RU2262551C2 - Method of manufacture of hollow articles of intricate form from composite materials with metal coat on internal surface - Google Patents

Method of manufacture of hollow articles of intricate form from composite materials with metal coat on internal surface Download PDF

Info

Publication number
RU2262551C2
RU2262551C2 RU2002119918/02A RU2002119918A RU2262551C2 RU 2262551 C2 RU2262551 C2 RU 2262551C2 RU 2002119918/02 A RU2002119918/02 A RU 2002119918/02A RU 2002119918 A RU2002119918 A RU 2002119918A RU 2262551 C2 RU2262551 C2 RU 2262551C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mandrel
binder
manufacture
coating
product
Prior art date
Application number
RU2002119918/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002119918A (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 RU2002119918/02A priority Critical patent/RU2262551C2/en
Publication of RU2002119918A publication Critical patent/RU2002119918A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2262551C2 publication Critical patent/RU2262551C2/en

Links

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

FIELD: radio industry and aerospace engineering.
SUBSTANCE: proposed method includes application of metal coat on mandrel made from material whose melting point is above hardening temperature of binder but is below heat-resistance temperature of composite material. Then, layers of reinforcing material impregnated with thermoactive binder are wound on dusted surface of mandrel, binder is formed by hardening and mandrel is molten out of interior of article.
EFFECT: facilitated procedure of manufacture; low cost; possibility of obtaining smooth coat on inner surfaces of articles.
3 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области радиопромышленности и авиакосмической техники, в частности к производству трубчатых элементов сложной формы 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 of complex shape with a metallized coating of the inner surface, and can be used in the development and manufacture of layered products from composite materials, for example, 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 исключения 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, при изготовлении изделий сложной конфигурации, не позволяющей протянуть металлическую проволоку внутри изделия, не касаясь его стенок, применение данного способа невозможно.In addition, in the manufacture of products of complex configuration that does not allow to stretch a metal wire inside the product without touching its walls, the application of this method is impossible.

Также 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.Also, 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 полых слоистых изделий различной конфигурации методом намотки, заключающийся в том, что на оправку, выполненную из легкоплавкого материала, наматывают препрег, нагревают, осуществляя отверждение, и расплавляют оправку с целью ее удаления из изделия [2].Closest to the claimed method in technical essence is a method for manufacturing hollow layered products of various configurations by winding, which consists in the fact that a prepreg is wound on a mandrel made of fusible material, heated, curing, and the mandrel is melted to remove it from the product [ 2].

Данный способ позволяет производить изготовление изделий сложных геометрических форм и упростить технологию изготовления изделий за счет упрощения операции съема изделия с оправки, исключить применение специального оборудования при съеме изделия, что сокращает время изготовления полых изделий из слоистого пластика и, следовательно, снижает производственные расходы.This method allows the manufacture of products of complex geometric shapes and 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 hollow products from laminated plastic and, therefore, reduces production costs.

Однако данный способ не предусматривает изготовления трубчатых элементов с металлическим покрытием внутренней поверхности.However, this method does not provide for the manufacture of tubular elements with a metal coating of the inner surface.

Задача предлагаемого изобретения - изготовление полых изделий сложных геометрических форм из КМ с металлическим покрытием внутренней поверхности, например, волноводов, увеличение адгезионной прочности покрытия, упрощение технологического процесса изготовления и контроля качества изделия, уменьшение себестоимости изделия.The objective of the invention is the manufacture of hollow products of complex geometric shapes from CM with a metal coating of the inner surface, for example, waveguides, increasing the adhesive strength of the coating, simplifying the manufacturing process and controlling the quality of the product, reducing the cost of the product.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления полых изделий из композиционных материалов, включающем сборку пакета путем намотки на оправку слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, отверждение связующего и металлизацию, металлизация проводится путем напыления в воздушной среде электродуговым методом на оправку из легкоплавкого металла с последующей намоткой пакета на металлизированную поверхность, отверждением связующего и выплавлением оправки из полости изделия.This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing hollow articles from composite materials, which includes assembling the package 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 environment by an electric arc method on a low-melting metal mandrel with subsequent winding of the package on a metallized surface, curing the binder and smelting the mandrel from the cavity of the product.

При изготовлении изделий, имеющих очень сложную форму внутренней поверхности, затрудняющую равномерное нанесение покрытия методом электродугового напыления из-за имеющихся поднутрений и сложных переходов поверхностей, нанесение покрытия на оправку производят методом химико-гальванической металлизации.In the manufacture of products having a very complex shape of the inner surface, which makes it difficult to uniformly apply the coating by electric arc spraying due to existing undercuts and complex transitions of surfaces, the coating on the mandrel is made by the method of chemical galvanic metallization.

Данный метод, хотя и имеет большую трудоемкость, себестоимость и меньшую адгезионную прочность покрытия по сравнению с вышеописанным, позволяет получать равномерное металлизированное покрытие на внутренних поверхностях изделий любой сложности формы и превосходит данные показатели известных способов.This method, although it has a greater complexity, cost and lower adhesive strength of the coating compared to the above, allows you to get a uniform metallized coating on the inner surfaces of products of any complexity of shape and exceeds these indicators of known methods.

Оправка выполняется из материала, имеющего температуру плавления выше температуры отверждения связующего, но ниже температуры стойкости композиционного материала.The mandrel is made of a material having a melting point higher than the curing temperature of the binder, but lower than the temperature resistance of the composite material.

Новыми существенными признаками заявляемого способа является принцип изготовления полых изделий из КМ сложной геометрической формы с металлическим покрытием внутренней поверхности за один цикл.New significant features of the proposed method is the principle of manufacturing hollow products from KM of complex geometric shape with a metal coating of the inner surface in one cycle.

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 и конфигурации 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 you to get samples of any size and configuration with increased adhesive strength of the coating.

Пример. Изготовление из углепластика изделия типа «Волновод криволинейной формы круглого сечения с металлическим покрытием внутренней поверхности» заявляемым способом.Example. The manufacture of carbon fiber products of the type "waveguide curvilinear circular shape 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 отполированную оправку.The assembly of the package is carried out by winding the binder-impregnated reinforcing material onto a metallized layer deposited on a pre-polished mandrel.

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 - 5-211-Б, объемная доля которого в препреге (36÷42)%.The binder used is 5-211-B, the volume fraction of which in the prepreg is (36 ÷ 42)%.

Изготовление изделия осуществляется в следующей последовательности (этапы изготовления представлены на чертеже).The manufacture of the product is carried out in the following sequence (the manufacturing steps are presented in the drawing).

На предварительно отполированную поверхность оправки (1), изготовленной из легкоплавкого сплава МСР 137, с температурой плавления 137°С, равномерно наносят слой металла (2) толщиной 0,08÷0,09 мм, например алюминия. Слои металла наносят при помощи установки электродугового напыления (3) ARC SPRAY 8830 в воздухе.On a pre-polished surface of the mandrel (1), made of low-melting alloy MCP 137, with a melting point of 137 ° C, a metal layer (2) with a thickness of 0.08 ÷ 0.09 mm, for example aluminum, is uniformly applied. The metal layers are deposited using an ARC SPRAY 8830 electric arc spraying machine (3) in air.

Далее на металлизированной поверхности оправки собирают пакет (4), 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.Next, on the metallized surface of the mandrel, a packet (4) is assembled, consisting of fabric prepreg E2-62 (first layer) and carbon prepreg layers, pulled together through a certain number of fiberglass layers, assembled according to the reinforcement scheme: 5 carbon fiber layers 0 °, fiberglass 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 (+125±5)°С в течение 4-х часов. Затем изделие нагревают до 137°С, не вынимая из термошкафа (печи полимеризации), для выплавления оправки из изделия. После чего изделие охлаждают.Next, the product is molded in a heating cabinet (polymerization furnace) at a temperature of (+ 125 ± 5) ° С for 4 hours. Then the product is heated to 137 ° C, without removing from the oven (polymerization furnace), to melt the mandrel from the product. After which the product is cooled.

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;

- геометрическая форма внутренней поверхности изделия полностью повторяет форму оправки.- the geometric shape of the inner surface of the product completely repeats the shape of the mandrel.

Изделие, изготовленное заявленным способом, не требует дополнительной механической обработки металлизированной поверхности, так как она является слепком с отполированной поверхности оправки. Адгезнонная прочность покрытия значительно выше известных способов, так как нанесенный на оправку металл имеет однородную развитую шероховатую структуру поверхности, обращенной к слоям пропитанного связующим армирующего материала, укладываемого на напыленную поверхность оправки.The product made by the claimed method does not require additional machining of the metallized surface, since it is an impression from the polished surface of the mandrel. The adhesive strength of the coating is much higher than the known methods, since the metal deposited on the mandrel has a uniformly developed rough surface structure facing the layers of a binder-impregnated reinforcing material laid on the sprayed surface of the mandrel.

Предлагаемый в заявке способ экономичнее по сравнению с известным, так как одна из самых сложных операций - металлизация внутренней поверхности изделия сложной геометрической формы - значительно упрощена и не требует применения специального дорогостоящего оборудования, а изготовление изделия (формование, нанесение покрытия и удаление оправки) производится за один цикл. Материал оправки, выплавляемый из полости изделия, используется для отливки новых оправок.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 internal surface of an item with a complex geometric shape — is significantly simplified and does not require the use of special expensive equipment, and the manufacture of the product (molding, coating and mandrel removal) is performed one cycle. The mandrel material smelted from the cavity of the product is used for casting new mandrels.

Применение предлагаемого способа позволяет производить контроль качества покрытия (сплошность, разнотолщинность, отсутствие включений и т.д.) и выявлять дефекты на начальной стадии изготовления изделий - стадии нанесения покрытия на оправку в отличие от известного способа, где контроль качества покрытия возможен только на готовом изделии, и в случае несоответствия покрытия предъявляемым к нему требованиям бракуется все изделие. Кроме того, контроль покрытия внутренней поверхности изделия сложной формы достаточно сложен и требует применения специального оборудования, оснастки и инструмента в отличие от предлагаемого способа изготовления изделий, где процесс контроля значительно упрощен, т.к. контролируемое покрытие легко доступно. Данные преимущества особо ощутимы при изготовлении изделий с повышенными требованиями к покрытию, например волноводов.The application of the proposed method allows to control the quality of the coating (continuity, thickness, lack of inclusions, etc.) and identify defects at the initial stage of manufacturing products - the stage of coating the mandrel, in contrast to the known method, where quality control of the coating is possible only on the finished product , and if the coating does not meet the requirements for it, the entire product will be rejected. In addition, the control of coating the inner surface of a product of complex shape is quite complicated and requires the use of special equipment, equipment and tools, in contrast to the proposed method of manufacturing products, where the control process is greatly simplified, because controlled coverage is easily accessible. These advantages are especially noticeable in the manufacture of products with increased coating requirements, such as waveguides.

Себестоимость изделий, изготовленных указанным способом, ниже известных, а габариты и конфигурация изделий при напылении и сборке определяются только габаритами и конфигурацией оправки, и при этом по сравнению с известными способами технология изготовления таких изделий проще.The cost of products manufactured by this method is lower than known, and the dimensions and configuration of products during spraying and assembly are determined only by the dimensions and configuration of the mandrel, and compared to known methods, the manufacturing technology of such products is simpler.

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. Калинчев В.А., Макаров М.С. Намотанные стеклопластики. - М.: Химия, 1986, стр.178-187 - прототип.2. Kalinchev V.A., Makarov M.S. Wound fiberglass. - M .: Chemistry, 1986, pp. 178-187 - prototype.

3. Определение соответствия технических решений критерию «существенные отличия» - Вопросы изобретательства, 1984 г., №4.3. Determining the conformity of technical solutions to the criterion of "significant differences" - Inventions, 1984, No. 4.

4. Патентный закон Российской Федерации, 1992 г., №3517-1.4. Patent Law of the Russian Federation, 1992, No. 3517-1.

Claims (3)

1. Способ изготовления полых изделий сложной формы из композиционных материалов с металлизированной внутренней поверхностью, включающий сборку пакета путем намотки слоев армирующего материала, пропитанных термоактивным связующим, на оправку, выполненную из материала, имеющего температуру плавления выше температуры отверждения связующего, но ниже температуры термостойкости композиционного материала, металлизацию, формирование отверждением связующего и удаление оправки, отличающийся тем, что металлизацию внутренней поверхности изделия производят путем нанесения металлического покрытия на оправку с последующими намоткой пакета на напыленную поверхность, отверждением связующего и выплавлением оправки из внутренней полости изделия.1. A method of manufacturing hollow articles of complex shape from composite materials with a metallized inner surface, comprising assembling a bag by winding layers of a reinforcing material impregnated with a thermosetting binder, on a mandrel made of a material having a melting point above the curing temperature of the binder, but below the temperature resistance of the composite material , metallization, the formation of a curing binder and removal of the mandrel, characterized in that the metallization of the inner surface of the ed Helium is produced by applying a metal coating to the mandrel, followed by winding the bag onto the sprayed surface, curing the binder, and melting the mandrel from the inner cavity of the product. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на поверхность плавкой оправки наносят слой металла методом электродугового напыления на воздухе.2. The method according to claim 1, characterized in that a metal layer is applied to the surface of the fusible mandrel by electric arc spraying in air. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на поверхность плавкой оправки наносят слой металла методом химико-гальванической металлизации.3. The method according to claim 1, characterized in that a metal layer is applied to the surface of the fusible mandrel by the method of chemical-galvanic metallization.
RU2002119918/02A 2002-07-22 2002-07-22 Method of manufacture of hollow articles of intricate form from composite materials with metal coat on internal surface RU2262551C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002119918/02A RU2262551C2 (en) 2002-07-22 2002-07-22 Method of manufacture of hollow articles of intricate form from composite materials with metal coat on internal surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002119918/02A RU2262551C2 (en) 2002-07-22 2002-07-22 Method of manufacture of hollow articles of intricate form from composite materials with metal coat on internal surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002119918A RU2002119918A (en) 2004-02-27
RU2262551C2 true RU2262551C2 (en) 2005-10-20

Family

ID=35863253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002119918/02A RU2262551C2 (en) 2002-07-22 2002-07-22 Method of manufacture of hollow articles of intricate form from composite materials with metal coat on internal surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2262551C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736762C2 (en) * 2016-04-12 2020-11-19 Зе Боинг Компани Support devices for composite parts

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КАЛИНИЧЕВ В.А. и др. «Намотанные стеклопластики», М., Химия, 1986, с.178-187. *
Н.В.КАТЦ и др. «Электрометаллизация», Сельхозгиз, 1953, с.12, 148-149. А.КРАЙНЕВ «Механика машин», фундаментальный словарь, М., Машиностроение, 2000, с.502-503. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736762C2 (en) * 2016-04-12 2020-11-19 Зе Боинг Компани Support devices for composite parts

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002119918A (en) 2004-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5489410A (en) Molding thermoplastic materials for producing textured articles
KR950005714B1 (en) Multilayered mold structure
EP2400042A1 (en) Metal-and-resin composite and method for making same
JP2017507807A (en) Method of manufacturing composite part and composite part
JPH0628868B2 (en) Method for forming a resin-rich surface layer on a composite thermoplastic material
CA2763279A1 (en) Method for bonding plastic mold member onto metal housing
AU2008337558A1 (en) Method for producing highly mechanically demanded pieces and specially tools from low cost ceramics or polymers
CN109423609B (en) Method for manufacturing composite material with carbon fiber core plated with alloy film
WO2014096822A1 (en) Manufacture of hollow parts
RU2262551C2 (en) Method of manufacture of hollow articles of intricate form from composite materials with metal coat on internal surface
JP2826553B2 (en) Decorative molding method and apparatus
US20240066644A1 (en) Method of designing and producing fiber-reinforced polymer pistons
CN100484360C (en) Method for making infused composite material
JPH07164462A (en) Extruded impregnated article having metal surface and its production
RU2232681C2 (en) Method of manufacture of tubular members from composite materials with metallic coat on inner surface
CN111411330B (en) Method for manufacturing lithium target assembly
JP2008518813A (en) Molding process and products
CN102605379B (en) Preparation method of ultrathin/nanometer crystal gradient coating
RU2758702C1 (en) Method for fusing polymer and metal surfaces, producing a combined structural material of multipurpose application
WO2010008599A1 (en) Improved method of applying powder coatings as an in-mold coating on composite molds or composite tools
KR100773307B1 (en) Preform for manufacturing a material having a plurality of voids and method of making the same
RU2185965C1 (en) Process of manufacture of articles from composite materials
EP2777908B1 (en) Tool for implementing a composite material
EP3909738A1 (en) Method for producing an insulator for gas insulated switchgear and insulator for gas insulated switchgear
US20210323214A1 (en) Blow molding method and apparatus

Legal Events

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

Effective date: 20060723