技术特征：
1.一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，其特征在于：包括以下步骤：(一)制备不同厚度、不同材料体系的热塑性碳纤维复合材料层合板(2)，为热塑性碳纤维复合材料加强盒(4)的制造做准备；(二)通过逆向工程软件平台获取待修理区域的形状尺寸，在此基础上设计冲压模具，其中包括凸模(1)和凹模(3)；(三)结合待修理区域的形状尺寸和裂纹(5)长度选择相应的热塑性碳纤维复合材料层合板(2)并切割至所需尺寸；(四)将热塑性碳纤维复合材料层合板(2)放置在凹模(3)上，使凸模(1)表面靠近并接触热塑性碳纤维复合材料层合板(2)，以热接触的方式对热塑性碳纤维复合材料层合板(2)进行加热软化；(五)当热塑性碳纤维复合材料层合板(2)温度均匀后，启动冲压模具按照设计的速率冲压热塑性碳纤维复合材料层合板(2)，冲压完成后停止加热，待冲压件冷却至常温脱模取出，热塑性碳纤维复合材料加强盒(4)制作完成；(六)针对修理区域承载特点选择机械连接或胶接的方式将热塑性碳纤维复合材料加强盒(4)与带有裂纹(5)的损伤结构进行连接；(七)修理后，检查修理质量，恢复表面漆层。2.根据权利要求1所述的一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，其特征在于：步骤(一)中热塑性碳纤维复合材料体系的选择遵从力学性能和疲劳性能好、抗冲击性能优异原则。3.根据权利要求1所述的一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，其特征在于：步骤(一)中热塑性碳纤维复合材料层合板(2)上与金属结构接触的一面上铺覆一层相同材料体系的热塑性玻璃纤维。4.根据权利要求1所述的一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，其特征在于：步骤(二)中首先基于逆向工程软件平台获取待修理区域的轮廓，包括待修理区域的形状和尺寸，再利用catia dse模块逆向设计获取待修区域的cad模型，最后根据cad模型设计冲压模具。5.根据权利要求1所述的一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，其特征在于：步骤(四)中加热温度位于热塑性树脂熔点温度以下10-20℃范围内。6.根据权利要求1所述的一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，其特征在于：步骤(五)中加热过程中使用温度传感器监控凸模(1)、凹模(3)以及热塑性碳纤维复合材料层合板(2)的温度，避免热塑性碳纤维复合材料层合板(2)的温度过低导致无法成型或避免热塑性碳纤维复合材料层合板(2)的温度过高，而导致树脂流动性过强或树脂降解失效。7.根据权利要求1所述的一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，其特征在于：步骤(六)中若损伤结构上的裂纹(5)长度较长或带有裂纹(5)的损伤结构位于主承力部位，则采用机械连接的方式将热塑性碳纤维复合材料加强盒(4)与损伤结构进行连接。8.根据权利要求7所述的一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，
其特征在于：若采用机械连接的方式进行连接，紧固件需涂底漆湿安装，同时用填料消除装配间隙。9.根据权利要求1所述的一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，其特征在于：步骤(六)中若损伤结构上的裂纹(5)长度较短或带有裂纹(5)的损伤结构位于次承力部位，则采用胶接的方式将热塑性碳纤维复合材料加强盒(4)与损伤结构进行连接。10.根据权利要求9所述的一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，其特征在于：若采用胶接的方式进行连接，胶接前需去除损伤表面的漆层和阳极化层，再用丙酮清洁胶接表面，待丙酮完全挥发后再进行胶接。
技术总结
本发明涉及金属结构修理技术领域，具体为一种利用热塑性碳纤维复合材料修理金属结构裂纹的方法，包括以下步骤：制备不同厚度、不同材料体系的热塑性碳纤维复合材料层合板，为热塑性碳纤维复合材料加强盒的制造做准备；通过逆向工程软件平台获取待修理区域的形状尺寸；结合待修理区域的形状尺寸和裂纹长度选择相应的热塑性碳纤维复合材料层合板并切割至所需尺寸；针对修理区域承载特点选择机械连接或胶接的方式将热塑性碳纤维复合材料加强盒与带有裂纹的损伤结构进行连接。本发明利用热塑性碳纤维复合材料加热可软化变形的特点，通过热冲压工艺制造热塑性碳纤维复合材料加强盒取代金属加强盒。解决了现有金属加强盒增加飞机重量的问题。机重量的问题。机重量的问题。
技术研发人员：汪愿 张平 孙运刚 于佳利 刘金生 宣善勇 符彬
受保护的技术使用者：国营芜湖机械厂
技术研发日：2022.04.12
技术公布日：2022/8/5