RU2267404C2 - Method of manufacture of a pleated filler out of composite materials for production of sandwich panels - Google Patents

Method of manufacture of a pleated filler out of composite materials for production of sandwich panels Download PDF

Info

Publication number
RU2267404C2
RU2267404C2 RU2004106568/12A RU2004106568A RU2267404C2 RU 2267404 C2 RU2267404 C2 RU 2267404C2 RU 2004106568/12 A RU2004106568/12 A RU 2004106568/12A RU 2004106568 A RU2004106568 A RU 2004106568A RU 2267404 C2 RU2267404 C2 RU 2267404C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filler
sections
production
prepreg
curing
Prior art date
Application number
RU2004106568/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004106568A (en
Inventor
Ильдус Мухаметгалеевич Закиров (RU)
Ильдус Мухаметгалеевич Закиров
Александр Владимирович Никитин (RU)
Александр Владимирович Никитин
Ниаз Ирекович Акишев (RU)
Ниаз Ирекович Акишев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Казанский научно-исследовательский институт авиационной технологии"
"Аэрбас"
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 Открытое акционерное общество "Казанский научно-исследовательский институт авиационной технологии", "Аэрбас" filed Critical Открытое акционерное общество "Казанский научно-исследовательский институт авиационной технологии"
Priority to RU2004106568/12A priority Critical patent/RU2267404C2/en
Publication of RU2004106568A publication Critical patent/RU2004106568A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2267404C2 publication Critical patent/RU2267404C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

FIELD: construction industry; methods of manufacture of a pleated filler out of composite materials for production of sandwich panels.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to production of the channeled constructions with the pleated filler made out of composite materials. The method includes a laying of a planar sheet of a reinforcing material billet, its impregnation with a binding substance, production of a prepreg, curing of the binding substance in the process of the hot pressing with production of a planar billet - semi-finished product in the form of a combination of the relatively rigid sections, having the shape of sides of the pleated filler and separated from each other by some space. After that follows a form-shaping of the billet- semi-finished product by bending with production of a relief form of the pleated filler with the necessary geometric parameters, and the final curing of the whole applied binding substance. The reinforcing material is impregnated over the whole surface of the billet. A heat feeding for the binding substance heat setting in the produced prepreg conduct only within the limits of the above indicated sections. Along the bands of the prepreg between these sections create conditions retarding the process of the curing. The given engineering solution raises efficiency of the process.
EFFECT: the invention ensures an increased efficiency of the process.
2 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к технологии изготовления гофрированных конструкций из слоистых композиционных материалов.The invention relates to the manufacturing technology of corrugated structures from layered composite materials.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известен способ изготовления изделий из слоистого композиционного материала, заключающийся в укладке пропитанного связующим листа ткани (препрега) на формозадающую оправку, герметизации с помощью вакуумного мешка и формовании изделия под действием атмосферного давления (Крысин В.Н., Крысин М.В. Технологические процессы формования, намотки и склеивания конструкций. - М.: Машиностроение, 1989. - 240 с., с.118-125, ISBN 5-217-00533-5).There is a known method of manufacturing products from a layered composite material, which consists in laying a fabric impregnated with a binder sheet (prepreg) on a molding mandrel, sealing with a vacuum bag and molding the product under atmospheric pressure (Krysin V.N., Krysin M.V. Technological processes of molding , winding and gluing structures. - M.: Mechanical Engineering, 1989. - 240 p., s.118-125, ISBN 5-217-00533-5).

Недостатком указанного способа является низкая производительность, связанная с высокой трудоемкостью укладки листа препрега в форму со сложным рельефом, невозможность его практической реализации при относительно густом рельефе складчатой структуры заполнителя, а также высокая стоимость рельефной оснастки.The disadvantage of this method is the low productivity associated with the high complexity of laying the prepreg sheet in the form with a complex relief, the impossibility of its practical implementation with a relatively dense relief of the folded structure of the filler, as well as the high cost of the relief tooling.

Известен способ формования гофрированного заполнителя с помощью трансформируемых оправок. Способ состоит в том, что композиционный материал в виде препрега укладывается на плоскую поверхность оснастки, которая затем трансформируется в складчатую конструкцию с требуемыми геометрическими параметрами рельефа, после чего происходит формование. Для этого с целью получения высоких технических характеристик данное устройство с изделием помещается в автоклав, где реализуются необходимые технологические режимы (давление до 0,6-0,8 МПа и температура до 200°С) (В.И.Халиулин. Технологические схемы изготовления многослойных конструкций. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 1999. - 168 с., с.149-155, ISBN 5-7579-0295-7).A known method of molding corrugated aggregate using transformable mandrels. The method consists in the fact that the composite material in the form of a prepreg is laid on the flat surface of the snap, which is then transformed into a folded structure with the required geometric parameters of the relief, after which molding is performed. To do this, in order to obtain high technical characteristics, this device with the product is placed in an autoclave, where the necessary technological conditions are implemented (pressure up to 0.6-0.8 MPa and temperature up to 200 ° C) (V.I. Khaliulin. Technological schemes for manufacturing multilayer constructions .-- Kazan: Publishing House of Kazan State Technical University, 1999 .-- 168 p., pp. 149-155, ISBN 5-7579-0295-7).

Недостатком данного способа является необходимость подвергать воздействию высоких температуры и давления формообразующую оснастку, что существенно снижает ее технический ресурс.The disadvantage of this method is the need to expose high temperature and pressure forming equipment, which significantly reduces its technical resource.

Известен способ изготовления изделий из слоистого композиционного материала, заключающийся в том, что на первом этапе осуществляется дискретное нанесение связующего на предварительно размеченный плоский лист ткани по участкам, соответствующим боковым граням заполнителя складчатого типа с получением полосок непропитанной ткани по линиям соединения этих граней. На втором этапе пропитанная таким образом ткань в плоском состоянии помещается между обогреваемыми плитами пресса, после чего при определенных температуре и давлении производится отверждение связующего. На третьем этапе развертка выводится из плоского состояния складыванием изгибом по непропитанным полоскам ткани. Для придания заполнителю жесткости непропитанные полоски пропитываются связующим с последующим его отверждением (Патент РФ №2057647 С1 МПК6 В 29 D 9/00. Способ изготовления заполнителя из композиционного материала. Бюл. №10, 10.04.96). Данный способ принят за прототип.A known method of manufacturing products from a layered composite material, which consists in the fact that the first step is the discrete deposition of a binder on a pre-marked flat sheet of fabric in areas corresponding to the side faces of the folded type filler to obtain strips of non-impregnated fabric along the connection lines of these faces. At the second stage, the fabric so impregnated in a flat state is placed between the heated press plates, after which the binder is cured at a certain temperature and pressure. At the third stage, the scan is removed from a flat state by folding by bending along the non-saturated strips of fabric. To impart rigidity to the aggregate, the non-impregnated strips are impregnated with a binder followed by its curing (RF Patent No. 2057647 C1 IPC 6 V 29 D 9/00. A method of manufacturing an aggregate from composite material. Bull. No. 10, 04/10/96). This method is adopted as a prototype.

Недостатками указанного способа являются отсутствие технологической возможности исполнения его первого этапа при использовании тонких тканей. Толщина тканей, применяемых в производстве композиционных изделий составляет 0,1-0,2 мм. Для получения высокой точности геометрических параметров рельефа ширина полосок непропитанной ткани по линиям соединения боковых граней заполнителя должна составлять при этом 0,2-0,4 мм.The disadvantages of this method are the lack of technological feasibility of its first stage when using thin fabrics. The thickness of the fabrics used in the manufacture of composite products is 0.1-0.2 mm. To obtain high accuracy of the geometric parameters of the relief, the width of the strips of the non-impregnated fabric along the connection lines of the side faces of the filler should be 0.2-0.4 mm.

Поскольку материал армирующего основания препрега (стекло-, угле-, органоткань) имеет капиллярно-пористую структуру, то при нанесении связующего на участки, соответствующие боковым граням складчатой конструкции, возможно его проникновение в зоны линий сгиба. В этом случае на следующем этапе (этапе формования) при подведении к заготовке тепла будет происходить активное отверждение связующего и в этих зонах, что лишит заготовку подвижности на линиях сгиба и затруднит процесс трансформирования плоской заготовки в объемную конструкцию.Since the material of the reinforcing base of the prepreg (glass-, carbon-, organo-fabric) has a capillary-porous structure, when a binder is applied to the areas corresponding to the lateral faces of the folded structure, it can penetrate into the zones of the fold lines. In this case, at the next stage (molding stage), when the heat is supplied to the billet, curing of the binder will also occur in these zones, which will deprive the billet of mobility on the bend lines and complicate the process of transforming a flat billet into a three-dimensional structure.

Так как пропитанная связующим ткань является нежестким телом, то при ее укладке на плите пресса для дальнейшего формования требуется обеспечение высокой точности соответствия реальных размеров граней и линий сгиба параметрам идеальной развертки заполнителя и соответственно - параметрам заполнителя в рельефном состоянии. Это условие трудно выполнимо и требует наличия специальной оснастки и дополнительных трудозатрат. Перекос же ткани в любом направлении с нанесенным на нее рисунком граней, пропитанных связующим составом и непропитанных линий сгиба, приводит к искажению геометрических параметров структуры складчатого заполнителя.Since the fabric impregnated with the binder is a non-rigid body, when it is laid on a press plate for further molding, it is necessary to ensure high accuracy of the actual dimensions of the faces and bending lines to the parameters of the ideal sweep of the filler and, accordingly, to the parameters of the filler in a raised state. This condition is difficult to fulfill and requires special equipment and additional labor costs. Skewing of the fabric in any direction with a pattern of faces impregnated on it, impregnated with a binder composition and non-impregnated fold lines, leads to a distortion of the geometric parameters of the structure of the folded filler.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей данного изобретения является обеспечение возможности применения готового препрега в качестве заготовки-полуфабриката и улучшение условий складывания плоской заготовки в объемную рельефную конструкцию.The objective of the invention is to provide the possibility of using the finished prepreg as a prefabricated semi-finished product and to improve the conditions for folding a flat preform into a three-dimensional embossed structure.

Техническим результатом, достигаемым при использовании данного изобретения, является повышение производительности процесса изготовления заполнителя из композиционного материала за счет использования в качестве его заготовки готового препрега и сокращения тем самым количества операций, а также повышение качества изготовления путем повышения точности формообразования.The technical result achieved by using this invention is to increase the productivity of the process of manufacturing aggregate from composite material by using the finished prepreg as its preform and thereby reduce the number of operations, as well as improving the quality of manufacturing by increasing the accuracy of shaping.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления из композитов складчатого заполнителя для многослойных панелей, включающем укладку заготовки из армирующего материала, ее пропитку связующим с получением препрега, отверждение связующего в процессе горячего прессования с получением плоской заготовки-полуфабриката в виде совокупности относительно жестких участков, имеющих форму граней заполнителя и отделенных один от другого на некоторое расстояние, последующее деформирование заготовки-полуфабриката с получением рельефа заполнителя с требуемыми геометрическими параметрами и окончательное отверждение всего нанесенного связующего, при этом армирующий материал пропитывают связующим по всей поверхности заготовки, подвод тепла для отверждения связующего в полученном препреге осуществляют только в пределах упомянутых участков, а по полосам препрега между этими участками создают условия, замедляющие процесс отверждения. Кроме того, ширину полос между относительно жесткими участками обеспечивают равной не менее двум величинам радиуса изгиба материала заготовки на этих участках.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of manufacturing folded aggregate for composites from composite materials, comprising laying a preform of reinforcing material, impregnating it with a binder to obtain a prepreg, curing the binder in the hot pressing process to obtain a flat semi-finished preform in the form of a combination of relatively rigid sections having the shape of filler faces and separated from one another by a certain distance, subsequent deformation of the semi-finished workpiece kata with obtaining a relief of the filler with the required geometric parameters and the final curing of the entire applied binder, while the reinforcing material is impregnated with a binder over the entire surface of the workpiece, heat is supplied to cure the binder in the obtained prepreg only within the mentioned sections, and create prepreg bands between these sections conditions slowing down the curing process. In addition, the width of the strips between the relatively rigid sections provide equal to at least two values of the bending radius of the workpiece material in these sections.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна".The analysis of the prior art carried out by the applicant made it possible to establish that there are no analogs characterized by sets of features identical to all the features of the claimed technical solution. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "novelty."

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".The search results for known solutions in the art in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the features of the claimed technical solution have shown that they do not follow explicitly from the prior art. From the prior art determined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed technical solution on the achievement of the specified technical result has not been revealed. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "inventive step".

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Сущность изобретения поясняется на фиг.1 и 2, где на фиг.1 показан складчатый заполнитель типа "зигзагообразный гофр"; на фиг.2 - его развертка.The invention is illustrated in figures 1 and 2, where figure 1 shows a folded filler type "zigzag corrugation"; figure 2 - its scan.

На фиг.1 и 2 цифрами обозначены следующие позиции: 1 - участки препрега, отверждаемые в процессе его горячего прессования; 2 - участки, отверждаемые после формообразования заполнителя.In figures 1 and 2, the numbers indicate the following positions: 1 - sections of the prepreg, cured in the process of hot pressing; 2 - areas cured after the formation of the aggregate.

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

На первом этапе плоский лист препрега, представляющий собой предварительно пропитанную связующим и законсервированную в таком состоянии армирующую ткань (стекло-, угле-, органоткань), укладывают на плоскую поверхность обогреваемых плит пресса и производят горячее прессование заготовки. При этом подвод тепла осуществляют только по участкам 1, имеющим форму граней заполнителя, но менее их по площади, и в течение времени, минимально необходимого для обеспечения степени отверждения, отвечающей условиям последующего формообразования заполнителя гибкой. В результате получают трансформируемую конструкцию, состоящую из относительно жестких элементов (граней будущего заполнителя) и эластичных участков препрега в зонах между ними.At the first stage, a flat sheet of prepreg, which is a reinforcing fabric pre-impregnated with a binder and preserved in such a state (glass, coal, organo-fabric), is laid on a flat surface of heated press plates and the workpiece is hot pressed. In this case, heat supply is carried out only in areas 1 having the shape of filler faces, but less in area, and during the time minimally necessary to ensure the degree of cure that meets the conditions for subsequent shaping of the filler flexible. The result is a transformable structure consisting of relatively rigid elements (faces of the future aggregate) and elastic sections of the prepreg in the zones between them.

На следующем этапе гибкой-складыванием заготовки-полуфабриката по участкам 2 осуществляют формообразование складчатой конструкции с получением требуемых геометрических параметров (фиг.1).At the next stage, flexible folding of the semi-finished preform in sections 2 carry out shaping of the folded structure to obtain the required geometric parameters (figure 1).

Для придания конструкции жесткости в плоскости заполнителя производят окончательное отверждение всего нанесенного связующего и стабилизацию, таким образом, формы изделия. Данная операция может и отсутствовать или быть совмещенной с операцией сборки заполнителя с обшивками, например, с помощью пленочного клея, с получением трехслойной панели. В последнем случае имеющая место на этой стадии податливость материала заполнителя в зоне ребер складчатой конструкции, т.е. на участках соединения с обшивками, позволяет повысить качество соединения за счет безусловного обеспечения контакта по всей их длине. В случае необходимости при сборке с обшивками криволинейные участки на сгибах могут быть деформированы с образованием плоских площадок, что способно повысить прочность соединения.To impart rigidity to the structure in the plane of the aggregate, the entire cured binder is finally cured and thus the product is stabilized. This operation may or may not be present or be combined with the operation of assembling the filler with the skin, for example, using film glue, to obtain a three-layer panel. In the latter case, the flexibility of the aggregate material taking place at this stage in the area of the ribs of the folded structure, i.e. in the areas of connection with casing, it allows to improve the quality of the connection due to the unconditional provision of contact along their entire length. If necessary, when assembling with casing, curved sections on the bends can be deformed to form flat areas, which can increase the strength of the connection.

Предлагаемый способ позволяет использовать в качестве заготовки готовый препрег, выпускаемый на высокопроизводительном оборудовании промышленными способами с высоким качеством пропитки, что существенно снижает трудозатраты на изготовление заполнителя, повышает качество изделия и культуру его производства.The proposed method allows the use of a ready-made prepreg, manufactured on high-performance equipment by industrial methods with high quality impregnation, which significantly reduces labor costs for the production of aggregate, improves the quality of the product and the culture of its production.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Изобретение может быть использовано при изготовлении многослойных панелей, применяемых в производстве летательных аппаратов, судостроении и в строительных конструкциях.The invention can be used in the manufacture of multilayer panels used in the manufacture of aircraft, shipbuilding and in building structures.

Claims (2)

1. Способ изготовления из композитов складчатого заполнителя для многослойных панелей, включающий укладку плоского листа заготовки армирующего материала, его пропитку связующим с получением препрега, отверждение связующего в процессе горячего прессования с получением плоской заготовки-полуфабриката в виде совокупности относительно жестких участков, имеющих форму граней заполнителя и отделенных один от другого на некоторое расстояние, последующее формообразование заготовки-полуфабриката гибкой с получением рельефа заполнителя с требуемыми геометрическими параметрами и окончательное отверждение всего нанесенного связующего, отличающийся тем, что армирующий материал пропитывают связующим по всей поверхности заготовки, подвод тепла для отверждения связующего в полученном препреге осуществляют только в пределах упомянутых участков, а по полосам препрега между этими участками создают условия, замедляющие процесс отверждения.1. A method of manufacturing a folded aggregate for composites of composite layers comprising composing a flat sheet of a blank of a reinforcing material, impregnating it with a binder to produce a prepreg, curing the binder during hot pressing to obtain a flat semi-finished blank in the form of a set of relatively rigid sections shaped as filler faces and separated from one another by a certain distance, the subsequent shaping of the semi-finished preform flexible with obtaining a relief of the filler with t the required geometric parameters and the final curing of the entire applied binder, characterized in that the reinforcing material is impregnated with a binder over the entire surface of the workpiece, heat supply for curing the binder in the obtained prepreg is carried out only within the mentioned sections, and the conditions slowing down the process are created along the prepreg bands between these sections curing. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширину полос между относительно жесткими участками обеспечивают равной не менее двум величинам радиуса изгиба материала заготовки на этих участках.2. The method according to claim 1, characterized in that the width of the strips between relatively hard sections is equal to at least two values of the bending radius of the workpiece material in these sections.
RU2004106568/12A 2003-12-11 2003-12-11 Method of manufacture of a pleated filler out of composite materials for production of sandwich panels RU2267404C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004106568/12A RU2267404C2 (en) 2003-12-11 2003-12-11 Method of manufacture of a pleated filler out of composite materials for production of sandwich panels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004106568/12A RU2267404C2 (en) 2003-12-11 2003-12-11 Method of manufacture of a pleated filler out of composite materials for production of sandwich panels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004106568A RU2004106568A (en) 2005-08-20
RU2267404C2 true RU2267404C2 (en) 2006-01-10

Family

ID=35845852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004106568/12A RU2267404C2 (en) 2003-12-11 2003-12-11 Method of manufacture of a pleated filler out of composite materials for production of sandwich panels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2267404C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014117078A1 (en) 2014-11-21 2016-05-25 Technische Universität Dresden Multilayer folding core
RU2697453C1 (en) * 2018-08-03 2019-08-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" Method for manufacturing self-expanding three-dimensional article from composite material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014117078A1 (en) 2014-11-21 2016-05-25 Technische Universität Dresden Multilayer folding core
DE102014117078B4 (en) 2014-11-21 2022-02-03 Technische Universität Dresden Folded core for a sandwich structure, method for producing a folded core and sandwich structure
RU2697453C1 (en) * 2018-08-03 2019-08-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" Method for manufacturing self-expanding three-dimensional article from composite material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004106568A (en) 2005-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102950693B (en) Method and apparatus for manufacturing variable dimension, the composite reinforcement shaped
EP1609584B1 (en) A method of manufacturing composite structural beams for aircraft
CN101448629B (en) Method and tool for manufacturing composite annular frame
CN111452947A (en) Shaped composite stringer
CN102781649A (en) Continuous molding of thermoplastic laminates
CN101795851B (en) Complex geometries made from composite material and method for forming said geometries
US20050037225A1 (en) Method for forming a laminate with a rebate
US20060021696A1 (en) Process for producing plastic parts
RU2504477C1 (en) Method of making cellular sound-absorbing panel
JP4448823B2 (en) Method for manufacturing sandwich panel cores from composite materials
RU2267404C2 (en) Method of manufacture of a pleated filler out of composite materials for production of sandwich panels
WO2014200675A1 (en) Method and apparatus for fabricating composite stringers
JP2007230036A (en) Molding method of structural member using composite material and structural member using composite material
RU2057647C1 (en) Composition material filler production method
JP6777152B2 (en) Manufacturing method of fiber reinforced composite molded product
RU2371315C1 (en) Method for making of plicate filler for multi-layer panels from composites
RU2381084C2 (en) Method for manufacturing of folded filler from composites
CN108527945A (en) A kind of flexible honeycomb and manufacturing method of heart cell
RU2697453C1 (en) Method for manufacturing self-expanding three-dimensional article from composite material
RU2283766C1 (en) Method for making filler of composition material
US11707897B2 (en) Method for producing composite material, fiber base material, and shaping mold for fiber base material
RU2371316C2 (en) Filler of improved rigidity for multi-layer panel and method of its manufacturing
CN206520284U (en) A kind of copper-clad plate
RU2702583C1 (en) Method of making composite filler from composite materials for multilayer panels
JPH11207842A (en) Production of fiber reinforced plastic honeycomb core

Legal Events

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

Effective date: 20091212

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110920

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121212