RU2201871C1 - Method of making articles from composite materials - Google Patents
Method of making articles from composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201871C1 RU2201871C1 RU2001121118A RU2001121118A RU2201871C1 RU 2201871 C1 RU2201871 C1 RU 2201871C1 RU 2001121118 A RU2001121118 A RU 2001121118A RU 2001121118 A RU2001121118 A RU 2001121118A RU 2201871 C1 RU2201871 C1 RU 2201871C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- article
- product
- working surface
- binder
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области авиакосмической техники, в частности к производству слоистых изделий из композиционных материалов, и может быть использовано при разработке и изготовлении изделий в радиопромышленности, авиакосмической технике. The present invention relates to the field of aerospace engineering, in particular to the production of layered products from composite materials, and can be used in the development and manufacture of products in the radio industry, aerospace engineering.
Известен способ изготовления изделий из углепластика (например, антенных устройств), включающий сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, металлизацию путем напыления на слои армирующего материала пропитанного термореактивным связующим металлического покрытия электродуговым методом в воздушной среде и формование путем отверждения связующего [1]. A known method of manufacturing carbon fiber products (for example, antenna devices), comprising assembling a package by laying layers of a reinforcing material impregnated with a thermosetting binder, metallization by spraying on a layer of reinforcing material impregnated with a thermosetting binder metal coating by the electric arc method in air and molding by curing the binder [1 ].
Однако данный способ неприменим для массовой серийной технологии изготовления изделий, и, кроме того, в некоторых случаях требуется сначала формование изделия, что делает невозможным нанесение покрытия вышеуказанным способом. Например, напыление покрытия на неотвержденный пакет из слоев углеленты, пропитанных термореактивным связующим, может привести к "раздуванию" пакета в стыках частей углеленты в местах переходов поверхности из-за возникновения вихревых воздушных потоков. При укладке на форму слоя армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим с напыленным на него покрытием, состоящим из частей, не всегда удается обеспечить надежный электроконтакт между частями слоя, что неприемлемо для создания радиоотражающего покрытия. Недостатком известного способа также является возможность осмоления покрытия, что снижает коэффициент радиоотражения. Кроме того, внедрение частиц напыляемого металла в слои армирующего материала, приводящее к увеличению адгезионной прочности и износостойкости покрытия, вместе с тем приводит к увеличению массы изделия за счет увеличения толщины покрытия. However, this method is not applicable for mass serial production technology of products, and, in addition, in some cases, it is first necessary to form the product, which makes it impossible to coat the above method. For example, spraying a coating onto an uncured bag from carbonaceous layers impregnated with a thermosetting binder can lead to a “bloating” of the package at the joints of the carbonaceous parts at the surface transitions due to the occurrence of vortex air flows. When laying on the form of a layer of reinforcing material impregnated with a thermosetting binder with a coating sprayed on it, consisting of parts, it is not always possible to provide reliable electrical contact between the parts of the layer, which is unacceptable for creating a radio-reflective coating. A disadvantage of the known method is the possibility of tarring the coating, which reduces the coefficient of radio reflection. In addition, the introduction of particles of the sprayed metal into the layers of the reinforcing material, which leads to an increase in the adhesive strength and wear resistance of the coating, at the same time leads to an increase in the mass of the product by increasing the thickness of the coating.
Наиболее близким к заявленному способу по технической сущности является способ нанесения металлического покрытия методом электродугового напыления в воздушной среде на изделия из термореактивных пластмасс. При этом для обеспечения прочного сцепления покрытия с основой перед нанесением покрытия производят обдувку поверхности изделия абразивными материалами, например кварцевым песком или мелкозернистым корундом [2]. Closest to the claimed method according to the technical essence is the method of applying a metal coating by the method of electric arc spraying in air to products from thermosetting plastics. Moreover, to ensure strong adhesion of the coating to the substrate before coating, the product surface is blown with abrasive materials, such as quartz sand or fine-grained corundum [2].
Эта технология обеспечивает придание поверхности заданной структуры шероховатости, необходимой для прочного сцепления напыляемого материала с поверхностью изделия. This technology provides the surface with the specified roughness structure necessary for strong adhesion of the sprayed material to the surface of the product.
Недостатком данного способа является высокая трудоемкость технологического процесса подготовки поверхности. Применение данного метода приводит к загрязнению рабочего участка используемыми материалами (песком, мелкозернистым корундом). Кроме того, после окончания процесса обработки необходимо произвести контроль подготовляемой поверхности и убедиться в однородности ее шероховатости, что увеличивает длительность технологического процесса. Также время между обработкой и нанесением покрытия должно быть по возможности минимальным, т. к. шероховатая основа, имея развитую поверхность, является активной. С увеличением этого промежутка времени ухудшается сцепление покрытия с основой. При такой обработке необходимо также обращать внимание, чтобы сжатый воздух не содержал влагу и особенно масло, так как присутствие в воздухе этих компонентов не обеспечивает надежной прочности сцепления покрытия. Кроме того, использование известного метода неудобно при массовом серийном изготовлении изделий сложных геометрических форм. Адгезионная прочность покрытия, полученного данным способом, как показала практика, недостаточна для изделий космического базирования (например, спутниковых антенн), эксплуатируемых в условиях большого перепада температур, что приводит к отслоению покрытия. The disadvantage of this method is the high complexity of the technological process of surface preparation. The application of this method leads to contamination of the working area with the materials used (sand, fine-grained corundum). In addition, after the end of the processing process, it is necessary to control the prepared surface and verify the uniformity of its roughness, which increases the duration of the process. Also, the time between processing and coating should be as minimal as possible, since a rough base, having a developed surface, is active. With an increase in this period of time, adhesion of the coating to the substrate deteriorates. With this treatment, you must also pay attention to the fact that the compressed air does not contain moisture and especially oil, since the presence of these components in the air does not provide reliable adhesion of the coating. In addition, the use of the known method is inconvenient in mass serial production of products of complex geometric shapes. The adhesion strength of the coating obtained by this method, as practice has shown, is insufficient for space-based products (for example, satellite dishes) operated in a wide temperature differential, which leads to delamination of the coating.
Задача предлагаемого изобретения - увеличение адгезионной прочности покрытия, сокращение длительности и упрощение технологического процесса, обеспечение безвредных условий труда, а также снижение затрат на изготовление изделия. The objective of the invention is to increase the adhesive strength of the coating, reducing the duration and simplifying the process, ensuring harmless working conditions, as well as reducing the cost of manufacturing the product.
Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из композиционных материалов, включающем сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, формование изделия отверждением связующего и нанесение на рабочую поверхность изделия металлического покрытия путем электродугового плазменного напыления в воздушной среде - подготовка поверхности изделия под нанесение покрытия производится путем введения в пакет из слоев армирующего материала технологического слоя из фильтровальной ткани, уложенного на рабочую поверхность изделия, и снятия его после формования изделия непосредственно перед напылением покрытия. This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing products from composite materials, including assembling the package by laying layers of a reinforcing material impregnated with a thermosetting binder, molding the product by curing the binder and applying a metal coating to the working surface of the product by electric arc plasma spraying in air, preparing the surface of the product under the coating is carried out by introducing into the package of layers of reinforcing material a technological layer of filters alnogo fabric laid on the working surface of the product, and removing it after molding the product immediately before spraying the coating.
Описание технологии изготовления образца, значение отдельных параметров будут приведены ниже. Здесь лишь отметим, что изготовление образцов заявляемым способом в сравнении с прототипом отличается технологической простотой. Кроме того, этот способ позволяет получать образцы любых габаритов и с любой сложностью геометрической формы изделия с повышенной адгезионной прочностью покрытия. Description of the manufacturing technology of the sample, the meaning of the individual parameters will be given below. Here we only note that the manufacture of samples by the claimed method in comparison with the prototype is distinguished by technological simplicity. In addition, this method allows to obtain samples of any size and with any complexity of the geometric shape of the product with increased adhesive strength of the coating.
Пример: Изготовление из углепластика изделия типа "Пластина со сложной геометрической формой поверхности с требуемой шероховатостью под нанесение металлического покрытия" заявляемым способом. Example: The manufacture of carbon fiber products of the type "Plate with a complex geometric shape of the surface with the required roughness for applying a metal coating" of the claimed method.
Сборку пакета осуществляют путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного связующим. The assembly of the package is carried out by laying layers of a reinforcing material impregnated with a binder.
В качестве материала применена углеродная лента ЛУ-П/0,1 ГОСТ 28006-88, ткань фильтровальная 3 ГОСТ 15978-93 (технологический слой). As a material, carbon tape LU-P / 0.1 GOST 28006-88, filter cloth 3 GOST 15978-93 (technological layer) were used.
Применяемое связующее - ФФЭ-70 ОСТ 92-0957-74, объемная доля которого в углепластике составляла 42%. The binder used is FFE-70 OST 92-0957-74, the volume fraction of which in carbon fiber is 42%.
Изготовление изделия осуществляется в следующей последовательности. The manufacture of the product is carried out in the following sequence.
На рабочей поверхности формы с нанесенной на нее и термообработанной смазкой К-21 ТУ 6-02-909-79 собирают пакет, состоящий из слоя ткани фильтровальной, восьми слоев углеленты, пропитанных связующим и сборных по схеме армирования 0', 90', 0', 90', 90', 0', 90', 0'. On the working surface of the mold coated with heat-treated grease K-21 TU 6-02-909-79, a package consisting of a layer of filter cloth, eight carbon layers impregnated with a binder and prefabricated according to the reinforcement scheme 0 ', 90', 0 'is assembled , 90 ', 90', 0 ', 90', 0 '.
На собранный пакет укладывают цулагу и производят укладку дренажного слоя (четыре слоя стеклоткани Э3-400 и слой металлической сетки) и установку вакуумного мешка. Далее осуществляется вакуумное формование углепластиковой пластины в печи полимеризации /термошкафе/ по следующему режиму:
- создают давление под вакуумным мешком (0,8÷0,95) кгс/см2;
- принимают температуру в печи до (150±5)oC в течение 4 ч;
- выдерживают изделие при температуре (150±5)oC в течение 1ч;
- поднимают температуру в печи до (160±5)oC со скоростью не более 0,3oС/мин;
- выдерживают изделие при температуре (160±5)oC в течение 2 ч;
- охлаждают изделие в печи со скоростью не более 2oС/мин.The tsulag is laid on the assembled bag and the drainage layer is laid (four layers of E3-400 fiberglass and a layer of metal mesh) and a vacuum bag is installed. Next, the vacuum molding of the carbon fiber plate is carried out in a polymerization furnace / oven / in the following mode:
- create pressure under a vacuum bag (0.8 ÷ 0.95) kgf / cm 2 ;
- take the temperature in the oven to (150 ± 5) o C for 4 hours;
- maintain the product at a temperature of (150 ± 5) o C for 1 h;
- raise the temperature in the furnace to (160 ± 5) o C with a speed of not more than 0.3 o C / min;
- maintain the product at a temperature of (160 ± 5) o C for 2 hours;
- cool the product in the furnace at a speed of not more than 2 o C / min.
После формования с рабочей стороны пластины удаляют слой фильтровальной ткани (технологический слой), тем самым подготавливая пластину к нанесению покрытия. After molding, a layer of filter cloth (technological layer) is removed from the working side of the plate, thereby preparing the plate for coating.
Затем на рабочую поверхность пластины напыляют слой алюминия при помощи установки электродугового напыления ARC SPREY 8830. Напыленное покрытие подвергается обработке (шлифовка, полировка) в соответствии с требованиями по шероховатости рабочей поверхности. Then, an aluminum layer is sprayed onto the working surface of the plate using an ARC SPREY 8830 electric arc spraying machine. The sprayed coating is processed (grinding, polishing) in accordance with the requirements for the roughness of the working surface.
Изготовленные предлагаемым способом изделия отличаются повышенной адгезионной прочностью покрытия (>90 кгс/см2).The products manufactured by the proposed method are characterized by increased adhesive strength of the coating (> 90 kgf / cm 2 ).
Заявляемый способ позволяет изготавливать изделия с заранее подготовленной поверхностью под нанесение покрытия, так как тиснение, оставляемое на поверхности после снятия ткани фильтровальной, образует однородную развитую шероховатую поверхность, которая повышает механическое сцепление наносимого покрытия с основой, то есть с увеличением шероховатости и однородности основы повышается адгезионная прочность покрытия. The inventive method allows the manufacture of products with a pre-prepared surface for coating, since the embossing left on the surface after removing the filter cloth forms a uniform, developed rough surface, which increases the mechanical adhesion of the coating to the substrate, that is, with an increase in the roughness and uniformity of the substrate, the adhesive coating strength.
В предлагаемом в заявке способе не требуется предварительной подготовки поверхности, а наличие требуемой шероховатости обеспечивается тиснением ткани фильтровальной после ее снятия. Снятие ткани фильтровальной не представляет особых трудностей и не требует больших затрат времени. In the method proposed in the application, preliminary surface preparation is not required, and the presence of the required roughness is ensured by the embossing of the filter cloth after its removal. Removing the filter cloth is not particularly difficult and does not require a lot of time.
Развитая шероховатая структура поверхности способствует повышению прочности сцепления напыленного покрытия с основой, вместе с тем не ухудшает шероховатости покрытия, так как толщина покрытия, получаемого методом электродугового (плазменного) напыления 0,12-0,15 мм, превышает величину рельефа рабочей поверхности (отпечатка структуры фильтровальной ткани), а при высоких требованиях к шероховатости рабочей поверхности изделия производится шлифование и полирование напыленного покрытия. The developed rough surface structure contributes to an increase in the adhesion strength of the sprayed coating to the base, but at the same time it does not worsen the roughness of the coating, since the thickness of the coating obtained by the method of electric arc (plasma) spraying 0.12-0.15 mm exceeds the relief of the working surface (print structure filter cloth), and with high demands on the roughness of the working surface of the product, grinding and polishing of the sprayed coating is performed.
Кроме того, учитывая, что толщина технологического слоя (ткани фильтровальной) соответствует толщине покрытия, наносимого методом электродугового (плазменного) напыления, при изготовлении изделий с высокими точностными требованиями к геометрическим параметрам рабочей поверхности возможно использование форм, предназначенных для изготовления изделий с металлизацией рабочей поверхности путем нанесения тонкопленочного покрытия (например, термовакуумного, ионно-плазменного напыления или гальванической металлизации) без дополнительной доработки формы, то есть появляется возможность перехода на более экономичный и простой способ металлизации изделия без дополнительных затрат. In addition, given that the thickness of the technological layer (filter cloth) corresponds to the thickness of the coating applied by the method of electric arc (plasma) spraying, in the manufacture of products with high precision requirements for the geometric parameters of the working surface, it is possible to use molds designed for the manufacture of products with metallization of the working surface by applying a thin film coating (for example, thermal vacuum, ion-plasma spraying or galvanic metallization) without additional th finalization of the form, that is, it becomes possible to switch to a more economical and simple way of metallizing the product without additional costs.
При подготовке поверхности изделий пескоструйной обработкой не достигается однородность шероховатости поверхности, что приводит к повышенному расходу напыляемого материала за счет низкого коэффициента осаждения материала покрытия на поверхность изделия, кроме того, нанесение покрытия необходимо производить сразу после подготовки поверхности. When preparing the surface of the products by sandblasting, the uniformity of the surface roughness is not achieved, which leads to an increased consumption of the sprayed material due to the low coefficient of deposition of the coating material on the surface of the product, in addition, the coating must be applied immediately after surface preparation.
Подготовка поверхности, производимая заявляемым способом, дает возможность наносить покрытие в любое время после снятия ткани фильтровальной, причем приформованная фильтровальная ткань до снятия предохраняет рабочую поверхность от попадания грязи, масла, воды. The surface preparation made by the claimed method makes it possible to apply the coating at any time after removing the filter cloth, and the preformed filter cloth prior to removal protects the working surface from dirt, oil, water.
Кроме того, используемая при изготовлении изделий ткань фильтровальная впитывает в себя часть выделяемого при формовании связующего, благодаря чему на кромках сформованных изделий отсутствуют наплывы связующего, что также исключают дополнительную зачистку шлифовальной шкуркой кромок изделия. Это позволяет исключить образование вредной для организма угольной пыли на рабочих участках и позволяет сократить длительность технологического процесса изготовления изделия. In addition, the filter fabric used in the manufacture of products absorbs part of the binder released during molding, due to which there are no binder sagging on the edges of the molded products, which also excludes additional grinding of the edges of the product by grinding sandpaper. This eliminates the formation of coal dust harmful to the body at work sites and reduces the duration of the manufacturing process of the product.
Заявленный способ позволяет изготавливать изделия сложных геометрических форм и больших габаритов. The claimed method allows to manufacture products of complex geometric shapes and large dimensions.
Способ экономичен по сравнению с известными, так как одна из самых основных операций - предварительная подготовка поверхности к нанесению покрытия - предельно упрощена. Себестоимость изделий, изготовленных указанным способом, ниже известных, так как не требуется приобретение пескоструйной установки, снижается расход материала наносимого покрытия, уменьшается трудоемкость изготовления изделия. Габариты изготавливаемого изделия определяются только величиной печи полимеризации (автоклава, термошкафа), но при этом, сравнивая с известными способами, технология изготовления таких изделий проще. Возможно использование связующих холодного отверждения (на воздухе) без термошкафа. В этом случае габариты изготавливаемого изделия практически не имеют ограничений. The method is economical in comparison with the known ones, since one of the most basic operations — preliminary preparation of the surface for coating — is extremely simplified. The cost of products manufactured by this method is lower than known, since it does not require the purchase of a sandblasting unit, the consumption of coating material is reduced, and the complexity of manufacturing the product is reduced. The dimensions of the manufactured product are determined only by the size of the polymerization furnace (autoclave, oven), but at the same time, comparing with known methods, the manufacturing technology of such products is simpler. It is possible to use cold curing binders (in air) without a heating cabinet. In this case, the dimensions of the manufactured product are practically unlimited.
Источники информации
1. Патент на изобретение RU 2166432 C2, B 32 B 15/14, 2001 г. - аналог.Sources of information
1. Patent for invention RU 2166432 C2, B 32 B 15/14, 2001 - analogue.
2. Хасуй А. Техника напыления. Пер с японского. - М.: Машиностроение, 1975, с. 38-49, 278-279 - прототип. 2. Hasui A. Spraying technique. Per from Japanese. - M.: Mechanical Engineering, 1975, p. 38-49, 278-279 - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121118A RU2201871C1 (en) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Method of making articles from composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121118A RU2201871C1 (en) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Method of making articles from composite materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2201871C1 true RU2201871C1 (en) | 2003-04-10 |
Family
ID=20252142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001121118A RU2201871C1 (en) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Method of making articles from composite materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201871C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600057C1 (en) * | 2015-07-01 | 2016-10-20 | Наби Магомедаминович Абдулов | Method of contact forming articles from composite material |
| RU2660863C2 (en) * | 2016-02-25 | 2018-07-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of manufacture of composite material articles with reflective coating |
| 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 |
-
2001
- 2001-07-26 RU RU2001121118A patent/RU2201871C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600057C1 (en) * | 2015-07-01 | 2016-10-20 | Наби Магомедаминович Абдулов | Method of contact forming articles from composite material |
| RU2660863C2 (en) * | 2016-02-25 | 2018-07-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of manufacture of composite material articles with reflective coating |
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2954423B2 (en) | Method of coating fiber-reinforced plastic body | |
| US4908046A (en) | Multilayer abrading tool and process | |
| US5022895A (en) | Multilayer abrading tool and process | |
| US6240639B1 (en) | Fluid metering roll and method of making the same | |
| CA2100724C (en) | Method of forming coatings by plasma spraying magnetic- cermet dielectric composite particles | |
| JPH10504495A (en) | Abrasive article having a diamond-like coating layer and method thereof | |
| WO2009077524A2 (en) | Method for producing highly mechanically demanded pieces and specially tools from low cost ceramics or polymers | |
| GB2143462A (en) | Method for bonding mouldings to sheets or shapes | |
| EP3285935B1 (en) | Method of producing thermally protected composite | |
| RU2201871C1 (en) | Method of making articles from composite materials | |
| CN100484360C (en) | Method for making infused composite material | |
| US5211991A (en) | Method of plasma spraying magnetic-cermet dielectric coatings | |
| JP4212669B2 (en) | Laminated body and method for producing the same | |
| EP0254827A2 (en) | A process of attaching a friction lining to a metal backing plate to produce brake lining | |
| US20180169909A1 (en) | Method of Making a Reinforced Friction Material | |
| RU2185965C1 (en) | Process of manufacture of articles from composite materials | |
| CN1091688A (en) | Grinding tool and manufacture method thereof | |
| CA1162467A (en) | Wear resistant composites | |
| US5246649A (en) | Method of coating composite material parts with a refractory and/or metallic product | |
| KR101793252B1 (en) | Metal-polymer complex and method for preparing the same | |
| JPH10226035A (en) | Film transferring, bonding and metallizing method | |
| RU2162033C2 (en) | Method for manufacture of products of composite materials | |
| EP0975436B1 (en) | Method for coating | |
| JPH01178442A (en) | Method for bonding fiber reinforced thermosetting resin molding | |
| RU2166432C2 (en) | Method for manufacture of products of composite materials |