RU2015028C1

RU2015028C1 - Method for production of honeycomb filler for sandwich panels

Info

Publication number: RU2015028C1
Authority: RU
Inventors: А.А. Иванов; С.А. Иванов
Original assignee: Иванов Анатолий Алексеевич
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: construction. SUBSTANCE: adhesive substance is applied to sheets of a material, then sheets are piled in packets and joined together. A band is cut off the packet and stretched to produce a honeycomb beam having hexagonal cell shapes. The beam form is fixed. The sheets of a material are shaped by cutting a stepped stripe, which is produced of bands cut out of a rolled material along its whole length, overlapped and connected each to another. The adhesive substance is applied to the undersides of the bottom stepped strip bands along their longitudinal axis strictly opposite to the non-overlapped zone of the bands. Should the need arise, a transition is made from hexagonal cells through pentagonal cells to rectangular cells. Drainage holes are made in the stepped strip along the band overlap axis. EFFECT: increased efficiency of the process. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к способам изготовления трехслойных панелей в различных отраслях промышленности (мебельной, строительной, судостроительной, авиационной, ракетно-космической и других), в частности к способам изготовления сотового заполнителя с различными ячейками. The invention relates to methods for manufacturing three-layer panels in various industries (furniture, construction, shipbuilding, aviation, space rocket and others), in particular to methods for manufacturing a honeycomb core with various cells.

Сотовый заполнитель является одной из основных деталей трехслойных панелей и оболочек при изготовлении легких и прочных элементов конструкций, таких как строительные панели, лыжи, доски виндсерфинга, корпуса яхт и палубные надстройки, элементы мебельных панелей и тому подобное. Он выступает в качестве сердечника, к которому присоединяются обшивки и элементы окантовки готовых панелей или оболочек [1]. Cellular aggregate is one of the main parts of three-layer panels and shells in the manufacture of light and strong structural elements such as building panels, skis, windsurf boards, yacht hulls and deck superstructures, furniture panel elements and the like. It acts as a core to which cladding and fringing elements of finished panels or shells are attached [1].

Известен способ изготовления сотового заполнителя для трехслойных панелей [2], который заключается в формовке корытного профиля с заданным углом наклона полок к стенке (разным для шести-, четыpех- и трехгранных ячеек), пробивке в них дренажных отверстий и сборке полученных профилей путей вдвигания одного внутрь другого на расстояние от основания элемента, в 10...16 раз большее его толщины. Дренажные отверстия выполняют на одинарных частях элемента. Этот способ выбран в качестве аналога, При этом способе изготовления сотового заполнителя ячейки имеют строго одинаковую геометрическую форму и размеры, а также минимальные величины технологических несовершенств, что существенно сказывается на величине и разбросах физико-механических характеристик заполнителя. Возможность применения различных материалов и способов соединения элементов позволяет изготавливать сотовый брус с переменными физико-механическими характеристиками, изменяющимися по площади сотового бруса по заданному закону. A known method of manufacturing a honeycomb core for three-layer panels [2], which consists in forming a trough profile with a given angle of inclination of the shelves to the wall (different for six-, four- and trihedral cells), punching drainage holes in them and assembling the obtained profiles of the insertion paths of one inside another at a distance from the base of the element, 10 ... 16 times its thickness. Drainage holes are performed on single parts of the element. This method is chosen as an analogue. In this method of manufacturing a honeycomb core, the cells have exactly the same geometric shape and dimensions, as well as the minimum values of technological imperfections, which significantly affects the magnitude and variation of the physical and mechanical characteristics of the core. The possibility of using various materials and methods of connecting the elements makes it possible to produce a honeycomb beam with variable physical and mechanical characteristics that vary in area of the honeycomb according to a given law.

Недостатки известного способа состоят в следующем. The disadvantages of this method are as follows.

До сих пор алгоритм набора сотового заполнителя в брус не может быть материализован в соответствующий станок, а ручное изготовление весьма малопроизводительно, хотя и позволяет получать уникальные по характеристикам сотовые панели. Until now, the algorithm for dialing a honeycomb filler into a bar cannot be materialized into the corresponding machine, and manual manufacturing is very inefficient, although it allows you to get cell panels that are unique in characteristics.

Известный способ не позволяет получать в одном сотовом брусе ячейки шестигранной и прямоугольной форм. The known method does not allow to obtain hexagonal and rectangular cells in a single honeycomb beam.

Известен способ изготовления сотового заполнителя для трехслойных конструкций [3] , выбранный в качестве прототипа. Он заключается в том, что на лист материала наносятся полосы адгезива (клей или припой) шириной, соответствующей ширине грани ячейки. Листы укладываются стопой один на другой со смещением полос адгезива одного листа относительно другого на половину шага для неразъемного соединения друг с другом. Для образования бруса сотового заполнителя от стопы листов перпендикулярно полосам адгезива отрезают ее часть необходимой толщины и растягивают до получения ячеистой структуры с необходимой формой ячеек. A known method of manufacturing a honeycomb core for three-layer structures [3], selected as a prototype. It consists in the fact that adhesive strips (glue or solder) are applied to the sheet of material with a width corresponding to the width of the cell face. The sheets are stacked stacked one on top of another with the offset of the adhesive strips of one sheet relative to the other by half a step for permanent connection with each other. For the formation of a honeycomb core beam, part of the required thickness is cut off from the stack of sheets perpendicularly to the adhesive strips and stretched to a cellular structure with the desired cell shape.

Не обеспечивается возможность изготовления заполнителя, у которого грани ячеек имеют одинаковые толщины. Так, из шести граней каждой ячейки четыре имеют толщину листа материала, из которого изготовлен заполнитель, и две грани (склеенные, спаянные или сваренные) имеют двойную толщину. Это приводит к неодинаковому контакту с несущими слоями, неравнопрочности граней и невозможности оптимизации механических характеристик, так как раньше всего разрушаются более тонкие грани. It is not possible to manufacture aggregate in which the faces of the cells have the same thickness. So, of the six faces of each cell, four have a thickness of the sheet of material from which the aggregate is made, and two faces (glued, welded or welded) have a double thickness. This leads to unequal contact with the bearing layers, uneven edges and the impossibility of optimizing the mechanical characteristics, since thinner faces are destroyed first of all.

Не обеспечивается возможность применения в одной ячейке различных материалов с заданным рисунком их расположения по сотовому брусу. Это не позволяет изготавливать сотовый заполнитель с физико-механическими характеристиками, изменяющимися по заданному закону в плоскости сотового бруса. It is not possible to use different materials in one cell with a given pattern of their location along the honeycomb. This does not allow to produce a honeycomb core with physico-mechanical characteristics that vary according to a given law in the plane of the honeycomb beam.

Не обеспечиваются прямолинейность граней одинарной толщины и повторяемость одной и той же формы у всех ячеек сотового бруса. Это приводит к неравномерной прочности и жесткости сотового заполнителя по непредсказуемому закону и повышенному разбросу физико-механических характеристик. The straightness of the faces of a single thickness and the repeatability of the same shape are not ensured for all cells of a cellular beam. This leads to uneven strength and stiffness of the honeycomb core according to an unpredictable law and an increased dispersion of physical and mechanical characteristics.

Известный способ не позволяет получать в одном сотовом брусе ячейки шестигранной и прямоугольной формы. The known method does not allow to obtain hexagonal and rectangular cells in a single honeycomb beam.

Целями изобретения являются:
улучшение технологии изготовления сотового бруса из одного материала;
возможность автоматизации изготовления пакетов сотовых заполнителей;
получение в одном сотовом брусе ячеек как шестигранной, так и прямоугольной формы.The objectives of the invention are:
improvement of manufacturing technology of honeycomb timber from one material;
the ability to automate the manufacture of packages of cellular aggregates;
receiving in one honeycomb cell both hexagonal and rectangular cells.

Поставленные цели достигаются тем, что ленты нарезают из рулонного материала во всю его длину и соединяют их в ступенчатое полотно, где их располагают внахлест; на нижние плоскости нижних лент ступенчатого полотна вдоль их продольной оси наносят адгезив строго напротив неперекрытой зоны ленты; полотно нарезают на листы для складывания в пакеты; ширину соединения лент при изготовлении ступенчатого полотна и ширину соединения ступенчатых листов друг с другом в пакетах выполняют на 1...5 толщины материала лент меньше, чем ширина грани ячейки заполнителя; переход от шестигранных к прямоугольным ячейкам производят через пятиугольные ячейки, для чего ленты, образующие половину контура пятиугольных ячеек, выполняют шириной 2,87 ширины грани шестигранной ячейки, а ширину соединения лент, образующих прямоугольные ячейки, выполняют равной 0,87х х а - (1...5)б,где а - ширина грани шестигранной ячейки; б - толщина материала ленты. The goals are achieved by the fact that the tapes are cut from rolled material in its entire length and connect them into a stepped canvas, where they are lapped; adhesive is applied to the lower planes of the lower tapes of the stepped canvas along their longitudinal axis strictly opposite to the non-overlapped zone of the tape; the canvas is cut into sheets for folding into bags; the width of the connection of the tapes in the manufacture of the stepped web and the width of the connection of the stepped sheets with each other in the packages perform 1 ... 5 thicknesses of the material of the tapes less than the width of the face of the filler cell; the transition from hexagonal to rectangular cells is made through pentagonal cells, for which the tapes forming half the contour of the pentagonal cells are 2.87 wide by the width of the face of the hexagonal cell, and the connection width of the tapes forming rectangular cells is 0.87x x a - (1 ... 5) b, where a is the width of the face of the hexagonal cell; b - the thickness of the material of the tape.

При этом пробивку дренажных отверстий в ступенчатом полотне выполняют по оси нахлеста лент, а соединение ступенчатых листов в пакете производят с использованием гребнеобразных прокладок, которые размещают между листами в их впадинах. In this case, the punching of drainage holes in the stepped canvas is performed along the axis of overlap of the tapes, and the connection of stepped sheets in the bag is made using comb-shaped gaskets that are placed between the sheets in their hollows.

Именно заявленный способ изготовления ступенчатого полотна длиной в рулон исходного материала с последующей нарезкой листов для складывания их в пакет, соблюдение ширины соединения лент и листов друг с другом, а также выполнение ленты, образующей половину контура пятиугольных ячеек, заданной ширины обеспечивают достижение всех поставленных целей. It is the claimed method of manufacturing a stepped canvas in the length of a roll of source material with subsequent cutting of the sheets for folding them into a package, observing the width of the connection of the tapes and sheets with each other, as well as the execution of the tape forming half the contour of the pentagonal cells of a given width to achieve all the goals.

На фиг.1 приведена схема формирования ступенчатого полотна; на фиг.2 - сечение пакета сотового заполнителя; на фиг.3 - конструкция гребнеобразной прокладки; на фиг.4 - сотовый заполнитель с шестигранной ячейкой после растяжения пакета; на фиг.5 - сотовый заполнитель с прямоугольной ячейкой после растяжения пакета; на фиг. 6 - сотовый заполнитель с шестигранной и прямоугольной ячейками после растяжения пакета. Figure 1 shows a diagram of the formation of a stepped canvas; figure 2 is a cross section of a packet of honeycomb core; figure 3 - construction of a comb-shaped gasket; figure 4 - honeycomb core with a hexagonal cell after stretching the package; figure 5 - honeycomb core with a rectangular cell after stretching the package; in FIG. 6 - honeycomb placeholder with hex and rectangular cells after stretching the package.

На чертежах введены следующие обозначения: 1 - рулон ленты, 2 - верхняя лента, 3 - нижняя лента, 4 - адгезив, соединяющий ленты в ступенчатое полотно, 5 - полоса адгезива для соединения ступенчатых листов, 6 - дренажное отверстие, 7 - гребнеобразная прокладка, 8 - нажимная плита, 9 - лента, образующая половину контура пятиугольной ячейки заполнителя. The following notation is introduced in the drawings: 1 - tape roll, 2 - upper tape, 3 - lower tape, 4 - adhesive connecting the tapes to the stepped canvas, 5 - adhesive strip for connecting stepped sheets, 6 - drainage hole, 7 - comb-shaped gasket, 8 - pressure plate, 9 - tape, forming half the contour of the pentagonal filler cell.

Рассмотрим изготовление конкретного бруса сотового заполнителя высотой h = 15 мм с шестигранной ячейкой, имеющей сторону а = 5 мм, из бумаги артикул 0101 ГОСТ 6656-76 толщиной 0,08 мм. Изготовление осуществляется с помощью клеев ПВА марки КСПП-11Х-412-1 и МФ-17. Consider the manufacture of a specific honeycomb core beam with a height of h = 15 mm with a hexagonal cell having a side a = 5 mm, from paper, article 0101 GOST 6656-76, 0.08 mm thick. Production is carried out using PVA adhesives KSPP-11X-412-1 and MF-17.

Рулон бумаги нарезают на ленты шириной 15_-0,4 ^-0,08 мм и сматывают в рулоны 1 (фиг.1). Одна половина рулонов лент остается чистой, а на остальные наносятся две полосы клея ПВА по их краям (поз.4 фиг.1). Ширина клеевых полос равна приблизительно 5_-0,5 ^-0,3 мм. Располагая чистые ленты 3 (фиг.1) с шагом 20^+0,08 мм и накладывая на них с равномерным нахлестом ленты 2 с клеевыми полосами (фиг. 1), соединяют их в ступенчатое полотно при температуре 60...80^оС и давлении прижатия 0,2...0,3 кг/см². На нижние плоскости нижних лент 3 (фиг.1) наносят полосы клея МФ-17 (поз.5 фиг.1), получая ступенчатое полотно с клеевыми полосами, изображенное на фиг.1. Клеевые полосы при температуре 40...50^оС подсушивают до "отлипа" и полотно подают в устройство для пробивки дренажных отверстий 6 (фиг.1). После этого полотно ступенчатого материала разрезают на листы необходимого формата. Листы складывают в пакет, изображенный на фиг.2. Для обеспечения качественного склеивания листов друг с другом между ними в их впадинах размещают гребнеобразные прокладки 7. При давлении P = 0,3...0,5 кг/см², создаваемом нажимной плитой 8, и температуре t = =60...80^оС в течение 3...3,5 ч производят отверждение клея. От полученного пакета гильотинными ножницами или ленточной пилой отрезают полосу шириной h = 15 мм, вынув предварительно все прокладки 7. Полосу помещают в приспособление для растяжения, где происходит формирование сотового бруса с шестигранной (фиг.4), прямоугольной (фиг.5) или с шестигранной и прямоугольной ячейками одновременно (фиг.6). После растяжения пакета форму ячейки фиксируют, например, окунанием в лак ПФ-231 артикул ЛГ-095-01-1915 ТУ6-10-1100-86. После отверждения лака сотовый брус готов к применению в панелях.A roll of paper is cut into ribbons with a width of 15 _-0.4 ^-0.08 mm and wound into rolls 1 (figure 1). One half of the rolls of tapes remains clean, and the remaining two strips of PVA glue are applied to their edges (pos. 4 of figure 1). The width of the adhesive strips is approximately 5 _-0.5 ^-0.3 mm. Having clean tapes 3 (Fig. 1) with a pitch of 20 ^+0.08 mm and imposing on them with a uniform overlap of tapes 2 with adhesive strips (Fig. 1), connect them into a step cloth at a temperature of 60 ... 80 ^о С and pressing pressure 0.2 ... 0.3 kg / cm ² . On the lower plane of the lower tapes 3 (Fig. 1), strips of glue MF-17 (pos. 5 of Fig. 1) are applied, obtaining a stepped canvas with adhesive strips depicted in Fig. 1. The adhesive strip at a temperature of 40 ... 50 ^about With dried to "tack" and the canvas is fed into the device for punching the drainage holes 6 (figure 1). After this, the canvas of the stepped material is cut into sheets of the required format. The sheets are folded into the bag shown in figure 2. To ensure high-quality gluing of the sheets with each other, comb-shaped gaskets 7 are placed between them in their hollows. At a pressure P = 0.3 ... 0.5 kg / cm ² created by the pressure plate 8 and a temperature t = 60 ... 80 ^about C for 3 ... 3.5 hours produce curing of the adhesive. From the received package with a guillotine shears or a band saw, cut a strip with a width of h = 15 mm, having previously removed all the gaskets 7. The strip is placed in a stretching device, where a honeycomb beam with a hexagonal shape (Fig. 4), rectangular (Fig. 5) or with hexagonal and rectangular cells at the same time (Fig.6). After stretching the bag, the shape of the cell is fixed, for example, by dipping into the PF-231 varnish the article of LG-095-01-1915 TU6-10-1100-86. After curing, the honeycomb bar is ready for use in panels.

Первая цель изобретения обеспечивается тремя факторами - размерами соединения лент и ступенчатых листов друг с другом, пробивкой дренажных отверстий и применением гребнеобразных прокладок. The first objective of the invention is provided by three factors - the size of the connection of the tapes and step sheets with each other, punching drainage holes and the use of comb-shaped gaskets.

Вторая цель изобретения обеспечивается применением лент в виде рулонов (при склеивании друг с другом практически бесконечных), получением такого же длинного ступенчатого полотна материала. The second objective of the invention is provided by the use of tapes in the form of rolls (when gluing to each other almost endless), obtaining the same long stepped web of material.

Третья цель изобретения обеспечивается геометрическими размерами ленты, расположенной на границе перехода шестигранных ячеек в прямоугольные, и геометрическим размером ширины соединения лент, образующих прямоугольные ячейки. The third objective of the invention is provided by the geometric dimensions of the tape located on the border of the transition of the hexagonal cells to rectangular, and the geometric size of the width of the connection of the tapes forming rectangular cells.

Эффективность применения предлагаемого способа изготовления сотового заполнителя заключается в следующем:
он гарантирует получение геометрически правильных ячеек в сотовом брусе и отсутствие в них разрывов, коробления и других дефектов;
он легко может быть автоматизирован в части изготовления пакетов сотовых заполнителей вплоть до операции соединения листов в пакетах (в настоящее время прорабатывается конструкция такого автомата);
он позволяет производить сборку сотовых панелей простым и высокопроизводительным методом "вакуумного мешка", когда давление на обшивки прикладываются за счет откачки воздуха из сотового заполнителя;
он обеспечивает получение сотового заполнителя с одновременным образованием шестигранных и прямоугольных ячеек, что не имеет в настоящее время мировых аналогов.The effectiveness of the proposed method for the manufacture of honeycomb core is as follows:
it guarantees the receipt of geometrically correct cells in the honeycomb and the absence of gaps, warping and other defects in them;
it can easily be automated in terms of manufacturing packages of cellular aggregates up to the operation of joining sheets in packets (the design of such an automaton is currently being worked out);
it allows the assembly of honeycomb panels with the simple and high-performance “vacuum bag” method when pressure is applied to the skin by pumping air from the honeycomb core;
it provides a honeycomb core with the simultaneous formation of hexagonal and rectangular cells, which currently has no world analogues.

Claims

1. A METHOD FOR PRODUCING A CELLULAR FILLER FOR THREE-LAYER PANELS, which consists in applying adhesive to sheets of material, folding them into packets and joining each other, cutting off the strip pack, stretching the latter to obtain a hexagonal honeycomb cell and fixing their shape, which differs in that the sheets of material are formed by cutting a stepped web, which is formed from ribbons cut from a rolled material into its entire length, interconnected and overlapping, with adhesive applied to the bottom the planes of the lower tapes of the stepped web along their longitudinal axis, exactly opposite to the uncoated area of the strips, and the width of the joints of the tapes in the manufacture of the stepped web and the width of the joint of the stepped sheets to each other in packages choose 1 to 5 thicknesses of the material of the tapes less than the width of the face of the filler cell in this case, if necessary, a transition is made from hexagonal cells to rectangular cells through pentagonal cells, for which the ribbons forming half the contour of the pentagonal cells are 2.87 wide and a hexagonal cell, and the ribbons forming rectangular cells are connected at a width equal to
0.87˙a- / 1-5 / δ,
where a is the width of the face of the hexagonal cell;
δ is the thickness of the tape material.

2. The method according to claim 1, characterized in that along the axis of overlap of the tapes in the stepped canvas, punching of drainage holes is performed.

3. The method according to claim 1, characterized in that the connection of the stepped sheets in the package is made using comb-shaped gaskets that are placed between the sheets in their hollows.