RU2232681C2 - Method of manufacture of tubular members from composite materials with metallic coat on inner surface - Google Patents

Method of manufacture of tubular members from composite materials with metallic coat on inner surface Download PDF

Info

Publication number
RU2232681C2
RU2232681C2 RU2002113933/02A RU2002113933A RU2232681C2 RU 2232681 C2 RU2232681 C2 RU 2232681C2 RU 2002113933/02 A RU2002113933/02 A RU 2002113933/02A RU 2002113933 A RU2002113933 A RU 2002113933A RU 2232681 C2 RU2232681 C2 RU 2232681C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mandrel
manufacture
binder
coating
product
Prior art date
Application number
RU2002113933/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002113933A (en
Inventor
Ф.Ф. Урмансов (RU)
Ф.Ф. Урмансов
В.Е. Биткин (RU)
В.Е. Биткин
А.В. Денисов (RU)
А.В. Денисов
М.А. Владимирова (RU)
М.А. Владимирова
Original Assignee
Урмансов Фатхрахман Файзрахманович
Биткин Владимир Евгеньевич
Денисов Александр Владимирович
Владимирова Марина Анатольевна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Урмансов Фатхрахман Файзрахманович, Биткин Владимир Евгеньевич, Денисов Александр Владимирович, Владимирова Марина Анатольевна filed Critical Урмансов Фатхрахман Файзрахманович
Priority to RU2002113933/02A priority Critical patent/RU2232681C2/en
Publication of RU2002113933A publication Critical patent/RU2002113933A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2232681C2 publication Critical patent/RU2232681C2/en

Links

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

FIELD: radio industry and aerospace engineering; manufacture of waveguides.
SUBSTANCE: proposed method includes metallizing of inner surface by spraying metal on mandrel in air medium by electric arc method; layers of reinforcing material impregnated with thermo-reactive binder are wound on mandrel. Then binder is hardened.
EFFECT: enhanced adhesion strength of coat; facilitated procedure.
3 cl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области радиопромышленности и авиакосмической техники, в частности к производству трубчатых элементов с металлизированным покрытием внутренней поверхности, и может быть использовано при разработке и изготовлении слоистых изделий из композиционных материалов, например волноводов.The present invention relates to the field of radio industry and aerospace engineering, in particular to the production of tubular elements with a metallized coating of the inner surface, and can be used in the design and manufacture of layered products from composite materials, such as waveguides.

Известен способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы, заключающийся в том, что внутри трубы, установленной в вакуумной камере, натягивают проволоку и нагревают, пропуская через нее электрический ток, до температуры испарения, в результате чего на внутренней поверхности трубы осаждается металл, из которого состоит указанная проволока /1/.A known method of coating the inner surface of the pipe, which consists in the fact that inside the pipe installed in a vacuum chamber, the wire is pulled and heated by passing an electric current through it to an evaporation temperature, as a result of which the metal from which it consists is deposited the specified wire / 1 /.

Существенными недостатками данного способа являются низкая адгезия напыляемого металла и то, что данный способ не гарантирует исключение деформации и приваривания проволоки к внутренней поверхности трубы. Габариты изделия ограничены габаритами вакуумной камеры, установки для нанесения покрытия.Significant disadvantages of this method are the low adhesion of the sprayed metal and the fact that this method does not guarantee the exclusion of deformation and welding of the wire to the inner surface of the pipe. Product dimensions are limited by the dimensions of the vacuum chamber, the installation for coating.

Кроме того, данный способ подразумевает два этапа изготовления: формование трубы и последующее напыление на ее внутреннюю поверхность покрытия, что увеличивает длительность технологического процесса и требует наличия дополнительного спецоборудования (вакуумной камеры, электрической установки с электродами), что значительно повышает себестоимость изделия.In addition, this method involves two stages of manufacture: pipe forming and subsequent spraying on its inner coating surface, which increases the duration of the process and requires additional special equipment (a vacuum chamber, an electrical installation with electrodes), which significantly increases the cost of the product.

Наиболее близким к заявленному способу по технической сущности является способ изготовления труб из слоистого пластика, заключающийся в том, что на цилиндрический дорн, выполненный из материала с высоким коэффициентом теплового расширения и хорошими антиадгезионными свойствами, наматывают листовой препрег; нагревают, осуществляя отверждение и одновременно с этим за счет теплового расширения дорна увеличение внутреннего диаметра трубной заготовки, охлаждают, образуя зазор с наружной поверхности дорна, после чего удаляют дорн /2/.Closest to the claimed method in technical essence is a method of manufacturing pipes from laminated plastic, which consists in the fact that on a cylindrical mandrel made of a material with a high coefficient of thermal expansion and good release properties, a sheet prepreg is wound; heated by curing and at the same time due to the thermal expansion of the mandrel, the increase in the inner diameter of the tube stock is cooled, forming a gap from the outer surface of the mandrel, and then the mandrel is removed / 2 /.

Данный способ позволяет упростить технологию изготовления изделий за счет упрощения операции съема изделия с дорна, исключить применение специального оборудования при съеме изделия, что сокращает время изготовления труб из слоистого пластика и, следовательно, снижает производственные расходы.This method allows to simplify the manufacturing technology of products by simplifying the operation of removing the product from the mandrel, to exclude the use of special equipment when removing the product, which reduces the manufacturing time of pipes from laminated plastic and, therefore, reduces production costs.

Однако данный способ не предусматривает изготовления трубчатых элементов с металлическим покрытием внутренней поверхности, кроме того, не позволяет производить изготовление изделий из материала на связующем холодного отверждения.However, this method does not provide for the manufacture of tubular elements with a metal coating of the inner surface, in addition, it does not allow the manufacture of products from a material on a cold cure binder.

Задача предлагаемого изобретения - изготовление трубчатых элементов из КМ с металлическим покрытием внутренней поверхности больших и малых габаритов, например волноводов, увеличение адгезионной прочности покрытия, упрощение технологического процесса и уменьшение себестоимости изделия.The objective of the invention is the manufacture of tubular elements from CM with a metal coating of the inner surface of large and small dimensions, for example waveguides, increasing the adhesion strength of the coating, simplifying the process and reducing the cost of the product.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления трубчатых элементов из композиционных материалов, включающем сборку пакета путем намотки на дорн слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, отверждение связующего и металлизацию, металлизация проводится путем напыления в воздушной среде электродуговым методом на предварительно обработанный антиадгезивом дорн, с последующей намоткой пакета на напыленную поверхность, отверждением связующего и съемом изделия с дорна.This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing tubular elements from composite materials, including assembling the bag by winding layers of a reinforcing material impregnated with a thermosetting binder on the mandrel, curing the binder and metallization, metallization is carried out by spraying in an air medium by an electric arc method on a mandrel pre-treated with anti-adhesive, followed by winding the package on the sprayed surface, curing the binder and removing the product from the mandrel.

Для облегчения съема и предотвращения повреждения покрытия изделия при использовании связующего “холодного отверждения” (отверждение при нормальной температуре) дорн изготавливается из материала с высоким коэффициентом линейного термического расширения и внутренней полостью для помещения в нее жидкого азота для охлаждения дорна и создания тем самым зазора с внутренней поверхностью трубы.To facilitate removal and to prevent damage to the coating of the product when using a binder “cold cure” (curing at normal temperature), the mandrel is made of a material with a high coefficient of linear thermal expansion and an internal cavity for placing liquid nitrogen in it to cool the mandrel and thereby create a gap with the inner pipe surface.

Новыми существенными признаками заявляемого способа являются принцип изготовления трубчатого элемента из КМ с металлическим покрытием внутренней поверхности за один цикл, включающий в себя напыление слоя металла электродуговым методом в воздушной среде на дорн, покрытый антиадгезивом, с последующей намоткой пакета на напыленную поверхность и отверждением связующего.New significant features of the proposed method are the principle of manufacturing a tubular element from KM with a metal coating of the inner surface in one cycle, which includes spraying a metal layer by electric arc method in air on a mandrel coated with a release agent, followed by winding the bag on the sprayed surface and curing the binder.

Доказательством возможности получения положительного эффекта является экспериментальное изготовление опытных образцов изделий из композиционных материалов с металлизированным покрытием внутренней поверхности и сопоставление их с прототипом.The proof of the possibility of obtaining a positive effect is the experimental production of prototypes of products from composite materials with a metallized coating of the inner surface and comparing them with the prototype.

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, операции производства более рентабельны и могут быть автоматизированы для серийного и массового производства. Кроме того, этот способ позволяет получать образцы любых габаритов 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, production operations are more cost-effective and can be automated for serial and mass production. In addition, this method allows to obtain samples of any size with high adhesive strength of the coating.

Пример. Изготовление из углепластика изделия типа “Фрагмент волновода круглого сечения с металлическим покрытием внутренней поверхности” заявляемым способом.Example. The manufacture of carbon fiber products of the type “Fragment of a circular waveguide with a metal coating of the inner surface” of the claimed method.

Сборку пакета осуществляют путем намотки пропитанного связующим армирующего материала на металлизированный слой, нанесенный на предварительно отполированный и покрытый антиадгезивом дорн.The assembly of the package is carried out by winding the reinforcing material impregnated with a binder onto a metallized layer deposited on a mandrel pre-polished and coated with a release agent.

В качестве армирующего материала применена углеродная лента ЛУ-П/0,2 ГОСТ 28006-88, стеклоткань Э2-62 ГОСТ 19907-83 (1-й слой на металлизированное покрытие).As a reinforcing material used carbon tape LU-P / 0.2 GOST 28006-88, fiberglass E2-62 GOST 19907-83 (1st layer on a metallized coating).

Применяемое связующее - ЭНФБ ТУ 1-596-36-98, объемная доля которого в препреге (36-42)%.The binder used is ENFB TU 1-596-36-98, the volume fraction of which in the prepreg is (36-42)%.

Изготовление изделия осуществляется в следующей последовательности.The manufacture of the product is carried out in the following sequence.

На предварительно отполированную поверхность цилиндрического дорна наносят тонкий слой антиадгезионной смазки (MODELLACK MCP/TAGA).A thin coat of release agent (MODELLACK MCP / TAGA) is applied to the pre-polished surface of the cylindrical mandrel.

На подготовленную таким образом поверхность дорна равномерно наносят слой металла толщиной 0,08-0,09 мм, например цинка. Слои металла наносят при помощи установки электродугового напыления ARC SPRAY 8830 в воздухе.A layer of metal with a thickness of 0.08-0.09 mm, for example zinc, is uniformly applied to the surface of the mandrel thus prepared. Metal layers are applied using an ARC SPRAY 8830 electric arc spraying machine in air.

Далее на металлизированной поверхности дорна собирают пакет, состоящий из препрега ткани Э2-62 (первый слой) и слоев препрега углеленты, стянутых между собой через определенное количество слоев стеклонитью, собранных по схеме армирования: 5 слоев углеленты 0°, слой стеклонити 90°. После сборки пакет стягивается стеклонитью под определенным натяжением, тем самым создавая давление при формовании.Then, on the metallized surface of the mandrel, a package is assembled, consisting of fabric prepreg E2-62 (first layer) and layers of carbon prepreg, stretched together through a certain number of fiberglass layers, assembled according to the reinforcement scheme: 5 carbon fiber layers 0 °, glass fiber layer 90 °. After assembly, the bag is pulled together by a glass fiber under a certain tension, thereby creating pressure during molding.

Далее осуществляется формование изделия в термошкафе (печи полимеризации) при температуре (+165±5)°С в течение 7 часов.Next, the product is molded in a heating cabinet (polymerization furnace) at a temperature of (+ 165 ± 5) ° С for 7 hours.

Изготовленное заявленным способом изделие характеризуется следующими показателями:Made by the claimed method, the product is characterized by the following indicators:

- адгезионная прочность покрытия не менее 90 МПа;- adhesive strength of the coating is not less than 90 MPa;

- точность изготовления внутренней поверхности волновода ограничивается точностью изготовления оправки; ровная гладкая поверхность образца, являющаяся слепком с оправки.- the manufacturing accuracy of the inner surface of the waveguide is limited by the manufacturing accuracy of the mandrel; smooth smooth surface of the sample, which is a mold from the mandrel.

Изделие, изготовленное заявленным способом, не требует дополнительной механической обработки металлизированной поверхности, так как она является слепком с отполированной поверхности дорна. Адгезионная прочность покрытия значительно выше известных способов, так как напыленный на дорн металл имеет однородную развитую шероховатую структуру поверхности, которая повышает сцепление нанесенного покрытия со слоями пропитанного связующим армирующего материала.The product made by the claimed method does not require additional machining of the metallized surface, since it is a cast from the polished surface of the mandrel. The adhesive strength of the coating is much higher than the known methods, since the metal sprayed on the mandrel has a uniformly developed rough surface structure, which increases the adhesion of the applied coating to the layers of the binder-impregnated reinforcing material.

Предлагаемый в заявке способ экономичнее по сравнению с известным, так как одна из самых сложных операций - металлизация внутренней поверхности изделия упрощена (покрытие наносится электродуговым методом в воздухе с помощью известной высокопроизводительной установки) и не требует применения специального дорогостоящего оборудования, а изготовление изделия (формование и нанесение покрытия) производится за один цикл. Кроме того, заявленный способ позволяет изготавливать изделия с применением связующих “холодного” отверждения.The method proposed in the application is more economical in comparison with the known one, since one of the most complex operations - metallization of the inner surface of the product is simplified (coating is applied by the electric arc method in air using a known high-performance installation) and does not require the use of special expensive equipment, and the manufacture of the product (molding and coating) is carried out in one cycle. In addition, the claimed method allows to manufacture products using binders "cold" curing.

Себестоимость изделий, изготовленных указанным способом, ниже известных. Габариты изделия при напылении и сборке определяются только габаритами оправки и при этом по сравнению с известными способами технология изготовления таких изделий проще.The cost of products manufactured in this way, below known. The dimensions of the product during spraying and assembly are determined only by the dimensions of the mandrel, and in this case, compared with known methods, the manufacturing technology of such products is easier.

Источники информацииSources of information

1. Патент JP 5842267, С 23 С 13/02, 19.09.1983 - аналог.1. Patent JP 5842267, C 23 C 13/02, 09/19/1983 - analogue.

2. Патент JP 58160124, В 29 D 23/12, 22.09.1983 - прототип.2. Patent JP 58160124, B 29 D 23/12, 09/22/1983 - prototype.

Claims (3)

1. Способ изготовления изделия из композиционного материала, включающий сборку пакета путем намотки на дорн слоев армирующего материала, пропитанных термореактивным связующим, и формование отверждением связующего, отличающийся тем, что проводят металлизацию внутренней поверхности путем напыления металла в воздушной среде электродуговым методом на дорн с последующей намоткой пакета на напыленную поверхность и отверждением связующего.1. A method of manufacturing a product from a composite material, comprising assembling a bag by winding layers of a reinforcing material impregnated with a thermosetting binder on the mandrel, and molding by curing the binder, characterized in that the inner surface is metallized by spraying the metal in air using the electric arc method on the mandrel, followed by winding package on the sprayed surface and curing the binder. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на поверхность дорна перед напылением металла наносят слой антиадгезива.2. The method according to claim 1, characterized in that a layer of release agent is applied to the surface of the mandrel before spraying the metal. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют дорн из материала с высоким коэффициентом теплового расширения, имеющий внутреннюю полость для заполнения жидким азотом.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that they use a mandrel from a material with a high coefficient of thermal expansion, having an internal cavity for filling with liquid nitrogen.
RU2002113933/02A 2002-05-28 2002-05-28 Method of manufacture of tubular members from composite materials with metallic coat on inner surface RU2232681C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002113933/02A RU2232681C2 (en) 2002-05-28 2002-05-28 Method of manufacture of tubular members from composite materials with metallic coat on inner surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002113933/02A RU2232681C2 (en) 2002-05-28 2002-05-28 Method of manufacture of tubular members from composite materials with metallic coat on inner surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002113933A RU2002113933A (en) 2004-02-20
RU2232681C2 true RU2232681C2 (en) 2004-07-20

Family

ID=33412496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002113933/02A RU2232681C2 (en) 2002-05-28 2002-05-28 Method of manufacture of tubular members from composite materials with metallic coat on inner surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2232681C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2502600C1 (en) * 2012-06-19 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Method of producing hollow articles from polymer composites
RU2699120C1 (en) * 2018-08-17 2019-09-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of producing hybrid composite materials with an electrically conductive coating
RU2814098C1 (en) * 2023-05-23 2024-02-22 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method for manufacturing tubular elements from composite materials with metal coating on inner surface and waveguide made by this method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2502600C1 (en) * 2012-06-19 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Method of producing hollow articles from polymer composites
RU2699120C1 (en) * 2018-08-17 2019-09-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of producing hybrid composite materials with an electrically conductive coating
RU2814098C1 (en) * 2023-05-23 2024-02-22 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method for manufacturing tubular elements from composite materials with metal coating on inner surface and waveguide made by this method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002113933A (en) 2004-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5489410A (en) Molding thermoplastic materials for producing textured articles
US4615933A (en) Radome structure and method of manufacture thereof
US3966523A (en) Method of making filament reinforced composite rings from plural flat filamentary spiral layers
JP6250828B2 (en) Method of manufacturing composite part and composite part
WO2008152103A4 (en) Method for producing fuselage cell sections for aircraft with composite fibre materials, and a device
US10999960B2 (en) Electromagnetic wave shielding material using perforated metal thin plate and method of manufacturing same
CN107932931A (en) A kind of efficient carbon fiber cladding process of large area
CN101752044A (en) Core rod of ultra-high-voltage post composite insulator and manufacturing method thereof
RU2010131478A (en) METHOD FOR PRODUCING PARTS WITH INSERT FROM COMPOSITE MATERIAL WITH METAL MATRIX
US20220251698A1 (en) Composite material
JP2016508459A (en) Injection mold for producing rotating parts, especially gas turbine casings, made of composite material with external flange
US5676896A (en) Process for the production of molded article with sealed pattern
RU2232681C2 (en) Method of manufacture of tubular members from composite materials with metallic coat on inner surface
JPH0361783A (en) Tube of compound material with fibrous thermoplastic coating and method of manufacturing the same
JP2008518813A (en) Molding process and products
RU2262551C2 (en) Method of manufacture of hollow articles of intricate form from composite materials with metal coat on internal surface
GB1492666A (en) Process for the production of composites comprising filaments embedded in a metal matrix
RU2814098C1 (en) Method for manufacturing tubular elements from composite materials with metal coating on inner surface and waveguide made by this method
RU2162033C2 (en) Method for manufacture of products of composite materials
RU2458791C2 (en) Method and tooling for production of hollow axially-symmetric shells (shell of revolution) from composite polymer materials
CN114147991A (en) Connecting ring forming and bonding method
WO1996007533A1 (en) Method of making composite product of tubular structure using clamshell mold
US3364089A (en) Method of making a ceramic-plastics composite material
JPH0147761B2 (en)
JPH06182790A (en) Method of forming composite material

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050529