RU2008227C1

RU2008227C1 - Method of making honeycomb plastic and installation for performing the method

Info

Publication number: RU2008227C1
Authority: RU
Inventors: Эдуард Васильевич Цыбин; Евгения Яковлевна Цыбина; Алексей Владимирович Галеев
Original assignee: Эдуард Васильевич Цыбин; Евгения Яковлевна Цыбина; Алексей Владимирович Галеев
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: aircraft construction. SUBSTANCE: method comprises steps of layer-wise corrugation of a belt of a material simultaneously with welding of it in a single process upon continuous and successive stepwise formation of necessary corrugation on the endless belt, being fed with leading under a forming indenter of a welding- and-forming unit, with simultaneous welding of portions of an upper layer and respective portions of formed beforehand lower layer and simultaneous thermal fixation of the welded previous corrugation of the upper layer. The installation for performing the method has the frame 1, supporting several pairs of guides 5 and two plates 2, 3, mounted with possibility of vertical reciprocation motion. Each plate 2(3) is provided by the frame 6(7) with rods 8(9) in the form of combs, which may be moved horizontally, performing a reciprocation motion relative to the plate in direction to an axis of the rods. Combined motion of the plate and the frame provides movement of the rods along a rectangular path. Accumulating reels 21 and welding-and- forming assemblies with distributing rollers for placing the belts on a surface of the rods 8, 9 are arranged over each pair of the guides. The welding-and-forming assembly has two units, each unit having a forming indenter and thermal fixing indenter, which may perform reciprocation horizontal motion for corrugation process and step motion relative to a contour, had been formed by the rods. EFFECT: enhanced efficiency, lowered cost, enhanced strength characteristics of plastic. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к производству легких ячеистых заполнителей типа сотовых структур, предназначенных для использования их в многослойных конструкциях в качестве заполнителей, основными требованиями для которых являются высокие значения удельной прочности ( m / σ ) и удельной жесткости (m/E). The invention relates to the production of lightweight cellular aggregates such as honeycomb structures intended for use in multilayer structures as aggregates, the main requirements of which are high values of specific strength (m / σ) and specific stiffness (m / E).

Известен способ и устройство для использования высокотемпературных сотовых структур [1] , в которых слои полимера или тонколистовых материалов в виде бумаги, ткани и др. материалов, имеющих покрытие из раствора или расплава полимера типа полисульфона, полиэфиркетона, полиэфирэфиркетона, полиамида и др. термопластов, собираются в виде сотовой ячеистой структуры. A known method and device for using high-temperature honeycomb structures [1], in which layers of polymer or sheet materials in the form of paper, fabric and other materials having a coating of a solution or melt of a polymer such as polysulfone, polyetherketone, polyetheretherketone, polyamide and other thermoplastics, are collected in the form of a cellular honeycomb structure.

Это изобретение предусматривает два варианта способа и их аппаратурного обеспечения. This invention provides two variants of the method and their hardware.

По первому варианту, предусматривающему одновременное гофрирование и сварку, плоские заготовки материала выкладываются послойно и последовательно на многих рядах стержней заданной формы, при этом первый слой выкладывается на профилированную базовую плиту и последний слой, выложенный на последнем ряду стержней, завершается аналогичной профилированной плитой. According to the first option, which provides for simultaneous corrugation and welding, flat material blanks are laid out in layers and sequentially on many rows of rods of a given shape, with the first layer laid out on a profiled base plate and the last layer laid on the last row of rods ends with a similar profiled plate.

Собранный пакет, имеющий вид поленницы дров, помещается в пресс (или используется вес стержней) для создания давления. Одновременно с давлением осуществляется нагрев системы в печи или с помощью электронагревателей, вставленных в стержни, до температуры, при которой термопласт или термопластичное покрытие, нанесенное на поверхность материала, доводится до размягчения, в результате чего осуществляется формование, а соприкасающиеся поверхности свариваются, затем пакет резко охлаждается. В результате образуется сотовая структура с формой ячеек, соответствующей форме стержней. The assembled bag, which looks like a log of wood, is placed in a press (or the weight of the rods is used) to create pressure. Simultaneously with the pressure, the system is heated in the furnace or with the help of electric heaters inserted into the rods to a temperature at which the thermoplastic or thermoplastic coating applied to the surface of the material is softened, as a result of which molding is carried out, and the contacting surfaces are welded, then the package is sharply cools down. The result is a honeycomb structure with a cell shape corresponding to the shape of the rods.

Описанный способ и оборудование имеют следующие недостатки: возможно гофрировать только листы из неармированного термопласта, так как гофрирование этим способом листов, армированных перечисленными материалами, приводит к неминуемому их разрушению из-за возникающих растягивающих усилий за счет разности развернутой длины гофрированного ряда и геометрической ширины сотопласта при отсутствии проскальзывания материала при гофрировании и отсутствии пластичности его за счет жесткости армирующих систем. Последовательное гофрирование путем последовательной укладки стержней и листов препрега невозможно из-за жесткости и отсутствия пластичности препрегов при нормальной температуре;
значительная металлоемкость собранного технологического пакета обуславливает соответствующее значительное возрастание энергоемкости процесса при нагреве и охлаждении его. Для приема металлоемкость 1 м³сотопласта составляет примерно 7,5-8,5 т;
способ в связи с большим количеством формующих стержней практически исключает возможность изготовления сотовых структур с малым размером ячейки. Например, сотоблок, имеющий размеры а= b= c= 1000 мм при ячейке 3,5 мм, потребует 30,9 тыс. стержней. Это обстоятельство предопределяет возможность изготовления этим способом только крупноячеистых структур;
необходимость ручной укладки не может обеспечить высокую производительность процесса, а наличие большого количества одновременно нагреваемых стержней резко увеличивает производственные затраты и стоимость сотопласта.The described method and equipment have the following disadvantages: it is possible to corrugate only sheets of unreinforced thermoplastic, since corrugating this way of sheets reinforced with the above materials leads to their inevitable destruction due to the arising tensile forces due to the difference in the unfolded length of the corrugated row and the geometric width of the honeycomb at the absence of material slippage during corrugation and its lack of plasticity due to the rigidity of the reinforcing systems. Sequential corrugation by sequentially stacking the rods and sheets of the prepreg is not possible due to the stiffness and lack of plasticity of the prepregs at normal temperature;
the significant metal consumption of the assembled technological package causes a corresponding significant increase in the energy intensity of the process when heating and cooling it. For intake, the metal consumption of 1 m ^{3 of the} honeycomb is about 7.5-8.5 tons;
the method in connection with a large number of forming rods virtually eliminates the possibility of manufacturing honeycomb structures with a small cell size. For example, a honeycomb block having dimensions a = b = c = 1000 mm with a cell of 3.5 mm will require 30.9 thousand rods. This circumstance determines the possibility of manufacturing in this way only coarse-grained structures;
the need for manual styling cannot ensure high productivity of the process, and the presence of a large number of simultaneously heated rods dramatically increases production costs and the cost of honeycomb.

По второму варианту этого изобретения представлены способ и установка, обеспечивающие изготовление сотовых структур с применением предварительно гофрированных заготовок. According to a second embodiment of this invention, a method and an apparatus are provided for producing honeycomb structures using pre-corrugated blanks.

Установка состоит из вертикально расположенной рамы с подвижной верхней горизонтальной траверсой, на которой вертикально закреплена группа из четырех рядов формующих стержней необходимой формы, имеющих два варианта разогрева стержней: один - при помощи печи, другой предусматривает установку в стержнях электрических нагревателей. The installation consists of a vertically located frame with a movable upper horizontal traverse, on which a group of four rows of forming rods of the necessary shape are vertically fixed, having two options for heating the rods: one using a furnace, the other involves installing electric heaters in the rods.

Траверса установлена с возможностью вертикального перемещения относительно рамы. The traverse is installed with the possibility of vertical movement relative to the frame.

Установка имеет четыре профилированные плиты с вертикальным расположением осей профилей. Три плиты являются базовыми, а одна подвижна в горизонтальном направлении от соответствующего привода. Рама со стержнями имеет возможность горизонтального перемещения по рельсовым направляющим с помощью соответствующего привода. The installation has four profiled plates with a vertical axis of the profiles. Three plates are basic, and one is movable in the horizontal direction from the corresponding drive. The frame with rods has the ability to move horizontally along the rail using an appropriate drive.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Укладывают между плитами предварительно гофрированные заготовки, ориентируя направление осей гофров вертикально и фиксируя прилегание друг к другу поверхностей соседних заготовок, подлежащих сварке (склейке). Гофры в каждой паре рядов располагаются зеркально по отношению друг к другу. Затем опускают подвижную траверсу, введя стержни в полости гофров в первой зоне от начала пакета. Горизонтальным перемещением подвижной профилированной плиты нагружают давлением заготовки через стержни, при этом свариваемые плоскости вводят в контакт друг с другом. За счет разогрева и давления термопласт одного слоя в стыке сплавляется с полимером соседнего слоя. Затем осуществляется термофиксирование охлаждающим воздухом, после чего блок стержней поднимается и после вывода их из гофров указанный блок приводом горизонтального перемещения рамы смещается на следующую зону. После этого подвижная рама опускается, введя стержни в следующую зону заготовки, и так до завершения сварки уложенного пакета. Pre-corrugated workpieces are laid between the plates, orienting the direction of the corrugation axes vertically and fixing the contact surfaces of adjacent workpieces to be welded (glued) to one another. The corrugations in each pair of rows are mirrored with respect to each other. Then lower the movable traverse, introducing the rods into the cavity of the corrugations in the first zone from the beginning of the package. Horizontal movement of the movable profiled plate is loaded with the pressure of the workpiece through the rods, while the welded planes are brought into contact with each other. Due to heating and pressure, the thermoplastic of one layer at the junction is fused with the polymer of the adjacent layer. Then, heat-fixing by cooling air is carried out, after which the block of rods rises and after their removal from the corrugations, the specified block is shifted to the next zone by the horizontal movement of the frame. After that, the movable frame is lowered, introducing the rods into the next zone of the workpiece, and so on until the welding of the stacked bag is completed.

Способ и установка по этому варианту имеют следующие недостатки:
необходимость предварительного гофрирования, представляющего в данном случае самостоятельный процесс, увеличивает трудоемкость, энергоемкость и, следовательно, стоимость продукции;
наличие четырех рядов стержней, разогреваемых одновременно, увеличивает энергоемкость процесса;
необходимость укладки гофрированных заготовок при подготовке к сварке каждого сотоблока затрудняет автоматизацию процесса и исключает возможность осуществления непрерывного процесса получения бесконечного по длине блока сотовой структуры, что отрицательно влияет на производительность и стоимость продукции;
затруднительность точной укладки гофрированных заготовок и значительное число стержней не позволит осуществить по данному способу изготовление сотовых структур с малой ячейкой. Например, для ячейки а = 3,5 мм при ширине блока 1000 мм требуется приблизительно 390 стержней, при этом точно соорентировать их относительно друг друга и относительно полостей гофров при длине стержней хотя бы 300-350 мм крайне затруднительно. В связи с этим способ будет ограничен изготовлением сотоблока также с крупной ячейкой (примерно, от 8 мм);
необходимость резки сотоблока на сотопласты требуемого размера по высоте также увеличивает его стоимость.The method and installation of this option have the following disadvantages:
the need for preliminary corrugation, which in this case is an independent process, increases the complexity, energy intensity and, consequently, the cost of production;
the presence of four rows of rods, heated simultaneously, increases the energy intensity of the process;
the need to lay corrugated workpieces in preparation for welding of each honeycomb block complicates the automation of the process and eliminates the possibility of a continuous process of obtaining a honeycomb structure infinite in length, which negatively affects the productivity and cost of production;
the difficulty of accurate laying of corrugated workpieces and a significant number of rods will not allow for the production of honeycomb structures with a small cell by this method. For example, for a = 3.5 mm cell with a block width of 1000 mm, approximately 390 rods are required, while it is extremely difficult to accurately orient them relative to each other and relative to the corrugation cavities with a rod length of at least 300-350 mm. In this regard, the method will be limited to the manufacture of a honeycomb also with a large cell (from about 8 mm);
the need to cut the honeycomb into honeycomb of the required size in height also increases its cost.

Известна установка для изготовления сотопласта [2] , содержащая матрицу, выполненную в виде гребенки со штырями, которая имеет возможность последовательного вертикального или горизонтального возвратно-поступательного перемещения с помощью соответствующих приводов, нагревательное устройство с электродами, имеющее привод, осуществляющий перемещение его на половину шага относительно изготовляемого сотопласта, отсасывающее устройство для закрепления предварительно отформованной заготовки с фиксацией ее на специальных утапливающихся штырях и другие конструктивные элементы, например токоподводы, изоляторы из упругого виксинта и т. д. A known installation for the manufacture of honeycomb [2], containing a matrix made in the form of a comb with pins, which has the possibility of successive vertical or horizontal reciprocating movements using appropriate drives, a heating device with electrodes having a drive that moves it by half a step relative to manufactured honeycomb, a suction device for fixing a preformed workpiece with fixing it on special recessed pins and other structural elements, such as current leads, insulators made of elastic viscinte, etc.

Способ изготовления сотопласта заключается в следующем. A method of manufacturing a honeycomb is as follows.

Устанавливают одну гофрированную заготовку, зафиксировав склеиваемые (свариваемые) поверхности ее напротив аналогичных поверхностей предыдущей заготовки, затем вводят эти поверхности при помощи приводов в контакт друг с другом и при помощи нагревательного устройства осуществляют полимеризацию нанесенных композиций, отводят нагревающее устройство в исходное положение и смещают его на полшага по отношению к гофрам. Затем, поддерживая штырями собранный пакет, выводят штыри из вновь образовавшихся ячеек. Приводом горизонтального перемещения сварочного устройства пакет смещают в глубину на размер новой ячейки и фиксируют его на штырях в этом положении, введя их во вновь образованные ячейки, после чего сварочное устройство отводится в исходное положение, где на него устанавливается очередная гофрированная пластина, которая вновь закрепляется на утапливающихся штырях с помощью отсоса, и вновь процесс повторяется. One corrugated workpiece is installed, fixing the surfaces to be glued (welded) opposite to the similar surfaces of the previous workpiece, then these surfaces are brought into contact with each other by means of a drive, and the applied compositions are polymerized by a heating device, the heating device is returned to its original position and shifted to half a step in relation to the corrugation. Then, supporting the assembled packet with pins, the pins are removed from the newly formed cells. By moving the welding device horizontally, the package is shifted in depth by the size of the new cell and fixed on the pins in this position, introducing them into the newly formed cells, after which the welding device is retracted to its original position, where another corrugated plate is mounted on it, which is again fixed to recessed pins by suction, and again the process repeats.

Описанная конструкция и способ изготовления сотопласта на ней имеет следующие недостатки:
низкая производительность процесса, так как требуется применение в технологии предварительно гофрированных заготовок, что является самостоятельным и достаточно трудоемким и энергоемким процессом;
операция установки очередной формованной заготовки на нагревательно-сварочное устройство вносит дискретность в работу установки, снижающую производительность процесса;
предварительное гофрирование заготовок увеличивает общие материальные затраты, необходимые для изготовления сотопласта.The described design and method of manufacturing a honeycomb on it has the following disadvantages:
low productivity of the process, since it is necessary to use pre-corrugated workpieces in the technology, which is an independent and rather labor-intensive and energy-intensive process;
the operation of installing the next molded billet on a heating-welding device introduces discreteness in the operation of the installation, which reduces the productivity of the process;
preliminary corrugation of the workpieces increases the overall material costs necessary for the manufacture of honeycomb.

Целью изобретения является создание способа и установки, обеспечивающих
1. Высокую производительность, низкую трудоемкость за счет полноты автоматизации процесса; исключения элементов дискретности, т. е. обеспечения непрерывного процесса изготовления сотопласта (отсутствие пауз на низкопроизводительных операциях типа установки заготовок, фиксирования их относительно друг друга, извлечения готовых сотоблоков и т. д. );
2. Низкую стоимость за счет совмещения операций гофрирования и сварки при высокой степени автоматизации;
3. Повышение прочностных характеристик сотопласта за счет обеспечения правильности геометрии заданной и различной форм ячеек, в том числе шестигранной, прямоугольной, гибкой типа "флекс" и другой формы.The aim of the invention is to provide a method and installation, providing
1. High productivity, low labor intensity due to the full automation of the process; elimination of discreteness elements, i.e., ensuring a continuous process for the manufacture of honeycomb (absence of pauses in low-performance operations such as installing blanks, fixing them relative to each other, extracting finished honeycomb blocks, etc.);
2. Low cost due to the combination of corrugation and welding operations with a high degree of automation;
3. Improving the strength characteristics of the honeycomb by ensuring the correct geometry of a given and various cell shapes, including hexagonal, rectangular, flexible "flex" type and other shapes.

4. Технологичность при изготовлении конструкций на основе сотопласта за счет правильной геометрии кромок изготавливаемого сотопласта по длине и ширине, что дает возможность обеспечить сращивание двух и более сотопластов, например, с помощью клеев;
5. Изготовление сотопластов из термопластичных пленок и листов, а также бумаг, картона, ткани, однонаправленных структур на основе стеклонитей, углеродных, фениловых, кварцевых, борных и других высокопрочных волокон и нитей, пропитанных или ламинированных термопластами или термореактивными связующими, в том числе высокотемпературными типа полиамидов, поликарбонатов, полиэфиркетонов, полиэфирэфиркетонов, полифениленсульфидов и других.4. Manufacturability in the manufacture of structures based on honeycomb due to the correct geometry of the edges of the manufactured honeycomb along the length and width, which makes it possible to ensure the merging of two or more honeycomb, for example, using adhesives;
5. The manufacture of honeycomb plastics from thermoplastic films and sheets, as well as paper, cardboard, fabric, unidirectional structures based on glass, carbon, phenyl, quartz, boron and other high-strength fibers and threads, impregnated or laminated with thermoplastics or thermosetting binders, including high-temperature such as polyamides, polycarbonates, polyether ketones, polyether ether ketones, polyphenylene sulfides and others.

Способ изготовления сотопласта заключается в осуществлении единого процесса послойного гофрирования с одновременной сваркой при непрерывном и последовательном пошаговом формовании с образованием полуячеек на бесконечной ленте, подаваемой с опережением под сварочный индентор сварочно-формующего блока, с одновременной сваркой участков верхнего слоя с соответствующими участками ранее отформованного нижнего слоя и одновременной термофиксацией предыдущего отформованного гофра верхнего слоя. Во время формования каждого очередного гофра за счет температуры и давления, создаваемых формующим и термофиксирующим инденторами, участок этого гофра сваривается с соответствующим зеркально симметричным участком ранее отформованного нижележащего гофра. A method of manufacturing a honeycomb consists in the implementation of a single process of layer-by-layer corrugation with simultaneous welding during continuous and sequential step-by-step molding with the formation of half cells on an endless ribbon fed ahead of the welding indenter of the welding-forming unit, while simultaneously welding sections of the upper layer with the corresponding sections of the previously molded lower layer and simultaneous heat setting of the previous molded corrugation of the upper layer. During the formation of each successive corrugation due to the temperature and pressure created by the forming and thermofixing indenters, a section of this corrugation is welded to the corresponding mirror-symmetric section of the previously molded underlying corrugation.

Установка для изготовления сотопласта содержит базовую раму, на которой установлены одна или более пар сборочных направляющих, две плиты, которые имеют возможность вертикального возвратно-поступательного перемещения относительно базовой рамы. При этом каждая плита снабжена рамой со стержнями, собранными в виде гребенок. Рама со стержнями имеет возможность горизонтального возвратно-поступательного перемещения в направлении осей стержней. Installation for the manufacture of honeycomb contains a base frame on which one or more pairs of assembly rails are installed, two plates that have the possibility of vertical reciprocating movement relative to the base frame. Moreover, each plate is equipped with a frame with rods assembled in the form of combs. The frame with the rods has the possibility of horizontal reciprocating movement in the direction of the axes of the rods.

Совместное перемещение рамы со стержнями и плиты обеспечивает перемещение осей стержней по траектории прямоугольника. Joint movement of the frame with the rods and the plate provides the movement of the axes of the rods along the path of the rectangle.

Для гофрирования с одновременной сваркой на каждой паре направляющих установлены сварочно-формующие механизмы, включающие один или два блока, каждый из которых состоит из формующего (сварочного) термофиксирующего инденторов. Инденторы имеют возможность шагового перемещения (каждый раз на один шаг профиля) и возвратно-поступательного вертикального движения при каждом шаге для создания формующего усилия. Таким образом, инденторы выполняют функцию пуансонов, перемещающихся по профилю, образованному стержнями. For corrugation with simultaneous welding, welding-forming mechanisms are installed on each pair of guides, including one or two blocks, each of which consists of forming (welding) heat-fixing indenters. Indenters have the ability to move stepwise (each time by one step of the profile) and reciprocating vertical movement at each step to create a forming force. Thus, indenters perform the function of punches moving along the profile formed by the rods.

Сварочно-формующий механизм снабжен одним или двумя раскладочными роликами, подающими ленту под формующий индентор, с точной фиксацией ее на стержнях. The welding-forming mechanism is equipped with one or two folding rollers that feed the tape under the forming indenter, with its exact fixation on the rods.

Формование и сварка ленты осуществляется на двух рамах со стержнями. Ряды стержней одной рамы попеременно вводятся в зацепление со стержнями другой рамы так, что стержни обеих рам образуют профиль Б (фиг. 2) заданной конфигурации, являющейся матрицей. Формование каждой полуячейки при шаговом перемещении инденторов осуществляется непрерывно и последовательно. Forming and welding of the tape is carried out on two frames with rods. The rows of rods of one frame are alternately engaged with the rods of another frame so that the rods of both frames form a profile B (Fig. 2) of a given configuration, which is a matrix. The formation of each half-cell during the stepwise movement of the indenters is carried out continuously and sequentially.

При завершении гофрирования и сварки очередного слоя стержни нижнего ряда выводятся (вытягиваются) из зацепления со стержнями верхнего ряда, что дает возможность стержням верхнего ряда опуститься на торцы направляющих. При этом стержни нижнего ряда, совершив движение по траектории прямоугольника, вводятся в зацепление со стержнями, уже занявшими нижнее положение. Отформованная лента оказывается зажатой между рядами стержней, как это показано на фиг. 2. At the end of the corrugation and welding of the next layer, the rods of the lower row are brought out (pulled) out of engagement with the rods of the upper row, which allows the rods of the upper row to lower to the ends of the guides. In this case, the rods of the lower row, having made a movement along the trajectory of the rectangle, are engaged with the rods that have already taken a lower position. The molded tape is sandwiched between the rows of rods, as shown in FIG. 2.

При этом одновременно с формированием очередного гофра за счет температуры и давления осуществляется сплавление (сварка) или отверждение композиций двух соседних слоев на участке В. At the same time, along with the formation of the next corrugation due to temperature and pressure, fusion (welding) or curing of the compositions of two adjacent layers in section B is carried out.

Последовательно повторяемые процессы формования и сварки для образования ячейки, извлечение стержней из образованных ячеек с переменой местоположения рам со стержнями относительно друг друга, реверсирование направления движения сварочно-формующего механизма с раскладочными роликами и согласованная их работа по формованию ячеек с одновременной сваркой обеспечивают получение сотопласта требуемой ширины и высоты в автоматическом режиме. Sequentially repeated processes of molding and welding to form a cell, removing rods from formed cells with changing locations of frames with rods relative to each other, reversing the direction of movement of the welding-forming mechanism with folding rollers and their coordinated work on forming cells with simultaneous welding, provide a honeycomb with the required width and heights in automatic mode.

При израсходовании ленты на бобине устанавливается новая бобина, начало ленты которой сваривается индентором с концом отформованной, и процесс продолжается. When the ribbon is used up, a new reel is installed on the reel, the beginning of the tape of which is welded by the indenter with the end of the formed one, and the process continues.

При применении термопластичных композиций в связи с необходимостью термофиксирования (охлаждения) отформованных профилей и сваренных участков необходимо применять два индентора, один из которых нагрет любым способом до температуры, обеспечивающей пластичность термопласта, а другой - холодный, обеспечивающий термофиксирование отформованной полуячейки. When using thermoplastic compositions due to the need for thermofixing (cooling) of molded profiles and welded sections, two indenters must be used, one of which is heated by any means to a temperature that ensures the plasticity of the thermoplastic, and the other is cold, providing thermal fixation of the molded half-cell.

Для обеспечения точности размера сотопласта по высоте его ячеек дополнительно к раскладочному устройству предусмотрены направляющие, которые постоянно фиксируют изготавливаемый в непрерывном процессе сотопласт относительно сварочно-формовочного устройства с раскладчиком ленты. To ensure the accuracy of the size of the honeycomb over the height of its cells, in addition to the folding device, guides are provided that constantly fix the honeycomb manufactured in a continuous process relative to the welding-forming device with a tape stretcher.

Способ и установка позволяют снизить энергоемкость, металлоемкость, стоимость за счет совмещения операций гофрирования, сварки и термофиксации путем применения принципа пошагового формования полуячеек, исключающего необходимость одновременного нагрева больших металлических масс, за счет применения только двух рядов формующих стержней. The method and installation can reduce energy consumption, metal consumption, cost by combining the operations of corrugation, welding and heat setting by applying the principle of step-by-step molding of half cells, eliminating the need for simultaneous heating of large metal masses, due to the use of only two rows of forming rods.

Способ и установка позволяют изготовлять сотопласт из армированных "жестких" материалов - препрегов, армированных угле-, боро- и др. волокнами. The method and installation allow the manufacture of honeycomb from reinforced "hard" materials - prepregs reinforced with carbon, boron, and other fibers.

На фиг. 1 изображен общий вид установки для изготовления сотопласта, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a General view of the installation for the manufacture of honeycomb, section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Установка содержит общую раму 1, на которой размещены верхняя 2 и нижняя 3 плиты, установленные с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения относительно рамы. На нижнем основании рамы 4 смонтированы несколько пар направляющих 5. The installation comprises a common frame 1, on which are placed the upper 2 and lower 3 plates installed with the possibility of vertical reciprocating movement relative to the frame. On the lower base of the frame 4, several pairs of guides 5 are mounted.

На каждой из плит 2 и 3 установлены рамы 6 и 7 с несколькими рядами стержней 8 и 9, образующих гребенки. Рамы 6 и 7 установлены с возможностью горизонтального возвратно-поступательного перемещения относительно плит 2 и 3 в направлении осей стержней. Поочередно одна из двух рам 6 и 7 со стержнями при помощи приводов 10 или 11, например пневматических, фиксируется стержнями на верхних торцах направляющих 5, а другая при этом аналогичными приводами введена своими стержнями в зацепление со стержнями первой. Расстояние между направляющими 5 каждой пары соответствует высоте изготавливаемого сотопласта 12. On each of the plates 2 and 3, frames 6 and 7 are installed with several rows of rods 8 and 9, forming combs. Frames 6 and 7 are mounted with the possibility of horizontal reciprocating movement relative to the plates 2 and 3 in the direction of the axes of the rods. Alternately, one of the two frames 6 and 7 with the rods by means of actuators 10 or 11, for example pneumatic, is fixed by the rods at the upper ends of the guides 5, and the other is engaged by similar rods with their rods in engagement with the rods of the first. The distance between the guides 5 of each pair corresponds to the height of the manufactured honeycomb 12.

Для гофрирования с одновременной сваркой над каждой парой направляющих предусмотрены формовочно-сварочные механизмы 13, включающие два блока 14 и 15, каждый из которых состоит из формующего индентора 16, обеспечивающего разогрев ленты 17 любыми методами нагрева и гофрирование ее давлением индентора 16, и термофиксирующего индентора 18. Один из блоков формовочно-сварочного механизма обеспечивает работу (гофрирование и сварка) при движении в одном направлении, другой - в обратном. For corrugation with simultaneous welding over each pair of guides, molding and welding mechanisms 13 are provided, including two blocks 14 and 15, each of which consists of a forming indenter 16, which warms up the tape 17 by any heating methods and corrugates it with the pressure of the indenter 16, and a heat-fixing indenter 18 One of the blocks of the molding-welding mechanism provides work (corrugation and welding) when moving in one direction, the other in the opposite.

Для точной раскладки ленты 17 препрега между формовочно-сварочными блоками 14 и 15 смонтирован раскладочный механизм, состоящий из роликов 19, расположенных между направляющими пластинами 20, расстояние между которыми равно ширине раскладываемой ленты 17, т. е. высоте сотопласта. For accurate layout of the prepreg tape 17 between the molding and welding blocks 14 and 15, a folding mechanism is mounted consisting of rollers 19 located between the guide plates 20, the distance between which is equal to the width of the expanded tape 17, i.e., the height of the honeycomb.

На раме 1 установки со стороны верхней плиты 2 смонтирован ряд катушек накопителей 21 (бобин) с тормозными устройствами, количество которых равно числу пар направляющих 5, что соответствует числу одновременно изготавливаемых сотопластов 12. On the installation frame 1, from the side of the upper plate 2, a number of drive coils 21 (bobbins) with brake devices are mounted, the number of which is equal to the number of pairs of guides 5, which corresponds to the number of simultaneously manufactured honeycombs 12.

Концы ленты 17 препрега с катушек накопителей 21 через систему роликов 22 заправляются в каждую пару раскладочных роликов 19 под формующие инденторы 16 формовочно-сварочных механизмов 13, которые в начале процесса находятся в одном из крайних положений над крайними стержнями верхних рам. Пуском формовочно-сварочных механизмов 13 осуществляется вертикальное перемещение формовочных инденторов 16 одной из пар. При этом осуществляется образование первых гофров в каждом ряду. После заданной выдержки (0,5-1,0 с) формовочные 16 и термофиксирующие 18 инденторы этой же пары поднимаются и механизмом горизонтального перемещения смещаются на один шаг профиля. После этого термофиксирующие инденторы 18 опускаются, термофиксируя отформованные первые гофры. В момент касания термофиксирующими инденторами 18 дна отформованных гофров опускаются формующие инденторы 16, подбирая с раскладочных роликов 19 механизма необходимую длину ленты и формуя очередные гофры. Затем оба индентора 16 и 18 поднимаются и перемещаются на один шаг профиля. После этого цикл работы повторяется. Формовочно-сварочные механизмы 13 останавливаются в крайнем положении. Включением соответствующих приводов 23 осуществляется горизонтальное перемещение нижней рамы 7 со стержнями 9 в направлении осей стержней относительно нижней плиты 3 до вывода стержней этой рамы из зацепления со стержнями 8 верхней рамы. Стержни 8 верхних рам с помощью привода 10 перемещаются вниз до фиксации стержней 8 этих рам на торцах направляющих 5. The ends of the prepreg tape 17 from the coils of the drives 21 are fed through a system of rollers 22 into each pair of folding rollers 19 under the forming indenters 16 of the forming-welding mechanisms 13, which at the beginning of the process are in one of the extreme positions above the extreme rods of the upper frames. Starting molding and welding mechanisms 13 is a vertical movement of the molding indenters 16 of one of the pairs. In this case, the formation of the first corrugations in each row is carried out. After a given exposure time (0.5-1.0 s), the molding 16 and thermofixing 18 indenters of the same pair rise and are displaced by one horizontal step by the horizontal movement mechanism. After that, the thermofixing indenters 18 are lowered, thermofixing the molded first corrugations. At the moment the thermofixing indenters 18 touch the bottom of the formed corrugations, the forming indenters 16 are lowered, selecting the necessary length of the tape from the folding rollers 19 of the mechanism and forming the next corrugations. Then both indenters 16 and 18 rise and move one step of the profile. After that, the work cycle is repeated. Forming and welding mechanisms 13 stop in the extreme position. The inclusion of the respective actuators 23 is the horizontal movement of the lower frame 7 with the rods 9 in the direction of the axes of the rods relative to the lower plate 3 until the rods of this frame are disengaged from the rods 8 of the upper frame. The rods 8 of the upper frames using the drive 10 are moved down to fix the rods 8 of these frames on the ends of the guides 5.

С помощью приводов (например, пружин) нижняя плита 3 вместе с нижней рамой 7 перемещается вверх до соответствующих упоров, после чего рама 7 со стержнями 9 приводом 23 возвращается в исходное положение относительно плиты 3, которая затем вместе с рамой 7 со стержнями 9 с помощью привода 11 смещается вниз до укладки стержней 9 между стержнями 8 ранее опустившейся рамы 6, находящихся на торцах направляющих 5. При этом отформованные ленты оказываются зажатыми между стержнями верхних 6 и нижних 7 рам. Таким образом в результате совместного перемещения плиты 3 и рамы 7 (плиты 2 и рамы 6) осуществляется движение стержней 9 (8) по траектории прямоугольника. В результате осуществляется попеременное извлечение стержней каждой рамы из образованных ячеек и попеременная укладка их на нижние ряды стержней, находящихся в это время на торцах направляющих. Using drives (for example, springs), the lower plate 3 together with the lower frame 7 moves up to the corresponding stops, after which the frame 7 with the rods 9 of the actuator 23 returns to its original position relative to the plate 3, which then together with the frame 7 with the rods 9 with the drive 11 is shifted down to the laying of the rods 9 between the rods 8 of the previously lowered frame 6 located on the ends of the guides 5. In this case, the formed tapes are sandwiched between the rods of the upper 6 and lower 7 frames. Thus, as a result of the joint movement of the plate 3 and the frame 7 (plate 2 and the frame 6), the rods 9 (8) move along the rectangle. As a result, the rods of each frame are alternately removed from the formed cells and alternately stacked on the lower rows of rods, which are at this time on the ends of the guides.

Перемещением формовочно-сварочных механизмов 13 в обратном направлении осуществляется последовательное формование раскладываемых под формовочные инденторы 16 лент 17 по указанной последовательности. За счет температуры и давления, создаваемого инденторами, осуществляется соединение (сварка, склейка) участков 24 гофрируемых слоев с примыкающими к ним участками 25 ранее отформованных слоев, находящихся в данный момент между стержнями верхних рам. Moving the molding and welding mechanisms 13 in the opposite direction, sequential molding of the tapes 17 folded out under the molding indenters 16 is performed according to the indicated sequence. Due to the temperature and pressure created by the indenters, welding (gluing, gluing) of sections 24 of the corrugated layers with adjacent sections of 25 previously formed layers that are currently between the rods of the upper frames is carried out.

Соединение осуществляется сплавлением термопластичных композиций с последующей термофиксацией за счет охлаждения. В результате одновременного гофрирования и соединения верхних слоев с нижними последовательно и послойно образуется ячеистая структура. При этом форма ячейки сотопласта зависит от формы поперечного сечения применяемых стержней и инденторов. Так, например, при изготовлении сотопласта с шестигранной ячейкой размером 3,5 мм на основе ленты из фенилоновой бумаги толщиной 0,13 мм и шириной 10 мм, имеющей двухстороннее поликарбонатное покрытие толщиной 0,05 мм, усилие на формующих и термофиксирующих инденторах составляет Р = 3-3,5 кг, температура формующего индентора поддерживается в диапазоне 260-270^оС, время выдержки при формовании и термофиксации 0,5-1,0 с. По данному способу был получен сотопласт, имеющий

100 кг/м с прочностью на сжатие σ = 35-40 кг/см. Учитывая возможность одновременного изготовления на установке до 10 шт. сотопластов, производительность одной единицы оборудования при двухсменной работе может составить 0,2 м³ в сутки.The connection is carried out by fusion of thermoplastic compositions followed by heat setting due to cooling. As a result of the simultaneous corrugation and connection of the upper layers with the lower ones, a cellular structure is formed sequentially and in layers. The cell shape of the honeycomb depends on the cross-sectional shape of the rods and indenters used. So, for example, in the manufacture of honeycomb with a 3.5 mm hexagon cell based on a 0.13 mm thick phenolic paper tape having a 0.05 mm thick double-sided polycarbonate coating, the force on forming and heat-fixing indenters is P = 3-3.5 kg indenter molding temperature is maintained in the range 260-270 ^{° C,} dwell time and fusing the molding from 0.5-1.0. According to this method, a honeycomb having

100 kg / m with compressive strength σ = 35-40 kg / cm. Given the possibility of simultaneous manufacture on the installation of up to 10 pieces sotoplast, the productivity of one unit of equipment during two-shift operation can be 0.2 m ³ per day.

Таким образом, по сравнению с прототипом данный способ и установка обеспечивают
высокую производительность, низкую трудоемкость и снижение стоимости за счет полноты автоматизации процесса, совмещения операций гофрирования и сварки с одновременной термофиксацией, обеспечения непрерывности процесса изготовления сотопласта, т. е. исключения пауз на низкопроизводительных операциях типа установки заготовок, извлечения готовых сотоблоков, а также исключения операций по резке сотоблоков на сотопанели;
получение сотопласта с высокой точностью заданной геометрии ячеек, что повышает его прочностные характеристики;
значительное снижение энергоемкости за счет применения принципа пошагового формования полуячеек, исключающего необходимость одновременного нагрева больших металлических масс, так как способ требует разогрева только ограниченного участка ленты препрега в пределах одного гофра;
применение двух взаимодействующих рядов стержней значительно уменьшает металлоемкость установки.Thus, in comparison with the prototype, this method and installation provide
high productivity, low labor intensity and cost reduction due to the completeness of process automation, combining corrugation and welding operations with simultaneous heat setting, ensuring the continuity of the honeycomb manufacturing process, i.e. eliminating pauses in low-productivity operations such as setting blanks, extracting finished honeycomb blocks, as well as eliminating operations for cutting honeycomb blocks on honeycomb panels;
obtaining a honeycomb with high accuracy of a given cell geometry, which increases its strength characteristics;
a significant reduction in energy intensity due to the application of the principle of stepwise formation of half cells, eliminating the need for simultaneous heating of large metal masses, since the method requires heating only a limited portion of the prepreg tape within one corrugation;
the use of two interacting rows of rods significantly reduces the metal consumption of the installation.

Способ и установка позволяют получать сотопласт любой заданной высоты, а также любого типоразмера ячейки и разнообразной конфигурации, в том числе шестигранную, прямоугольную, типа "флекс". Существеннейшим достоинством данного способа и установки в отличие от существующих является возможность изготовления сотопласта из армированных "жестких" полуфабрикатов - препрегов, армированных угле-, боро-, стекло- и другими волокнами в автоматическом режиме, благодаря возможности осуществления пошагового непрерывного формования, исключающего разрыв армирующих волокон ленты, с совмещением операций гофрирования, сварки и термофиксации во времени. The method and installation make it possible to obtain a honeycomb of any given height, as well as any cell size and various configurations, including hexagonal, rectangular, flex type. The essential advantage of this method and installation, unlike the existing ones, is the ability to make honeycomb from reinforced "hard" semi-finished products - prepregs reinforced with carbon, boro, glass and other fibers in automatic mode, due to the possibility of continuous step-by-step molding, eliminating the breaking of reinforcing fibers tapes, with the combination of operations of corrugation, welding and heat setting in time.

(56) 1. Заявка РСТ (WO) N 87/06186, кл. В 32 В 3/12, 1987. (56) 1. PCT Application (WO) N 87/06186, CL B 32 B 3/12, 1987.

2. Авторское свидетельство СССР N 1526075, кл. В 32 В 3/12, 1987. 2. USSR author's certificate N 1526075, cl. B 32 B 3/12, 1987.

Claims

1. A method of manufacturing a honeycomb from thermoplastics, as well as papers, cardboards, fabrics, unidirectional structures from threads or fibers and other reinforcing materials, impregnated with or coated with thermoplastics or quick-setting reactive compositions, including the formation of corrugated layers, assembly and welding them with the formation of honeycomb structures, characterized in that, in order to increase labor productivity, reduce the cost of honeycomb and increase strength characteristics by providing accuracy and reproducibility of a given cell geometry, the formation of corrugated layers is carried out continuously with the sequential formation of the next corrugation on an endless tape and at the same time as welding it with a forming indenter of a welding-forming unit, under which an infinite tape is advanced ahead, while simultaneously welding the corrugation of the upper layer with the corresponding corrugation of the lower previously formed layer carry out the heat setting of the previous molded and welded corrugation of the upper layer.

2. Installation for the manufacture of honeycomb, containing a pair of assembly rails mounted on a common base frame, forming rods forming flat combs, and a welding unit, characterized in that, in order to increase productivity, reduce the cost of honeycomb and increase the strength characteristics by ensuring the accuracy of the specified cell geometry, it contains two plates mounted with the possibility of vertical reciprocating movement relative to the assembly rails, while the rods of the combs connected by means of a frame to the corresponding plate with the possibility of horizontal reciprocating movement relative to it to ensure the rods to move along the rectangle path, and the brewing unit is made in the form of one or two similar blocks, each of which has forming and heat-fixing indenters having the possibility of vertical reciprocating movement, and the welding unit is mounted with the possibility of horizontal stepwise movement and is equipped with one or two folding th rollers for laying out the tape on the surface of the rods under the indenters.