RU2623781C2 - Способ изготовления ячеистого сотового заполнителя из композиционных материалов - Google Patents
Способ изготовления ячеистого сотового заполнителя из композиционных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623781C2 RU2623781C2 RU2015148467A RU2015148467A RU2623781C2 RU 2623781 C2 RU2623781 C2 RU 2623781C2 RU 2015148467 A RU2015148467 A RU 2015148467A RU 2015148467 A RU2015148467 A RU 2015148467A RU 2623781 C2 RU2623781 C2 RU 2623781C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- prepreg
- manufacturing
- composite materials
- forming elements
- cellular aggregate
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 title abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 210000000677 aggregate cell Anatomy 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
- B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
- B29C43/30—Making multilayered or multicoloured articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D25/00—Producing frameless domes
Landscapes
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу изготовления ячеистого сотового заполнителя, из композиционных материалов для двух-, трехслойных панелей и оболочек из препрега. Изобретение может использоваться для изготовления изделий с высокой удельной прочностью в авиационной, ракетно-космической, строительной, автомобильной и других отраслях промышленности. Осуществляют выкладку препрега между формообразующими элементами и формуют его под давлением с последующим отверждением. Формообразующий элемент выполняют из эластичного упруго деформируемого материала с коэффициентом Пуансона близким к 0,5. Его объем должен быть достаточен для заполнения внутреннего объема формуемой ячейки. Способ позволяет формовать одновременно слои двух-, трехслойных панелей и изготавливать ячеистый заполнитель произвольной формы с переменным размером ячеек. Изобретение обеспечивает создание максимальной площади контакта между склеиваемыми поверхностями препрега и равномерного давления на формуемую ячейку по всем направлениям. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к способу изготовления ячеистого заполнителя, в том числе сотового заполнителя, из композиционных материалов для двух-, трехслойных панелей и оболочек из препрега. Предлагаемое изобретение может использоваться для изготовления изделий с высокой удельной прочностью в авиационной, ракетно-космической, строительной, автомобильной и других отраслях промышленности.
Предлагаемый способ позволяет формовать одновременно слои двух-, трехслойных панелей и изготавливать ячеистый заполнитель произвольной формы с переменным размером ячеек.
Известные способы изготовления сотового заполнителя (патенты RU 2272712 C1, RU 237007 C1, RU 2460647 C1) являются трудоемкими, т.к. состоят из большого количества операций, выполняемых последовательно: наносят на углетканевую (стеклотканевую) ленту клей полосами определенной ширины через определенные расстояния; склеивают ленты между собой в определенном порядке; растягивают полученную заготовку для образования «сотоблока»; пропитывают связующим полученный «сотоблок»; осуществляют полимеризацию «сотоблока».
Данные способы не позволяют применять для изготовления ячеистого заполнителя препрег (предварительно пропитанный связующим материал) из-за технологического разделения операций по склеиванию лент и пропитки связующим и полимеризации «сотоблока».
Известен способ изготовления сотового заполнителя из препрега (патент ЕР 0284848 А2 от 10.05.1988 г.) (прототип), где в качестве формообразующих элементов используются жесткие из алюминиевого сплава или из иного материала, не деформируемого в ходе применения нагрузок, шестигранные стержни.
Данный способ имеет следующие недостатки, которые не позволяют:
1. Обеспечить качественную, равномерную, по всему объему, склейку ячеистого заполнителя, т.к. неизбежные зазоры между формообразующими стержнями, возникающие вследствие неточности их изготовления и их взаимного расположения, ничем не компенсируются.
2. Одновременно формовать два слоя, внешний и внутренний, двухслойной панели вследствие приложения прижимной силы только поперек оси ячеек ячеистого заполнителя и отсутствия возможности, ввиду технологических особенностей данного метода, приклеивания листа препрега к торцам ячеистого заполнителя в процессе его полимеризации.
3. Изготавливать ячеистый заполнитель, в котором оси ячеек перпендикулярны какой-либо криволинейной поверхности, вследствие жесткости формообразующих стержней, не позволяющей им деформироваться и выбирать зазоры между собой при непараллельном размещении.
Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении максимальной площади контакта между склеиваемыми поверхностями препрега и равномерного давления на формуемую ячейку по всем направлениям.
Указанные результаты обеспечиваются за счет того, что в способе изготовления ячеистого заполнителя из композиционных материалов, в котором между формообразующими элементами осуществляют выкладку препрега и формуют его под давлением с последующим отверждением. Формообразующий элемент выполнен из эластичного упруго деформируемого материала с коэффициентом Пуансона близким к 0,5. Объем формообразующего элемента должен быть достаточен для заполнения внутреннего объема формуемой ячейки.
Формообразующие элементы для одного ячеистого заполнителя могут быть выполнены с разной геометрией.
Выкладка формообразующих элементов может быть осуществлена на поверхность препрега.
Поверхность препрега может быть выполнена криволинейной.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан общий вид технологической оснастки.
На фиг. 2 показаны формообразующие элементы и препрег до приложения нагрузки.
На фиг. 3 показаны формообразующие элементы и препрег после приложения нагрузки.
На фиг. 1 показано устройство с помощью которого можно осуществить предлагаемый способ. Устройство состоит из нижней части пресс-формы 1, на дне внутренней полости которой находятся установочные пазы 7, а на 2-х противоположных боковых стенках имеются технологические прорези 6, верхней части пресс-формы 4 и болтов 5.
Один из вариантов реализации предлагаемого способа осуществляется следующим образом:
В нижнюю часть металлической пресс-формы 1 устанавливают в шахматном порядке, методом плотной упаковки, формообразующие элементы, например, из силикона 2, причем для более равномерной и четкой расстановки формообразующих элементов 2 первый и последний ряды формообразующих элементов 2 устанавливают в установочные пазы 7. Далее между формообразующими элементами 2, прокладывают, как показано на фиг. 2, ленты из препрега 3 (препрег на основе углеткани, пропитанной эпоксидной смолой), выводя наружу их концы через технологические прорези 6, предназначенные для обеспечения более удобной прокладки препрега между формообразующими элементами и последующей натяжки лент препрега для придания равнотолщинности конструкции. Сверху на формообразующие элементы накладывают верхнюю часть металлической пресс-формы 4 и притягивают болтами 5 к нижней части пресс-формы 1. Формообразующие элементы 2 под действием усилия затяжки болтов 5 упруго деформируются и принимают в плане форму шестигранников (как показано на фиг. 3), плотно прижимая соответствующие участки ленты из препрега 3 друг к другу. Собранную таким образом конструкцию устанавливают в печь на время и при температуре необходимых для осуществления полимеризации данного препрега., где препрег полимеризуется. После полимеризации пресс-форме дают остыть не менее 2 часов и затем верхнюю часть пресс-формы 4 снимают, формообразующие элементы 2 принимают первоначальную форму и размеры, после этого их извлекают из получившегося ячеистого заполнителя, который вынимается из нижней части пресс-формы 1. Затем от получившегося ячеистого заполнителя отрезают технологические кончики препрега. Внутренняя полость пресс-формы изготавливается того размера, который определяет размер будущего «сотоблока» или панели с ячеистым заполнителем.
В варианте реализации предлагаемого способа для распределения нагрузки формования используется так называемый «мягкий пуансон», только не единичный, а множественный. Так как формующие элементы - «мягкие пуансоны» исчисляются для каждого изделия сотнями, а для изделий метровых размеров - тысячами, то можно ввести термин «мультипуансонное формование». Для сотовых панелей, где каждая ячейка в плане представляет из себя правильный шестиугольник, в качестве отдельных пуансонов используются цилиндры диаметром, равным диаметру вписанной в правильной шестиугольник окружности, и высотой, равной 110% глубины пресс-формы. Таким образом, диаметром и высотой цилиндра «мягкого пуансона» задается размер ячейки сотовой панели. Формообразующий элемент изготавливается из эластичного упругодеформируемого антиадгезионного материала, выдерживающего температуру полимеризации «препрега», например силикона. Он не склеивается эпоксидной смолой с углеволоконной тканью и сохраняет свои эластичные свойства при температурах формования карбоновых сотовых панелей 90-140°C. Коэффициент Пуассона у силикона, резины и других подобных эластичных материалов близок к 0,5, поэтому при приложении давления подобно жидкости, эти материалы равномерно распределяются по всему объему пресс-формы. Таким образом, обеспечивается надежный силовой контакт в местах соприкосновения формуемого препрега, что в свою очередь обеспечивает качественную склейку слоев.
Каждый формующий элемент может быть выполнен любой формы и размеров, в зависимости от того, какой конфигурации необходимо выполнить ячеистый заполнитель.
При формовании двухслойной панели на дно полости нижней части пресс-формы выкладывается необходимое количество слоев препрега.
Для изготовления ячеистого заполнителя с криволинейной поверхностью дно внутренней полости нижняя части пресс-формы и нижняя поверхность верхней части пресс-формы выполнены криволинейными, при этом изделие после отверждения не будет иметь внутренних напряжений.
Использование предлагаемого способа изготовления ячеистого заполнителя позволяет сократить время его изготовления, получить равнотолщинность его стенок и лучшую их проклейку, за один технологический цикл получить изделие с разными формами ячеистого заполнителя разной формы вплоть до криволинейной с дополнительными ребрами жесткости.
Меняя форму и размеры формообразующих элементов по сечению изделия, можно создавать панели с переменными размерами и формой ячеек наполнителя и конфигурировать весовые и прочностные свойства изделий по их поверхности.
Еще одним важным преимуществом данной технологии является возможность изготавливать изделия со сложной криволинейной поверхностью без возникновения остаточных напряжений после формования и склейки.
Claims (4)
1. Способ изготовления ячеистого заполнителя из композиционных материалов, в котором между формообразующими элементами осуществляют выкладку препрега и формуют его под давлением с последующим отверждением, отличающийся тем, что формообразующий элемент выполнен из эластичного упругодеформируемого материала с коэффициентом Пуансона, близким к 0,5, а его объем достаточен для заполнения внутреннего объема формуемой ячейки.
2. Способ изготовления ячеистого заполнителя из композиционных материалов по п. 1, отличающийся тем, что формообразующие элементы для одного ячеистого заполнителя выполнены с разной геометрией.
3. Способ изготовления ячеистого заполнителя из композиционных материалов по п. 1, отличающийся тем, что выкладку формообразующих элементов осуществляют на поверхность препрега.
4. Способ изготовления ячеистого заполнителя из композиционных материалов по п. 3, отличающийся тем, что поверхность препрега выполнена криволинейной.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015148467A RU2623781C2 (ru) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Способ изготовления ячеистого сотового заполнителя из композиционных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015148467A RU2623781C2 (ru) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Способ изготовления ячеистого сотового заполнителя из композиционных материалов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015148467A RU2015148467A (ru) | 2017-05-16 |
| RU2623781C2 true RU2623781C2 (ru) | 2017-06-29 |
Family
ID=58715303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015148467A RU2623781C2 (ru) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Способ изготовления ячеистого сотового заполнителя из композиционных материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623781C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673049C1 (ru) * | 2018-02-08 | 2018-11-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "РБ-Композит" | Способ непрерывной горячей формовки сотового наполнителя из препрега |
| RU2673238C1 (ru) * | 2017-10-25 | 2018-11-23 | Ильяс Бакиевич Абдуллин | Способ изготовления объемных тонкостенных деталей из композиционных материалов |
| RU2800439C2 (ru) * | 2018-07-10 | 2023-07-21 | Сафран Насель | Способ изготовления композитной панели |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB613529A (en) * | 1944-12-16 | 1948-11-30 | Libbey Owens Ford Glass Co | Improvements in light-weight compound sheet materials |
| SU1071447A1 (ru) * | 1982-04-07 | 1984-02-07 | Киевский технологический институт легкой промышленности | Устройство дл изготовлени чеистых изделий из листового материала |
| EP0284848A2 (de) * | 1987-03-28 | 1988-10-05 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Herstellung eines wabenförmigen Kernes für eine Leichtbau-Verbundplatte |
| RU2094237C1 (ru) * | 1995-09-26 | 1997-10-27 | Анатолий Алексеевич Иванов | Способ изготовления сотовых заполнителей методом склеивания |
-
2015
- 2015-11-11 RU RU2015148467A patent/RU2623781C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB613529A (en) * | 1944-12-16 | 1948-11-30 | Libbey Owens Ford Glass Co | Improvements in light-weight compound sheet materials |
| SU1071447A1 (ru) * | 1982-04-07 | 1984-02-07 | Киевский технологический институт легкой промышленности | Устройство дл изготовлени чеистых изделий из листового материала |
| EP0284848A2 (de) * | 1987-03-28 | 1988-10-05 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Herstellung eines wabenförmigen Kernes für eine Leichtbau-Verbundplatte |
| RU2094237C1 (ru) * | 1995-09-26 | 1997-10-27 | Анатолий Алексеевич Иванов | Способ изготовления сотовых заполнителей методом склеивания |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673238C1 (ru) * | 2017-10-25 | 2018-11-23 | Ильяс Бакиевич Абдуллин | Способ изготовления объемных тонкостенных деталей из композиционных материалов |
| RU2673049C1 (ru) * | 2018-02-08 | 2018-11-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "РБ-Композит" | Способ непрерывной горячей формовки сотового наполнителя из препрега |
| RU2800439C2 (ru) * | 2018-07-10 | 2023-07-21 | Сафран Насель | Способ изготовления композитной панели |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015148467A (ru) | 2017-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2599292C2 (ru) | Способ и устройство для изготовления контурированных композитных элементов жесткости переменного размера | |
| US8402715B2 (en) | Building panel in particular for wall covering and method for the production thereof | |
| US9238335B2 (en) | Mandrel for autoclave curing applications | |
| US8431214B2 (en) | Composite structure having reinforced core and method of making same | |
| US11247383B2 (en) | Composite filler | |
| US9327467B2 (en) | Composite mandrel for autoclave curing applications | |
| US8945455B2 (en) | Reconfigurable shape memory polymer support tooling | |
| CN102343680B (zh) | 纤维增强六角蜂窝结构芯材的一体化成型模具及成型方法 | |
| US8668800B2 (en) | Method of manufacturing hollow composite parts with in situ formed internal structures | |
| EP2128019B1 (en) | Modified blade stiffener and fabrication method therefor | |
| US8052826B2 (en) | Method of making bead-stiffened composite parts and parts made thereby | |
| US11518121B2 (en) | Constrained creep forming of contoured composite stiffeners | |
| CN106985488A (zh) | 制造成型复合层压加强件的方法 | |
| CN104290336A (zh) | 一种开放式软性工装成型j形梁结构复合材料制件的方法 | |
| EP2686156B1 (en) | Sandwich panel with a core of structural foam and manufacture thereof | |
| RU2623781C2 (ru) | Способ изготовления ячеистого сотового заполнителя из композиционных материалов | |
| US2426058A (en) | Plastic sheet material and method | |
| US9221236B1 (en) | Systems and methods for assembling stiffened composite structures | |
| EP2511082B1 (en) | Method for manufacturing products made of composite material with a closed-section sandwich structure | |
| EP3629001A1 (en) | Test system and method for creating controlled and repeatable out-of-plane fiber distortion in composite laminates | |
| US9403334B1 (en) | Methods and tools for forming composite structures with non-planar patterns of contours | |
| CN112810185A (zh) | 一种蜂窝芯材的制备装置及制备方法 | |
| JP5976453B2 (ja) | 繊維強化プラスチック製ハニカムコアの製造方法 | |
| CA2734470A1 (en) | Process for reducing wrinkles in composite laminated structures | |
| CN105619889B (zh) | 一种圆形柔性蜂窝的制作方法 |