RU2708862C1 - Method of making part and part from hybrid composite material - Google Patents
Method of making part and part from hybrid composite material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2708862C1 RU2708862C1 RU2019101474A RU2019101474A RU2708862C1 RU 2708862 C1 RU2708862 C1 RU 2708862C1 RU 2019101474 A RU2019101474 A RU 2019101474A RU 2019101474 A RU2019101474 A RU 2019101474A RU 2708862 C1 RU2708862 C1 RU 2708862C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite material
- metal
- molding
- parts
- metal sheets
- Prior art date
Links
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
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/14—Layered products comprising a layer of metal next to a fibrous or filamentary layer
-
- 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
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к изготовлению деталей летательных аппаратов различной кривизны из слоистых гибридных композиционных материалов, в том числе деталей подверженных интенсивному термоэрозионному воздействию. Также изобретение может найти применение в кораблестроении и космической отрасли.The invention relates to the field of aviation technology, namely to the manufacture of parts of aircraft of various curvatures from layered hybrid composite materials, including parts subject to intense thermal erosion. Also, the invention may find application in shipbuilding and the space industry.
Известен класс слоистых композиционных алюминиевых материалов, включающий формирование листового слоистого материала, состоящего из последовательно чередующихся листов, выполненных из алюминиевого сплава и слоев стеклопластика, пропитанного термопластичным или термореактивным связующим. Материалы этого класса предложены фирмой «AKZO» (Нидерланды), обозначаются маркой GLARE (Glass+Aluminium+REinforced) и рекомендуются прежде всего для использования в фюзеляже самолетов (US, 5039571).A known class of layered composite aluminum materials, including the formation of a sheet layered material consisting of successively alternating sheets made of aluminum alloy and fiberglass layers impregnated with a thermoplastic or thermosetting binder. Materials of this class were proposed by AKZO (Netherlands), are designated GLARE (Glass + Aluminum + REinforced) and are recommended primarily for use in aircraft fuselage (US, 5039571).
Недостатком известного класса материалов является использование алюминиевого сплава, имеющего меньшую удельную прочность и теплостойкость по сравнению с титановыми сплавами.A disadvantage of the known class of materials is the use of an aluminum alloy having lower specific strength and heat resistance compared to titanium alloys.
Известен способ изготовления деталей из сплавов переменной толщины путем их размерного химического фрезерования (RU, 391188), который заключается в удалении металла растворением его в травящих растворах, при этом часть поверхности, не подлежащая травлению, изолируется от травящего раствора стойкими в этом растворе лакокрасочными покрытиями. К недостаткам этого метода относятся трудности, связанные с обеспечением гладкой поверхности листов после травления - шероховатость поверхности после размерного травления повышается на 1-2 класса, что снижает усталостную прочность. А для листов с крупнозернистой структурой - неизбежно будет обеспечена грубая шероховатая поверхность; опасность «наводораживания» металла, возможность образования подрезов и канавок на поверхности вследствие движения по поверхности металла разогретого раствора, необходимость предварительно удалять плакирующий слой с листов. Недостатком известного способа также является высокая сложность изготовления деталей, типа передних кромок хвостового оперения, переднего горизонтального оперения или крыла, изображенных на фиг. 5, методом размерного химического фрезерования предварительно формообразованных заготовок, либо формообразования предварительно отфрезерованной заготовки из-за неравномерного коробления при деформировании заготовки, обладающей переменной жесткостью, а также ограничений, накладываемых на радиус гиба заготовок из титановых сплавов.A known method of manufacturing parts from alloys of variable thickness by dimensional chemical milling (RU, 391188), which consists in removing the metal by dissolving it in etching solutions, while the part of the surface not subject to etching is isolated from the etching solution by coatings that are resistant to this solution. The disadvantages of this method include difficulties associated with ensuring a smooth surface of the sheets after etching - the surface roughness after dimensional etching increases by 1-2 grades, which reduces fatigue strength. And for sheets with a coarse-grained structure - a rough rough surface will inevitably be provided; the danger of "hydrogen" in the metal, the possibility of forming cuts and grooves on the surface due to movement of the heated solution along the metal surface, the need to first remove the cladding layer from the sheets. A disadvantage of the known method is also the high complexity of manufacturing parts, such as the leading edges of the tail unit, the front horizontal unit or wing depicted in FIG. 5, by the method of dimensional chemical milling of pre-shaped billets, or by the shaping of a pre-milled billet due to uneven warping during deformation of a billet having variable stiffness, as well as restrictions imposed on the bending radius of titanium alloy billets.
В качестве наиболее близкого аналога способа принят способ изготовления деталей из гибридного композиционного материала, заключающийся в предварительной подготовке металлических листов (в частности, алюминия) и композиционного материала (в частности, стеклопластика) к их последующей сборке, их выкладку на формообразующую оснастку в заданной последовательности и последующее формование по режиму, обеспечивающему полимеризацию связующего, снятие с оснастки (RU, 2238850).As the closest analogue of the method, a method of manufacturing parts from a hybrid composite material is adopted, which consists in the preliminary preparation of metal sheets (in particular aluminum) and composite material (in particular fiberglass) for their subsequent assembly, their calculation on the forming equipment in a given sequence and subsequent molding according to the regime that ensures the polymerization of the binder, removal from snap (RU, 2238850).
Недостатком известного способа является то, что при создании многослойных деталей из гибридных материалов, встает проблема формообразования многослойной заготовки при выкладке детали, так как даже относительно тонкие металлические слои при выкладке на поверхностях, отличающихся от плоских, проявляют эффект упругой деформации, что затрудняет выкладку последующих слоев.The disadvantage of this method is that when creating multilayer parts from hybrid materials, the problem arises of the formation of a multilayer workpiece during the laying of the part, since even relatively thin metal layers when laying on surfaces other than flat exhibit the effect of elastic deformation, which makes it difficult to lay subsequent layers .
В качестве наиболее близкого аналога детали принята деталь из гибридного композиционного материала, выполненная из композиционного и металлического материалов. Недостатком известной конструкции является невысокая прочность при повышенных аэродинамических нагрузках, которые испытывает передняя кромка крыла (RU, 2384462).As the closest analogue of the part, a part from a hybrid composite material made of composite and metal materials is adopted. A disadvantage of the known design is the low strength at high aerodynamic loads experienced by the leading edge of the wing (RU, 2384462).
Существующий класс материалов не предусматривает возможности изготовления деталей типа передних кромок поверхностей летательных аппаратов, имеющих малый радиус кривизны, с переменной толщиной обшивки в зонах установки крепежных элементов с потайными головками.The existing class of materials does not provide for the possibility of manufacturing parts such as leading edges of aircraft surfaces having a small radius of curvature with a variable thickness of the skin in the areas where fasteners with countersunk heads are installed.
Техническим результатом заявляемых изобретений является обеспечения возможности изготовления деталей заданной кривизны (плоских, одинарной, двойной) из гибридного (металл-пластик) слоистого композиционного материала, обладающего повышенными стойкостью к термоэрозионному воздействию и ударной стойкостью, а также повышение технологичности изготовления деталей с переменной толщиной, и деталей с минимально возможным радиусом гиба.The technical result of the claimed inventions is the ability to manufacture parts of a given curvature (flat, single, double) from a hybrid (metal-plastic) laminated composite material with increased resistance to thermo-erosion and impact resistance, as well as improving the manufacturability of manufacturing parts with variable thickness, and parts with the smallest possible bending radius.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления детали из гибридного композиционного материала, включающем предварительную подготовку металлических листов и композиционного материала к их последующей сборке, их выкладку на формообразующую оснастку в последовательности, заданной конструкторской документацией, и последующее формование в режиме, обеспечивающем полимеризацию связующего, последующее снятие детали с оснастки, согласно изобретению перед выкладкой на формообразующую оснастку производят сборку пакета-заготовки, состоящей из чередующихся слоев металлических листов и композиционного материала, затем производят предварительное формование пакета-заготовки при температурах ниже температуры полимеризации клеевого связующего в композиционном материале с образованием плоской заготовки, которую или которые затем помещают на формообразующую оснастку для последующего формования детали. Причем, режим, обеспечивающий полимеризацию связующего, определятся по нормативной документации на указанное связующее.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a part from a hybrid composite material, which includes preliminary preparation of metal sheets and composite material for their subsequent assembly, their laying out on forming equipment in the sequence specified by the design documentation, and subsequent molding in a mode that provides polymerization of the binder , the subsequent removal of the part from the snap, according to the invention, before laying out on the shaping snap, they collect y pouch blank comprising alternating layers of metal sheet and a composite material, then produce preforming billet packet at temperatures below the polymerization temperature of the adhesive binder in the composite material to form a flat blank, which is or are then placed on a forming tooling for subsequent molding parts. Moreover, the mode that provides the polymerization of the binder will be determined by the regulatory documentation for the specified binder.
Кроме того, после формования может производиться механическая обработка детали.In addition, after molding can be machined parts.
Предпочтительно, предварительная подготовка включает операции подготовки поверхности металлических листов, раскрой металлических листов и листов композиционного материала до необходимого размера и формы.Preferably, the preliminary preparation includes the operations of preparing the surface of metal sheets, cutting metal sheets and sheets of composite material to the desired size and shape.
Кроме того, предварительное формование выполняют в режиме, при котором температуру поднимают до 100+10°С со скоростью не более 3°С/мин, а последующее охлаждение пакета-заготовки осуществляют под давлением до температуры не более 40°С со скоростью не более 2°С/мин, после чего сбрасывают давление.In addition, pre-molding is performed in a mode in which the temperature is raised to 100 + 10 ° C at a speed of not more than 3 ° C / min, and the subsequent cooling of the billet package is carried out under pressure to a temperature of not more than 40 ° C at a speed of not more than 2 ° C / min, after which the pressure is released.
Кроме того, окончательное формообразование (формование) детали производят в замкнутой либо односторонней форме с приложением давления до 0,6 МПа и нагреванием, причем параметры изменения температуры и давления выбираются из нормативной документации на данное связующее таким образом, чтобы обеспечить монолитность детали и полную полимеризацию связующего.In addition, the final shaping (molding) of the part is carried out in closed or one-sided form with the application of pressure up to 0.6 MPa and heating, and the parameters of temperature and pressure are selected from the regulatory documentation for this binder in such a way as to ensure the solidity of the part and complete polymerization of the binder .
Кроме того, композиционный материал выполнен из углеродных волокон и/или стекловолокон, и/или керамических волокон, а металлический материал состоит из алюминия или титана, или сплава алюминия, или сплава титана.In addition, the composite material is made of carbon fibers and / or glass fibers and / or ceramic fibers, and the metal material consists of aluminum or titanium, or an aluminum alloy, or an alloy of titanium.
Подпрессовка или предварительное прессование проводится при температуре, ниже температуры полимеризации содержащегося в композиционном материале связующего, которая в свою очередь выбирается из нормативной документации на данное связующее, вакуумным или вакуум-автоклавным методами.Prepressing or pre-pressing is carried out at a temperature lower than the polymerization temperature of the binder contained in the composite material, which, in turn, is selected from the regulatory documentation for the binder by vacuum or autoclave methods.
Содержание металла в материале выбирают в промежутке от 13,2% до 88,3% в зависимости от назначения и конструкции изготавливаемой детали.The metal content in the material is selected in the range from 13.2% to 88.3%, depending on the purpose and design of the manufactured part.
Результат достигается тем, что деталь, выполненная из гибридного композиционного материала, содержащего композиционный и металлический материалы, согласно изобретению, образована путем формования на формообразующей оснастке из плоских заготовок, которые в свою очередь состоят из чередующихся слоев металлических листов и композиционного материала, и полученных в результате предварительного формования при температурах ниже температуры полимеризации клеевого связующего в композиционном материале, которая в свою очередь выбирается из нормативной документации на данное связующее.The result is achieved in that the part made of a hybrid composite material containing composite and metallic materials according to the invention is formed by molding on a forming tool from flat blanks, which in turn consist of alternating layers of metal sheets and composite material, and the resulting pre-molding at temperatures below the polymerization temperature of the adhesive binder in the composite material, which in turn is selected and h normative documentation for this binder.
Кроме того, композиционный материал состоит из углеродных волокон и/или стекловолокон, и/или керамических волокон, а металлический материал состоит из алюминия или титана, или сплава алюминия, или сплава титана.In addition, the composite material consists of carbon fibers and / or glass fibers and / or ceramic fibers, and the metal material consists of aluminum or titanium, or an aluminum alloy, or an alloy of titanium.
Кроме того, содержание металла в материале составляет от 13,2% до 88,3%, причем выбор промежуточных значений осуществляется с учетом назначения и функциональности конструкции детали.In addition, the metal content in the material is from 13.2% to 88.3%, and the choice of intermediate values is carried out taking into account the purpose and functionality of the part construction.
Проведение предварительного формования позволяет начать процесс полимеризации связующего в плоских заготовках, за счет чего на формоообразующую оснастку для последующего формования поступают заготовки, обладающие большей податливостью к изгибу за счет пластичности полимерной составляющей. Таким образом детали, полученные заявленным способом, обладают повышенной по сравнению с известными способами прочностью, то есть обеспечивается возможность изготовления деталей заданной конструкторской документацией кривизны (плоских, одинарной, двойной), обладающих повышенной стойкостью, а также обеспечивается повышение технологичности изготовления деталей с переменной толщиной, и деталей с минимально возможным радиусом гиба.Carrying out preliminary molding allows you to start the process of binder polymerization in flat billets, due to which billets with greater flexibility in bending due to the plasticity of the polymer component are fed to the forming tooling for subsequent molding. Thus, the parts obtained by the claimed method have increased strength in comparison with the known methods, that is, it is possible to manufacture parts of a given design documentation of curvature (flat, single, double) with increased resistance, as well as to increase the manufacturability of manufacturing parts with variable thickness, and parts with the smallest possible bending radius.
Кроме того, гибридная конструкция деталей обеспечивает снижение веса детали при сохранении требуемых жесткости и прочности, повышение стойкости к термическому воздействию (в том числе огнестойкости), повышение стойкости к абразивному износу по сравнению с деталями из стеклопластика, повышение ударной стойкости и трещиностойкости, повышение технологичности деталей путем возможности локального изменения толщины.In addition, the hybrid design of the parts reduces the weight of the part while maintaining the required rigidity and strength, increases the resistance to thermal effects (including fire resistance), increases the resistance to abrasive wear compared to fiberglass parts, increases the impact resistance and crack resistance, increases the manufacturability of the parts by the possibility of a local change in thickness.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется рисунками, где изображены:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, which depict:
Фиг. 1 - этапы процесса изготовления деталей из гибридного композиционного материала;FIG. 1 - stages of the manufacturing process of parts from a hybrid composite material;
Фиг. 2 - пример расположения слоев гибридного титан-полимерного композиционного материала;FIG. 2 is an example of the arrangement of layers of a hybrid titanium-polymer composite material;
Фиг. 3 - принципиальная схема предварительного формования (подпрессовки) плоских заготовок из гибридного металл-полимерного композиционного материала;FIG. 3 is a schematic diagram of pre-molding (pre-pressing) flat blanks from a hybrid metal-polymer composite material;
Фиг. 4 - схематическое изображение детали одинарной кривизны из металл-полимерного композиционного материала, установленной в формообразующей оснастке (штампе);FIG. 4 is a schematic representation of a single curvature part of a metal-polymer composite material installed in a forming tool (stamp);
Фиг. 5 - фрагмент детали типа передних кромок хвостового оперения, переднего горизонтального оперения или крыла с отверстиями под крепежные элементы;FIG. 5 is a fragment of a detail such as the leading edges of the tail unit, the front horizontal tail unit or the wing with holes for fasteners;
Фиг. 6 - фрагмент детали одинарной кривизны, отформованной из титан-полимерного композиционного материала методом прямого прессования.FIG. 6 is a fragment of a single curvature part molded from a titanium-polymer composite material by direct compression.
Способ изготовления деталей включает выполнение следующих этапов технологических операций, некоторые из которых могут осуществляться как последовательно, так и параллельно, как это представлено на фиг. 1:A method of manufacturing parts includes the following stages of technological operations, some of which can be carried out both sequentially and in parallel, as shown in FIG. 1:
1 Подготовительный этап (предварительная подготовка), включающий: 1.1 Подготовку поверхности металлических листов, при которой в числе прочих проводятся внешний осмотр листов, очистка загрязнений, если это необходимо, механическое или химическое воздействие на поверхность металла, с целью увеличения шероховатости поверхности;1 Preparatory stage (preliminary preparation), including: 1.1. Preparation of the surface of metal sheets, during which, among other things, external examination of the sheets is carried out, cleaning of contaminants, if necessary, mechanical or chemical effects on the metal surface, in order to increase the surface roughness;
1.2 Раскрой металлических листов, путем нанесения разметки на листы и последующий их раскрой по разметке;1.2 Cutting of metal sheets by marking sheets and their subsequent cutting according to marking;
1.3 Раскрой листов композиционного материала, проводимый после их внешнего осмотра, путем нанесения разметки и последующего раскроя по ней;1.3 Cutting sheets of composite material, carried out after their external examination, by applying markings and subsequent cutting on it;
2 Предварительное формование (подпрессовка), включающее:2 Pre-molding (prepressing), including:
2.1 Подготовку оснастки (очистка, ремонт, нанесение смазок);2.1 Preparation of equipment (cleaning, repair, lubrication);
2.2 Выкладку слоев металлических листов и листов композиционного материала на плоскую оснастку в соответствии со схемами укладки с образованием пакета-заготовки, (один из примеров поочередной выкладки слоев материалов в пакете-заготовке представлен на фиг. 2, где - 1 - слои металлических листов (фольги), 2 - слои, состоящие из нескольких слоев композиционного материала), (количество слоев металлических листов и листов композиционного материала, а также их размер и форма, задаются конструкторской документацией в зависимости от изготавливаемой детали);2.2 Laying layers of metal sheets and sheets of composite material on a flat tooling in accordance with the laying schemes with the formation of the blank package (one example of the alternate laying out of layers of materials in the blank package is shown in Fig. 2, where - 1 - layers of metal sheets (foil ), 2 - layers consisting of several layers of composite material), (the number of layers of metal sheets and sheets of composite material, as well as their size and shape, are specified by the design documentation depending on the manufactured details);
2.3 Предварительное формование плоских заготовок вакуумным или вакуум-автоклавным методами, которое выполняют при температурах ниже температуры полимеризации клеевого связующего в композиционном материале. Температура полимеризации связующего определяется нормативной или справочной документацией на указанное связующее, в зависимости от выбранного вида связующего. Принципиальная схема пакета-заготовки на этапе предварительного формования (подпрессовки) ее в плоскую заготовку представлена на фиг. 3, где: 3 - оснастка; 4 -герметизирующий жгут; 5, 6 - разделительные (антиадгезионные) слои; 7 -пакет-заготовка; 8 - цулага (часть оснастки, служащая для формирования поверхности детали и распределения усилия формования); 9 - дренажные слои; 10 - вакуумный чехол; 11 - вакуумный штуцер.2.3 Preliminary molding of flat blanks by vacuum or vacuum-autoclave methods, which is performed at temperatures below the polymerization temperature of the adhesive binder in the composite material. The binder polymerization temperature is determined by normative or reference documentation for the specified binder, depending on the type of binder selected. A schematic diagram of a blank package at the stage of preliminary molding (pre-pressing) it into a flat blank is shown in FIG. 3, where: 3 - equipment; 4-sealing tape; 5, 6 - separation (anti-adhesive) layers; 7 - package blank; 8 - tsulag (part of the tool, which serves to form the surface of the part and the distribution of the molding force); 9 - drainage layers; 10 - a vacuum cover; 11 - vacuum fitting.
2.4 Снятие с оснастки плоских заготовок;2.4 Removing snap blanks;
3. Основной этап «Формование», включающий:3. The main stage of "Formation", including:
3.1 Подготовку оснастки (очистка, ремонт, нанесение антиадгезионных покрытий);3.1 Preparation of equipment (cleaning, repair, applying anti-adhesive coatings);
3.2 Укладку одной или нескольких плоских заготовок на формообразующую оснастку;3.2 Laying one or more flat blanks on forming equipment;
3.3 Формование плоских заготовок, выполняемое одним из следующих способов - вакуумное, вакуум-автоклавное, прессование, причем формообразование детали производят в замкнутой либо односторонней форме с приложением давления до 0,6 МПа и нагреванием, причем параметры изменения температуры и давления выбираются таким образом, чтобы обеспечить монолитность детали и полную полимеризацию клеевого связующего (температура полимеризации связующего определяется нормативной документацией, поставляемой вместе со связующим на предприятие) (на фиг. 4 схематически представлена деталь одинарной кривизны из металл-полимерного композиционного материала, образованная из плоских заготовок, установленная в формообразующей оснастке (штампе), где: 12 - заготовка одинарной кривизны из металл-полимерного композиционного материала, установленная в формообразующей оснастке-штампе между матрицей 13 и пуансоном 14);3.3 The molding of flat blanks, carried out in one of the following ways - vacuum, vacuum-autoclave, pressing, and the forming of the part is carried out in closed or one-sided form with the application of pressure up to 0.6 MPa and heating, and the parameters of temperature and pressure are selected so that ensure the solidity of the part and the complete polymerization of the adhesive binder (the polymerization temperature of the binder is determined by the regulatory documentation supplied with the binder to the enterprise) (in Fig. 4 a schematic detail of a single curvature of a metal-polymer composite material formed from flat blanks installed in a forming tool (stamp), where: 12 is a single curvature of a metal-polymer composite material installed in a forming tool-stamp between
3.5 Снятие с оснастки детали необходимой по конструкции кривизны;3.5 Removing from snap parts necessary for the design of curvature;
3.6 Внешний осмотр детали.3.6 External inspection of the part.
4. Заключительные этапы обработки детали, включающие механическую обработку, например, удаление натеков и облоя, удаление припусков в соответствии с чертежами, образование отверстий, снятие фасок; и контроль качества, заключающийся в маркировке изделия, нанесении лакокрасочных покрытий, упаковке, этикетировании.4. The final stages of machining a part, including machining, for example, removing sagging and flaking, removing allowances in accordance with the drawings, forming holes, chamfering; and quality control consisting in product labeling, coating, packaging, labeling.
Детали, полученные предложенным способом, могут иметь различную форму и степень гиба.Details obtained by the proposed method may have a different shape and degree of bending.
Примеры осуществления таких деталей из гибридного композиционного материала, содержащего композиционный материал и металлический материал, представлены на фиг. 5 и 6, где: 15 и 17 - деталь типа передней кромки хвостового оперения, переднего горизонтального оперения или крыла, 16 - отверстия под крепежные элементы. Деталь образована путем формования на формообразующей оснастке из плоских заготовок, пример которых представлен на фиг. 3, которые в свою очередь состоят из заданного конструкторской документацией количества чередующихся слоев металлических листов и композиционного материала, подвергнутых предварительному формованию.Examples of the implementation of such parts from a hybrid composite material comprising a composite material and a metal material are shown in FIG. 5 and 6, where: 15 and 17 - a detail such as the leading edge of the tail, the front horizontal tail or wing, 16 - holes for fasteners. The part is formed by molding on a forming tool from flat blanks, an example of which is shown in FIG. 3, which in turn consist of a predetermined number of alternating layers of metal sheets and composite material pre-formed by the design documentation.
Содержание металла в материале детали может составлять от 13,2 до 88,3%, причем выбор промежуточных значений осуществляется с учетом назначения и функциональности конструкции детали.The metal content in the material of the part can be from 13.2 to 88.3%, and the choice of intermediate values is carried out taking into account the purpose and functionality of the part design.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
На плоскую оснастку осуществлялась укладка пакета-заготовки, состоящей из слоев металлического и композиционного материала, где в качестве металлических листов использовалась фольга титанового сплава ВТ 1-0 толщиной 0,1 мм, а в качестве композиционного материала - стеклопластик ВПС-32К64.Laying of a blank package consisting of layers of metal and composite material was carried out on flat equipment, where a VT 1-0 titanium alloy foil 0.1 mm thick was used as metal sheets, and VPS-32K64 fiberglass was used as a composite material.
Затем осуществлялось предварительное формование (подпрессовка) автоклавным методом по следующему режиму:Then, preliminary molding (prepressing) by the autoclave method was carried out according to the following mode:
- создать вакуум не менее 0,08 МПа (0,8 кгс/см2);- create a vacuum of at least 0.08 MPa (0.8 kgf / cm 2 );
- поднять температуру до 100+10°С со скоростью не более 3°С/мин;- raise the temperature to 100 + 10 ° C at a speed of no more than 3 ° C / min;
- выдержать при температуре 100+10°С в течение 60+5 мин;- withstand at a temperature of 100 + 10 ° C for 60 + 5 min;
- поднять давление до 0,5+0,05 МПа (5,0+0,5 кгс/см2), при достижении давления 0,1 МПа (1 кгс/см2) отключить вакуумный насос, соединить вакуумный мешок с атмосферой;- raise the pressure to 0.5 + 0.05 MPa (5.0 + 0.5 kgf / cm 2 ), when the pressure reaches 0.1 MPa (1 kgf / cm 2 ), turn off the vacuum pump, connect the vacuum bag to the atmosphere;
- выдержать при заданном давлении в течении 60+5 мин;- withstand at a given pressure for 60 + 5 min;
- охладить под давлением до температуры не более 40°С со скоростью не более 2°С/мин, сбросить давление.- cool under pressure to a temperature of not more than 40 ° C at a speed of not more than 2 ° C / min, relieve pressure.
Из одной или нескольких плоских заготовок формировалась деталь самолета, необходимой кривизны, путем их укладки на оснастку соответствующей формы для дальнейшего формования до полной полимеризации связующего.An airplane part of the necessary curvature was formed from one or several flat blanks by stacking them on equipment of the appropriate shape for further molding until the binder is completely polymerized.
Формование детали из подпрессованной плоской заготовки осуществлялось методом прессования по режиму:The part was molded from the pressed flat billet by pressing according to the mode:
- создать давление формования в прессе до 0,5+0,05 МПа (5,0+0,5 кгс/см2);- create a molding pressure in the press up to 0.5 + 0.05 MPa (5.0 + 0.5 kgf / cm 2 );
- поднять температуру до 175+5°С со скоростью не более 3°С/мин;- raise the temperature to 175 + 5 ° C at a speed of not more than 3 ° C / min;
- выдержать при заданных давлении и температуре в течении 180+60 мин;- withstand at a given pressure and temperature for 180 + 60 min;
- охладить под давлением до температуры не более 40°С со скоростью не более 2°С/мин, сбросить давление.- cool under pressure to a temperature of not more than 40 ° C at a speed of not more than 2 ° C / min, relieve pressure.
Полученная данным способ деталь самолета обладает более низким весом по сравнению с традиционно выполненными деталями при сохранении требуемых жесткости и прочности и повышенной стойкости к термическому воздействию, а также повышенной стойкостью к абразивному износу по сравнению с деталями из стеклопластика и повышенной ударной стойкостью и трещиностойкостью.Obtained by this method, an aircraft part has a lower weight compared to traditionally made parts while maintaining the required stiffness and strength and increased resistance to thermal stress, as well as increased abrasion resistance compared to fiberglass parts and increased impact resistance and crack resistance.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019101474A RU2708862C1 (en) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | Method of making part and part from hybrid composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019101474A RU2708862C1 (en) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | Method of making part and part from hybrid composite material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2708862C1 true RU2708862C1 (en) | 2019-12-11 |
Family
ID=69006821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019101474A RU2708862C1 (en) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | Method of making part and part from hybrid composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2708862C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787625C1 (en) * | 2022-05-20 | 2023-01-11 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Method for manufacture of molding equipment in form of set of single thin-wall couling plates of polymer composite materials |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5242523A (en) * | 1992-05-14 | 1993-09-07 | The Boeing Company | Caul and method for bonding and curing intricate composite structures |
| EP1336469A1 (en) * | 2002-02-19 | 2003-08-20 | Alenia Aeronautica S.P.A. | Methods of manufacturing a stiffening element for an aircraft skin panel and a skin panel provided with the stiffening element |
| RU2384462C2 (en) * | 2004-01-05 | 2010-03-20 | Эйрбас Дойчланд Гмбх | Hull |
| RU2430856C2 (en) * | 2006-11-03 | 2011-10-10 | Эйрбас Оперейшнз Гмбх | Reinforced spaceship or aircraft skin with multilayer high-rigidity stringer and relevant multilayer stringer |
-
2019
- 2019-01-18 RU RU2019101474A patent/RU2708862C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5242523A (en) * | 1992-05-14 | 1993-09-07 | The Boeing Company | Caul and method for bonding and curing intricate composite structures |
| EP1336469A1 (en) * | 2002-02-19 | 2003-08-20 | Alenia Aeronautica S.P.A. | Methods of manufacturing a stiffening element for an aircraft skin panel and a skin panel provided with the stiffening element |
| RU2384462C2 (en) * | 2004-01-05 | 2010-03-20 | Эйрбас Дойчланд Гмбх | Hull |
| RU2430856C2 (en) * | 2006-11-03 | 2011-10-10 | Эйрбас Оперейшнз Гмбх | Reinforced spaceship or aircraft skin with multilayer high-rigidity stringer and relevant multilayer stringer |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787625C1 (en) * | 2022-05-20 | 2023-01-11 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Method for manufacture of molding equipment in form of set of single thin-wall couling plates of polymer composite materials |
| RU2812315C1 (en) * | 2023-07-12 | 2024-01-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) | Titanium polymer laminate material and products made of it |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20030168555A1 (en) | Methods of manufacturing a stiffening element for an aircraft skin panel and a skin panel provided with the stiffening element | |
| US8636935B2 (en) | Process for the realization of a stiffener made of composite material with an omega section | |
| JP2010500932A (en) | Manufacturing method of workpiece made of fiber composite material, and fiber composite part in the shape of a deformed material having a cross-sectional contour that varies over the entire length | |
| EP1504888A1 (en) | Method for forming a laminate with a rebate | |
| US11225038B2 (en) | Method for manufacturing a semifinished product or a component made of metal and fiber composite | |
| CN108526365B (en) | Forging forming method of large titanium alloy central part | |
| CN101817015A (en) | Method for rolling and molding low-oxygen content aero titanium alloy precision sheet | |
| CN105269833A (en) | Two-time compression molding technology for thermoplastic composite material | |
| CN108016054A (en) | Carbon fibre composite is molded membranous disc manufacturing process | |
| Bałon et al. | Thin-walled integral constructions in aircraft industry | |
| CN106425314A (en) | Combined manufacturing method of titanium alloy curvature component with ribs | |
| CN112223804A (en) | Method for forming and preparing laminated composite material honeycomb | |
| CN111843402B (en) | Machining method of wide chord blade | |
| RU2708862C1 (en) | Method of making part and part from hybrid composite material | |
| CN111716761A (en) | Special-shaped curved surface aramid fiber paper honeycomb simple pre-setting die and manufacturing method thereof | |
| US20110203343A1 (en) | Method To Achieve A Stiffened Curved Metallic Structure And Structure Obtained Accordingly | |
| EP2889126B1 (en) | Method for producing composite material mold for composite material long member | |
| CN105855820A (en) | Rapid manufacturing method of frame mold | |
| WO2020122260A1 (en) | Production method for fiber-reinforced resin molded article | |
| US11318520B2 (en) | Stretch forming method for a sheet metal skin with convex and concave curvatures | |
| WO2017080841A1 (en) | Method of manufacturing a fibre metal laminate material | |
| TW201726407A (en) | Composite steel | |
| RU2685218C1 (en) | Method for producing curvilinear three-layer composite panels | |
| CN109365640A (en) | A kind of lightweight magnesium alloy instrument support product ausforming method | |
| JP6858541B2 (en) | Manufacturing method of composite material molded product |