente, ottenendo in genere circa 1,2-1,9 cm di area per strato di laminato composito. La levigatura a smusso viene solitamente eseguita con una levigatrice ad aria compressa ad alta velocità edischi abrasivi Roloc.
Poiché la maggior parte delle strutture composite è piuttosto sottile, si tratta di un processo delicato. L'entità della rastrematura, in relazione allo spessore del laminato, è espressa da un rapporto. In genere, più la riparazione deve essere robusta o critica, maggiore sarà il rapporto. Le riparazioni strutturali di solito richiedono una rastrematura più dolce, con un rapporto da 20:1 a 100:1.
Un metodo alternativo utilizzato per aumentare la superficie è la levigatura a gradini. Questa procedura definisce le dimensioni della riparazione interna, quindi rimuove il materiale circostante a una larghezza di ½” per ogni strato del pezzo, procedendo verso la superficie. Ciò si traduce in un notevole aumento della superficie di riparazione e permette di evidenziare l'orientamento delle fibre in ogni fase.
Entrambi i metodi sono accettabili per la maggior parte delle riparazioni di materiali compositi, sebbene la maggior parte consideri la smussatura più semplice e generalmente ritenuta migliore. La levigatura a gradini produce bordi e giunzioni a testa netti in ogni strato riparato. È inoltre difficile levigare a gradini senza tagliare, rischiando di danneggiare gli strati sottostanti.
Le riparazioni devono essere eseguite con ricambi compatibili con il pezzo originale.
Sebbene la riparazione in composito sia diversa dal pezzo originale, si raccomanda di replicare lo spessore, la densità e l'orientamento degli strati del laminato originale durante la riparazione. Ciò contribuirà a mantenere la funzionalità del componente. Non sempre "di più" significa "meglio": in questo caso, se la riparazione è più spessa del pezzo originale, sarà quasi certamente più rigida, indipendentemente dal materiale utilizzato. L'introduzione di diverse resistenze all'interno di un componente può causare punti di stress indesiderati, che alla lunga possono portare all'affaticamento o alla rottura del materiale. È preferibile sostituire con cura ogni strato rimosso nell'area danneggiata con un materiale identico, posizionandolo, quando possibile, nello stesso orientamento. Questo approccio di sostituzione strato per strato garantisce che la struttura riparata possa sopportare gli stessi carichi dell'originale e che li distribuisca come previsto.
Data di pubblicazione: 7 aprile 2022