RU2434749C2 - Method of producing articles from fiber composite material and shaped component from said material with cross varying over its length - Google Patents
Method of producing articles from fiber composite material and shaped component from said material with cross varying over its length Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434749C2 RU2434749C2 RU2009107010/05A RU2009107010A RU2434749C2 RU 2434749 C2 RU2434749 C2 RU 2434749C2 RU 2009107010/05 A RU2009107010/05 A RU 2009107010/05A RU 2009107010 A RU2009107010 A RU 2009107010A RU 2434749 C2 RU2434749 C2 RU 2434749C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layers
- section
- molding
- profile
- length
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/542—Placing or positioning the reinforcement in a covering or packaging element before or during moulding, e.g. drawing in a sleeve
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способу изготовления изделия из волоконного композиционного материала и к соответствующему устройству, с помощью которого, в частности, можно осуществить способ согласно изобретению.The present invention relates to a method for manufacturing a product from a fiber composite material and to a corresponding device with which, in particular, it is possible to implement the method according to the invention.
Несмотря на то что, настоящее изобретение описано в нижеследующем тексте с учетом проблемы, относящейся к изготовлению несущих конструкций воздушного судна, оно не ограничено этим, и в общем случае относится к изготовлению изделий из волоконного композиционного материала, в частности изделий удлиненной формы.Although the present invention is described in the following text in view of the problem related to the manufacture of aircraft supporting structures, it is not limited thereto, and generally relates to the manufacture of products from a fiber composite material, in particular elongated products.
Уровень техникиState of the art
Волоконные композиционные материалы доказали свою пригодность для изготовления воздушного судна благодаря своей высокой прочности на растяжение и малому собственному весу. Помимо плоских элементов, таких как элементы внешней обшивки, из волоконных композиционных материалов изготавливают элементы удлиненной формы, например, так называемые стрингеры. Стрингеры с постоянным поперечным сечением могут изготавливаться способом, осуществляемым в виде непрерывного производственного процесса.Fiber composites have proven their suitability for aircraft manufacturing due to their high tensile strength and low dead weight. In addition to flat elements, such as elements of external cladding, elongated elements, for example, the so-called stringers, are made of fiber composite materials. Stringers with a constant cross-section can be made by a method carried out in the form of a continuous production process.
В воздушном судне нужны стрингеры с переменным поперечным сечением. Для этого требуются различные инструменты, которые позволяют получать широкий ассортимент стрингеров различной формы. Более того, нужны стрингеры, профиль которых меняется по длине. До сих пор эту задачу решали путем наклеивания вручную отдельных дополнительных слоев композиционного материала на стрингеры с постоянным поперечным сечением. Такой способ очень сложен и позволяет получить стрингеры лишь среднего качества.The aircraft needs stringers with a variable cross-section. This requires various tools that allow you to get a wide range of stringers of various shapes. Moreover, we need stringers whose profile varies in length. Until now, this problem has been solved by manually sticking separate additional layers of composite material onto stringers with a constant cross section. This method is very complicated and allows you to get stringers only medium quality.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Ввиду изложенного одной из задач настоящего изобретения является обеспечение способа изготовления, а также устройства, позволяющих получать изделия из волоконного композиционного материала, поперечное сечение которых меняется в широком диапазоне и которые предпочтительно могут быть изготовлены с использованием одного инструмента. Процесс изготовления предпочтительно осуществляется как непрерывный производственный процесс.In view of the foregoing, one of the objectives of the present invention is to provide a manufacturing method, as well as a device, allowing to obtain products from fiber composite material, the cross section of which varies over a wide range and which can preferably be made using one tool. The manufacturing process is preferably carried out as a continuous production process.
Согласно изобретению этот результат достигается при использовании способа с признаками пункта 1 формулы изобретения, который включает в себя следующие этапы:According to the invention, this result is achieved using a method with the characteristics of
(a) обеспечение по меньшей мере одной подложки;(a) providing at least one substrate;
(b) нанесение основного материала, представляющего собой предварительно пропитанный волоконный полуфабрикат, и вспомогательного материала на по меньшей мере одну подложку для получения, по меньшей мере, двух участков заготовки для формования, таким образом, что, по меньшей мере, на одном из участков заготовки для формования находится основной материал, и, по меньшей мере, на одном из участков заготовки для формования находится вспомогательный материал;(b) applying the main material, which is a pre-impregnated fiber prefabricated product, and auxiliary material on at least one substrate to obtain at least two sections of the preform for molding, so that at least one of the sections of the preform for molding, the main material is located, and at least one of the sections of the blank for molding contains auxiliary material;
(c) соединение между собой путем прессования, по меньшей мере, двух участков заготовки для формования с целью получения заготовки изделия с расположением, по меньшей мере, одной подложки на поверхности заготовки изделия; и(c) interconnecting by pressing at least two sections of the preform for molding to obtain a preform of the product with the location of at least one substrate on the surface of the preform of the product; and
(а) удаление, по меньшей мере, одной подложки и вспомогательного материала из заготовки изделия для получения изделия.(a) removing at least one substrate and auxiliary material from the product blank to obtain the product.
Изделие получают из основного материала путем применения способа согласно изобретению.The product is obtained from the base material by applying the method according to the invention.
Способ изготовления согласно изобретению обеспечивает соответствие поперечного сечения изделия поперечному сечению инструмента путем применения вспомогательного материала. Заготовка изделия предпочтительно имеет постоянное по всей ее длине поперечное сечение, которое задается инструментом.The manufacturing method according to the invention ensures that the cross section of the product corresponds to the cross section of the tool by using auxiliary material. The workpiece blank preferably has a constant cross-section along its entire length, which is defined by the tool.
Вспомогательный материал предпочтительно выбирают таким, чтобы он имел механические характеристики, сходные с механическими характеристиками предварительно пропитанного волоконного полуфабриката, по меньшей мере, с точки зрения условий, преобладающих при соединении заготовок для формования друг с другом, то есть при определенном давлении и определенной температуре.The auxiliary material is preferably selected so that it has mechanical characteristics similar to those of a pre-impregnated fiber prefabricated product, at least in terms of the conditions prevailing when the preforms are joined to each other, i.e. at a certain pressure and a certain temperature.
На заготовке для формования могут быть целиком размещены по меньшей мере два участка заготовки для формования. После этого заготовку для формования можно сложить или прорезать в продольном направлении для соединения путем прессования. Каждый участок заготовки для формования может быть аналогичным образом размещен на отдельной заготовке для формования, то есть каждый участок заготовки для формования точно соответствует заготовке для формования.At least two portions of the molding blank can be entirely placed on the molding blank. After that, the preform for molding can be folded or cut in the longitudinal direction for connection by pressing. Each section of the molding blank can likewise be placed on a separate molding blank, that is, each section of the molding blank corresponds exactly to the molding blank.
В соответствии с одним вариантом изобретения несколько слоев, состоящих из предварительно пропитанного волоконного композиционного материала и/или вспомогательного материала, наносят на третий участок подложки таким образом, что ни один слой, состоящий из основного материала, не оказывается закрытым слоем, состоящим из вспомогательного материала. Это гарантирует то, что вдоль поверхности изготавливаемой заготовки изделия располагается вспомогательный материал и что вспомогательный материал может быть полностью удален впоследствии. Более того, это позволяет изготовить из основного материала участки заготовки любой желаемой толщины или прочности.In accordance with one embodiment of the invention, several layers of pre-impregnated fiber composite material and / or auxiliary material are applied to a third portion of the substrate so that not a single layer of basic material is covered by a layer consisting of auxiliary material. This ensures that auxiliary material is located along the surface of the fabricated workpiece and that the auxiliary material can be completely removed subsequently. Moreover, this makes it possible to fabricate sections of the workpiece of any desired thickness or strength from the base material.
Один вариант усовершенствования предусматривает, что толщина наносимого основного материала и/или вспомогательного материала должна быть в каждом случае такой, чтобы толщина участков заготовки для формования была равномерной.One improvement option provides that the thickness of the applied base material and / or auxiliary material should be in each case such that the thickness of the sections of the molding blank is uniform.
В качестве предварительно пропитанного волоконного полуфабриката может использоваться тканый материал, трикотажное полотно и/или холст. При этом волоконный полуфабрикат предпочтительно имеет волокна, расположенные под прямым углом друг к другу. В соответствии с одним вариантом развития изобретения холст образуется четным количеством отдельных слоев, где первые волокна отдельных нечетных слоев сориентированы в первом направлении, а вторые волокна отдельных четных слоев сориентированы во втором направлении, при этом угол между первым и вторым направлениями составляет от 30° до 60°. Первое направление всех отдельных нечетных слоев одинаково, а второе направление следующих за ними отдельных нечетных слоев зеркально симметрично относительно первого направления.As pre-impregnated fiber prefabricated can be used woven material, knitted fabric and / or canvas. In this case, the fiber prefabricated preferably has fibers arranged at right angles to each other. According to one development variant of the invention, the canvas is formed by an even number of separate layers, where the first fibers of the individual odd layers are oriented in the first direction, and the second fibers of the individual even layers are oriented in the second direction, the angle between the first and second directions being from 30 ° to 60 °. The first direction of all the individual odd layers is the same, and the second direction of the individual odd layers following them is mirror symmetric with respect to the first direction.
В качестве подложки может быть использована пленка.As the substrate, a film can be used.
Предварительно пропитанный волоконный полуфабрикат предпочтительно армирован углеродными волокнами.Pre-impregnated fiber prefabricated is preferably reinforced with carbon fibers.
Вспомогательный материал может представлять собой полуфабрикат, армированный стеклянными волокнами.The auxiliary material may be a semi-finished product reinforced with glass fibers.
В соответствии с одним вариантом усовершенствования перед началом процесса соединения путем прессования одну из первых заготовок для формования размещают параллельно второй из заготовок для формования, после чего эти две заготовки для формования соединяют друг с другом путем прессования.According to one improvement, before starting the joining process by pressing, one of the first molding blanks is placed parallel to the second of the molding blanks, after which the two molding blanks are joined together by pressing.
Один вариант развития изобретения предусматривает, что первый участок заготовки для формования и второй участок заготовки для формования соединяют путем прессования в соответствии с кривизной изделия.One development variant of the invention provides that the first portion of the preform for molding and the second portion of the preform for molding are joined by compression in accordance with the curvature of the product.
В соответствии с одним вариантом усовершенствования первый участок заготовки для формования имеет первую длину, а второй участок заготовки для формования имеет вторую длину, причем первая длина соответствует длине первого участка заготовки для формования после соединения путем прессования, а вторая длина соответствует длине второго участка заготовки для формования после соединения путем прессования. В случае если изделие имеет кривизну, между первой и второй длиной делают различие. Благодаря этому в изготавливаемом изделии нет напряжений. В частности, это позволяет избежать сжатия волокон в волоконных полуфабрикатах.According to one improvement option, the first portion of the molding blank is the second length and the second portion of the molding blank is the second length, the first length corresponding to the length of the first molding blank after joining by pressing, and the second length is the length of the second molding blank after joining by pressing. If the product has a curvature, a distinction is made between the first and second lengths. Due to this, there are no stresses in the manufactured product. In particular, this avoids the compression of fibers in fiber prefabricated products.
Поставленную выше задачу можно решить также с помощью установки для изготовления изделия из волоконного композиционного материала по пункту 6 формулы изобретения, которое включает в себя следующее:The above task can also be solved using the installation for the manufacture of products from fiber composite material according to
- подающее устройство для обеспечения по меньшей мере одной подложки;- a feeding device for providing at least one substrate;
- укладочное устройство для нанесения основного материала, представляющего собой предварительно пропитанный волоконный полуфабрикат, по меньшей мере, на один первый участок подложки, и для нанесения вспомогательного материала, по меньшей мере, на один второй участок, по меньшей мере, одной подложки для получения, по меньшей мере, двух участков заготовки для формования;- a laying device for applying a base material, which is a pre-impregnated fiber prefabricated product, to at least one first portion of the substrate, and for applying auxiliary material to at least one second portion of at least one substrate to obtain, at least two sections of the blank for molding;
- формовочный пресс для соединения путем прессования двух участков заготовки для формования с целью получения заготовки изделия; и- a molding press for joining by pressing two sections of the blank for molding in order to obtain a blank of the product; and
- разделительное устройство для удаления вспомогательного материала из заготовки изделия.- a separation device for removing auxiliary material from the workpiece.
Формовочный пресс может состоять из последовательного ряда формовочных сегментов, которые расположены парами напротив друг друга и могут быть размещены вдоль предопределенной кривой для такого состояния формовочного пресса, в котором прикладывают усилие. Нежесткое размещение формовочных сегментов позволяет получить любую кривизну и форму изделия вдоль его продольной оси.A molding press may consist of a series of molding segments that are arranged in pairs opposite each other and can be placed along a predetermined curve for a molding molding state in which a force is applied. Rigid placement of the molding segments allows you to get any curvature and shape of the product along its longitudinal axis.
Один вариант развития изобретения предусматривает применение, по меньшей мере, двух подающих устройств, которые подают две заготовки для формования параллельно формовочному прессу, и в этом случае первая скорость первого подающего устройства и вторая скорость второго подающего устройства могут регулироваться в зависимости от предопределенной кривизны изделия.One development of the invention involves the use of at least two feed devices that feed two blanks for molding parallel to the molding press, in which case the first speed of the first feed device and the second speed of the second feed device can be adjusted depending on the predetermined curvature of the product.
Изобретение, кроме того, относится к способу изготовления из пластикового волоконного композиционного материала компонента в виде профиля, поперечное сечение которого переменно по его длине, с использованием процесса пултрузии согласно ограничительной части пункта 9, а также к компоненту из пластикового волоконного композиционного материала, изготовленному с применением этого способа. Изобретение также относится к предварительно изготовленному холсту для осуществления этого способа. И, наконец, изобретение относится к полуфабрикату для изготовления из пластикового волоконного композиционного материала компонента в виде профиля, поперечное сечение которого переменно по его длине.The invention also relates to a method for manufacturing a component in the form of a profile from a plastic fiber composite material, the cross section of which is variable along its length, using the pultrusion process according to the restrictive part of
Так называемый процесс пултрузии является в настоящее время предпочтительным способом изготовления компонентов из пластикового волоконного композиционного материала, когда задача заключается в изготовлении профилей с постоянным поперечным сечением по длине. Согласно этому способу обычно непрерывные слои материала хранят намотанными в виде предварительно изготовленного холста на барабанах, в виде препрегов, определенное их количество объединяют вместе и соединяют друг с другом под воздействием давления и тепла. Полученный после отверждения компонент из композиционного материала обладает высокой прочностью, а процесс изготовления недорог и эффективен.The so-called pultrusion process is currently the preferred method for manufacturing components from plastic fiber composite material when the task is to produce profiles with a constant cross-section along the length. According to this method, usually continuous layers of material are stored wound in the form of a prefabricated canvas on drums, in the form of prepregs, a certain number of them are combined together and connected to each other under the influence of pressure and heat. The component made of composite material obtained after curing has high strength, and the manufacturing process is inexpensive and efficient.
Если, например, в силу требований к статическим свойствам, которыми обладает пластиковый компонент из волоконного композиционного материала, возникает необходимость в переменном поперечном сечении по длине профиля, это обычно делают путем наложения дополнительных слоев препрегов на профиль, полученный после процесса пултрузии, используя технологию ручного ламинирования. При этом может потребоваться дополнительная клеящая пленка. Это дорогостоящий процесс изготовления, требующий больших затрат времени. В данном случае потеря средств и времени на изготовление обусловлена не только самим процессом ручного ламинирования, но также и предварительной обработкой базового профиля, которую необходимо провести перед нанесением дополнительных слоев волоконного композиционного материала. Такую предварительную обработку выполняют с помощью внешнего слоя, который должен быть удален с базового профиля вручную после его отверждения или с помощью шлифования, теста на разрыв водяной пленки и последующей сушки базового профиля.If, for example, due to the requirements for the static properties of a plastic component made of fiber composite material, it becomes necessary to have a variable cross section along the length of the profile, this is usually done by applying additional layers of prepregs to the profile obtained after the pultrusion process using manual lamination technology . This may require additional adhesive film. This is an expensive manufacturing process that is time consuming. In this case, the loss of funds and time for manufacturing is caused not only by the process of manual lamination, but also by preliminary processing of the basic profile, which must be carried out before applying additional layers of fiber composite material. This pre-treatment is carried out using the outer layer, which must be removed from the base profile manually after it is cured or by grinding, a test for tearing a water film and subsequent drying of the base profile.
В конструкции современных воздушных судов, где все большее применение находят волоконные композиционные материалы не только для изготовления элементов обшивки, но также для изготовления усиливающих их конструктивных компонентов (стрингеров) или балок, работающих на изгиб, возникает необходимость в изготовлении из пластиковых волоконных композиционных материалов компонентов, поперечное сечение которых изменяется по их длине. Например, эти компоненты могут быть использованы в качестве стрингеров в вертикальном хвостовом оперении, толщина которого в поперечном сечении уменьшается в вертикальном направлении воздушного судна согласно изменению изгибающего момента, который также уменьшается в этом направлении. Кроме того, эти компоненты могут быть использованы в качестве поперечных опор пола, толщина которых в поперечном сечении увеличивается по направлению к концам, согласно распределению возникающих усилий.In the design of modern aircraft, where fiber composite materials are being used more and more not only for the manufacture of sheathing elements, but also for the manufacture of structural components reinforcing them (stringers) or bending beams, there is a need to make components from plastic fiber composite materials, whose cross section varies along their length. For example, these components can be used as stringers in the vertical tail, the thickness of which in the cross section decreases in the vertical direction of the aircraft according to the change in bending moment, which also decreases in this direction. In addition, these components can be used as transverse floor supports, the thickness of which in the cross section increases towards the ends, according to the distribution of the forces arising.
Еще одна задача изобретения заключается в том, чтобы обеспечить усовершенствованный способ изготовления из пластикового волоконного композиционного материала компонента того типа, о котором шла речь выше. Дальнейшая цель заключается в том, чтобы обеспечить предварительно изготовленный холст для реализации этого усовершенствованного способа. Окончательная цель заключается в том, чтобы обеспечить полуфабрикат для изготовления из пластикового волоконного композиционного материала компонента в виде профиля, имеющего переменное поперечное сечение по своей длине.Another objective of the invention is to provide an improved method of manufacturing from a plastic fiber composite material component of the type described above. A further objective is to provide a prefabricated canvas for implementing this improved method. The ultimate goal is to provide a semi-finished product for the manufacture of a plastic fiber composite material component in the form of a profile having a variable cross section along its length.
Согласно изобретению этот результат достигается при использовании способа изготовления компонента из пластикового волоконного композиционного материала с признаками пункта 9 формулы изобретения. Этот результат также достигается с помощью компонента из пластикового волоконного композиционного материала, изготовленного с применением указанного способа, по пункту 18 формулы изобретения. Другой составной частью решения согласно изобретению является предварительно изготовленный холст для реализации усовершенствованного способа. Окончательной составной частью решения согласно изобретению является также полуфабрикат для изготовления компонента из пластикового волоконного композиционного материала, имеющий признаки пункта 19 формулы изобретения.According to the invention, this result is achieved using a method of manufacturing a component from a plastic fiber composite material with the features of
Соответствующие зависимые пункты формулы изобретения характеризуют дальнейшие предпочтительные варианты осуществления и варианты развития изобретения.The corresponding dependent claims characterize further preferred embodiments and development variants of the invention.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Суть изобретения более подробно объясняется ниже посредством предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на сопроводительные чертежи, где:The essence of the invention is explained in more detail below by means of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, where:
Фиг. 1а-1b показывают две заготовки для формования для изготовления изделия согласно варианту осуществления изобретения;FIG. 1a-1b show two molding blanks for manufacturing an article according to an embodiment of the invention;
Фиг. 2а-2с показывают заготовку изделия, полученную с применением заготовок для формования по фиг.1а-1b согласно первому варианту осуществления изобретения;FIG. 2a-2c show a product blank obtained using the molding blanks of FIGS. 1a-1b according to a first embodiment of the invention;
Фиг. 3а-3с показывают изделие, изготовленное согласно первому варианту осуществления изобретения;FIG. 3a-3c show an article manufactured according to a first embodiment of the invention;
Фиг. 4а-4с показывают заготовку изделия, изготовленную согласно второму варианту осуществления изобретения;FIG. 4a-4c show an article blank made according to a second embodiment of the invention;
Фиг. 5а-5с показывают заготовку изделия, изготовленную согласно третьему варианту осуществления изобретения;FIG. 5a-5c show an article blank made according to a third embodiment of the invention;
Фиг. 6 показывает заготовку для формования с целью проиллюстрировать четвертый вариант осуществления изобретения;FIG. 6 shows a preform for molding to illustrate a fourth embodiment of the invention;
Фиг. 7а-7с показывают заготовку изделия, изготовленную согласно четвертому варианту осуществления изобретения;FIG. 7a-7c show a product blank made according to a fourth embodiment of the invention;
Фиг. 8а-8с показывают поперечные сечения дальнейших заготовок изделий, изготовленных согласно другим вариантам осуществления изобретения;FIG. 8a-8c show cross-sections of further preforms of articles made according to other embodiments of the invention;
Фиг. 9 показывает вариант осуществления устройства для изготовления изделия;FIG. 9 shows an embodiment of an apparatus for manufacturing an article;
Фиг. 10 показывает детальный вид формовочного пресса по фиг. 9;FIG. 10 shows a detailed view of the molding press of FIG. 9;
Фиг. 11а-11с показывают многослойный волоконный композиционный материал для использования в одном из вариантов осуществления;FIG. 11a-11c show a multilayer fiber composite material for use in one embodiment;
Фиг. 12 показывает второй вариант осуществления устройства для изготовления изделия из волоконных композиционных материалов;FIG. 12 shows a second embodiment of an apparatus for manufacturing an article of fiber composite materials;
Фиг. 13 показывает вид в перспективе внутренней части продольно разрезанного вертикального хвостового оперения, изготовленного с применением конструктивных компонентов из волоконных композиционных материалов, где внешняя обшивка поддерживается определенным количеством стрингеров, расположенных параллельно друг другу, и проходящих в направлении вертикальной оси воздушного судна, причем стрингеры изготовлены в виде компонентов из пластикового волоконного композиционного материала, имеющих вид профиля, поперечное сечение которого меняется по его длине, согласно одному примерному варианту осуществления изобретения;FIG. 13 shows a perspective view of the interior of a longitudinally cut vertical tail unit made using structural components from fiber composite materials, where the outer skin is supported by a certain number of stringers arranged parallel to each other and extending in the direction of the aircraft’s vertical axis, the stringers being made as components made of plastic fiber composite material having a profile in the form of a cross-section which varies extend along its length, according to one exemplary embodiment of the invention;
Фиг. 14а-14с схематически показывают поперечные сечения части компонента из пластикового волоконного композиционного материала в виде профиля, поперечное сечение которого меняется по его длине, изготовленного методом пултрузии, согласно двум примерным вариантам осуществления настоящего изобретения;FIG. 14a-14c schematically show cross-sections of a portion of a component of a plastic fiber composite material in the form of a profile, the cross-section of which varies along its length, made by pultrusion, according to two exemplary embodiments of the present invention;
Фиг. 15 схематически показывает поперечное сечение компонента из пластикового волоконного композиционного материала в виде профиля, поперечное сечение которого меняется по его длине, изготовленного методом пултрузии, согласно дальнейшему примерному варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 15 schematically shows a cross section of a component of a plastic fiber composite material in the form of a profile, the cross section of which varies along its length produced by pultrusion, according to a further exemplary embodiment of the present invention;
Фиг. 16а схематически показывает установку для реализации процесса пултрузии согласно известному уровню техники; иFIG. 16a schematically shows an apparatus for implementing a pultrusion process according to the prior art; and
Фиг. 16b показывает последовательные этапы формования требуемого профиля из предварительно изготовленного холста, иFIG. 16b shows successive steps of molding a desired profile from a prefabricated canvas, and
Фиг. 16с показывает прессовый инструмент, в котором предварительно изготовленные холсты соединяются друг с другом путем прессования под воздействием давления и тепла, образуя требуемую форму профиля, согласно известному уровню техники.FIG. 16c shows a pressing tool in which prefabricated canvases are connected to each other by pressing under the influence of pressure and heat, forming the desired profile shape, according to the prior art.
Одни и те же номера позиций на всех фигурах обозначают в нижеследующем тексте одинаковые компоненты или компоненты, выполняющие одинаковые функции.The same item numbers in all figures in the following text indicate the same components or components that perform the same functions.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Первый вариант осуществления способа изготовления изделия из волоконного композиционного материала объясняется в нижеследующем тексте со ссылкой на фиг.1а-1d, 2а-2с, и 3а-3с.A first embodiment of a method for manufacturing an article of fiber composite material is explained in the following text with reference to FIGS. 1a-1d, 2a-2c, and 3a-3c.
Фиг.1а и 1b представляют собой соответственно вид сбоку и вид сверху первой заготовки 1 для формования. Материал для изготовления нужного изделия, который в нижеследующем тексте обозначен как основной материал 6, наносят на первый участок 4, а вспомогательный материал наносят на второй участок 5, на поверхность 2 пленки 3, которую используют в качестве подложки. Вся поверхность 2 пленки 3 предпочтительно покрыта первым участком 4 и вторым участком 5.Figa and 1b are respectively a side view and a top view of the first blank 1 for molding. The material for the manufacture of the desired product, which is indicated in the following text as the
Основной материал 6 предпочтительно представляет собой предварительно пропитанный волоконный полуфабрикат (препрег), например, армированный углеродными волокнами. Предварительно пропитанный волоконный полуфабрикат можно наносить на поверхность 2 первого участка 4 с помощью машины или автоматически с помощью устройства для укладки, так называемого ленточного укладчика.The
Вспомогательный материал 7 можно наносить на второй участок 5 аналогичным образом с помощью устройства для укладки. Для использования в качестве вспомогательного материала особенно хорошо подходит волоконный полуфабрикат со стеклянными волокнами. По этой причине основной материал 6 и вспомогательный материал 7 в неотвержденном состоянии имеют сходные характеристики пластичности, которые не сильно различаются при выполнении последующего процесса прессования. Более того, в качестве вспомогательного материала 7 можно использовать материал быстрого отверждения.
Толщины 8 вспомогательного материала 7 и основного материала являются величинами одного порядка и постоянны по всему размеру заготовки 1 для формования. В результате заготовка 1 для формования имеет плоскую поверхность 9.The thicknesses 8 of the
Фиг.1с и 1d показывают вторую заготовку 10 для формования, которую аналогичным образом предварительно изготавливают из пленки 3, основного материала 6 и вспомогательного материала 7. Как видно на виде сверху на фиг. 1d, третий участок 11, на который наносят вспомогательный материал 7, не является цельным, он может быть разбит на несколько участков, распределенных по поверхности 2 пленки 3. Основной материал 6 наносят на остальные участки 12, 13 поверхности 2.Figs 1c and 1d show a
Одну заготовку 14 изделия получают из двух заготовок 1, 10 для формования, описанных выше. Она показана на виде сбоку и на двух разрезах по плоскостям А и В на фиг.2а, 2b и 2с.One blank 14 of the product is obtained from two
В этом примерном варианте осуществления две вторые заготовки 10 для формования отгибают вниз вдоль их продольной кромки, то есть в направлении пленки 3. Две вторые заготовки 10 для формования, спрофилированные таким образом, располагают сзади так, что их поверхности 9 обращены друг к другу. Первые заготовки 1 для формования располагают так, что они обращены своими поверхностями 9 к отогнутым продольным кромкам на левой и правой отогнутых продольных кромках вторых заготовок 10 для формования. В результате поперечное сечение заготовки 14 изделия имеет двутавровый профиль, как показано на фиг.2b и 2с. Заготовку 14 изделия по внешней поверхности покрывают пленкой 3.In this exemplary embodiment, the two
Теперь заготовки 1, 10 для формования соединяют друг с другом путем прессования, так что заготовки 1, 10 для формования приклеиваются друг к другу посредством основного материала 6. Вспомогательный материал 7 следует выбирать таким, чтобы в процессе прессования он не склеивался с материалом 6 или не соединялся с ним иным образом. Более того, предпочтительно, чтобы вспомогательный материал 7 имел такие же характеристики пластичности, что и материал 6, для того чтобы поперечное сечение заготовки 14 изделия не деформировалось в процессе соединения путем прессования.Now the
Согласно усовершенствованию первого варианта осуществления между вспомогательным материалом 7 и основным материалом 6 можно поместить разделительный слой, например пленку. Тем самым будет предотвращено соединение двух материалов 6, 7.According to an improvement of the first embodiment, a release layer, for example a film, can be placed between the
На последующем этапе пленку 3 и вспомогательный материал 7 удаляют. В результате получают изделие 15, которое показано на фиг.3а-3с на виде сбоку и на двух разрезах по плоскостям А и В. Как видно из сравнения двух поперечных сечений, первый описанный вариант осуществления позволяет изготовить изделие 15, имеющее переменное поперечное сечение. Это позволяет обеспечить соответствие размеров продольной опоры, стрингера или аналогичного компонента конструктивным требованиям без необходимости дальнейшей ручной обработки изделия 15. Более того, для соединения путем прессования заготовок 1, 10 для формования с целью получения заготовки 14 изделия требуется только один инструмент, поскольку заготовка изделия имеет постоянное поперечное сечение по всей своей длине.In a subsequent step, the
После этого изделие 15 отверждают обычным образом. Отверждение может происходить под воздействием давления и/или тепла.After that, the
В другом варианте осуществления отверждают заготовку 14. В этом случае предпочтительно, чтобы вспомогательный материал 7 был быстроотверждаемым, чтобы увеличение времени изготовления изделия 15 было незначительным. После этого отвержденный вспомогательный материал 7 удаляют из основного материала 6, также отвержденного к этому моменту.In another embodiment, the blank 14 is cured. In this case, it is preferable that the
Описанный выше первый вариант осуществления может быть модифицирован различными путями. В частности, он позволяет получить изделие 15 любой мыслимой геометрической формы и любого поперечного сечения. В нижеследующем тексте на видах сбоку и соответствующих разрезах показаны различные заготовки изделия. На соответствующих фигурах путем простого сопоставления геометрических параметров можно увидеть соответствующим образом изготовленное изделие, а также заготовки для формования, необходимые для этой цели.The first embodiment described above can be modified in various ways. In particular, it allows you to get the
Фиг.4а-4с показывают заготовку 16с изделия, профиль которого в разрезе А имеет большую толщину в верхней части по сравнению с нижней частью того же разреза. Пленка 3 не показана для того, чтобы не усложнять иллюстрацию. Однако она покрывает заготовку 16 изделия по всему периметру так же, как на фиг.2а-2с.Figures 4a-4c show a product blank 16c, the profile of which in section A has a greater thickness in the upper part compared to the lower part of the same section.
Фиг.5а-5с показывают заготовку 17 изделия, поперечное сечение которого имеет простую Т-образную форму. Заготовка 17 изделия может быть изготовлена или путем профилирования из трех заготовок для формования, или путем изготовления заготовки изделия с двутавровым профилем, как показано на фиг.2а-2с или 4а-4с, и последующим ее разрезанием вдоль продольной оси.Figa-5c show the
Второй вариант осуществления способа изготовления изделия будет объяснен со ссылкой на фиг.6, 7а-7с. Фиг.6 показывает заготовку 19 для формования, которую наносят на пленку 3. На первом участке 20 вспомогательный материал наносят непосредственно на пленку 3 слоем толщиной 21. Кроме того, вспомогательный материал 7 покрывают дополнительным отдельным слоем, состоящим из основного материала 6, имеющего толщину 22. В результате получают заготовку 19 для формования, состоящую из отдельных слоев вспомогательного материала 7 и основного материала 6. Характерная особенность этого варианта заключается в том, что между вспомогательным материалом 7 и пленкой 3 не располагается основной материал 6. В противном случае не будет возможности удалить, по меньшей мере частично, вспомогательный материал 7.A second embodiment of a method for manufacturing an article will be explained with reference to FIGS. 6, 7a-7c. 6 shows a
В качестве примера в показанном варианте осуществления на втором участке 24 на пленку 3 наносят только основной материал 6. Толщину 21, 22, и 23 отдельных слоев выбирают такой, что толщина заготовки 19 для формования остается постоянной по всей ее длине.As an example, in the embodiment shown, in the
Заготовку 25 изделия изготавливают из заготовки 19 для формования с использованием второй заготовки для формования. В данном случае, например, вторая заготовка для формования выполнена из основного материала 6. Две первые заготовки 19 для формования сгибают вдоль одной кромки, как показано на фиг. 7b. Использование заготовок 19 для формования, в которых толщину 22 материала 6 уменьшают на участках 20 путем применения расположенного ниже вспомогательного материала 7, позволяет изготавливать заготовки 25 изделий, и, соответствующим образом, изделий с любой требуемой прочностью материала 6. Толщина стенки изделия свободно изменяется соответствующим образом.The
На фиг.8а-8d показаны различные поперечные сечения, которые могут быть изготовлены путем применения уже описанных вариантов осуществления и заготовок для формования. И еще раз следует отметить, что поперечный профиль заготовки изделия может быть одинаковым во всех поперечных сечениях.On figa-8d shows various cross-sections that can be manufactured by applying the already described embodiments and blanks for molding. And once again it should be noted that the transverse profile of the product blank may be the same in all cross sections.
На фиг.9 схематически показан один вариант осуществления устройства для изготовления изделия. Устройство 30 снабжено подающим устройством 31 для подачи пленки 3 и любой другой подложки. Более того, предусмотрены два подающих устройства 23, 33 для подачи соответственно основного материала 6 и вспомогательного материала 7. Подложку 3 направляют вдоль укладочного устройства 34, которое наносит основной материал 6 и вспомогательный материал 7 на поверхность подложки 3. Можно наносить два материала 6, 7, и тогда изготовление заготовки 35, 36 для формования может осуществляться в виде непрерывного процесса.9 schematically shows one embodiment of an apparatus for manufacturing an article. The
Две заготовки 35, 36 для формования направляют параллельно друг другу и вводят в прессовочное устройство 37. После того как вся заготовка 35, 36 для формования полностью окажется в прессовочном устройстве 37, две заготовки 35, 36 для формования соединяются друг с другом путем прессования в прессовочном устройстве. В результате с помощью прессовочного устройства формируют профиль заготовки изделия.Two preforms 35, 36 for molding are directed parallel to each other and introduced into the
За прессовочным устройством 37 располагается разделительное устройство 38. Разделительное устройство 38 предназначено для удаления вспомогательного материала из заготовки изделия. Для этой цели из заготовки изделия удаляют пленку 3. В ходе этого процесса вспомогательный материал 7 предпочтительно также удаляется из заготовки изделия.Behind the
Фиг.10 показывает пример поперечного сечения прессовочного устройства 37. Это устройство 37 снабжено прижимными планками 39 и 40, которые в каждом случае располагаются парами, напротив друг друга. Образуется полость, размеры которой соответствуют ширине и длине прижимных планок 39 и 40 и поперечное сечение которой имеет вид двутаврового профиля.10 shows an example of a cross-section of a
Заготовки изделий, показанные на фиг.2а-2с, могут быть изготовлены с применением этого прессовочного устройства 37.The workpiece shown in figa-2C, can be made using this
Структура материала 6 на пленке 3 для одного особенно предпочтительного варианта осуществления будет описана со ссылкой на фиг.11а-11с. Материал наносят, последовательно накладывая друг на друга отдельные слои 6а, 6b. Отдельный слой 6а имеет нижний ряд волокон 41, которые сориентированы вдоль главного направления. Волокна 42 располагаются сверху, под углом 43 к первым волокнам 41. Угол обычно принимает значения в диапазоне от 30° до 60°.The structure of the
Волокна во втором отдельном слое 6b, в свою очередь, имеют первый ряд волокон 41, которые сориентированы вдоль главного направления. Второй ряд волокон 44 располагается сверху, под углом 45 к главному направлению первого ряда волокон 41. Второй угол 45 предпочтительно выбирают таким, чтобы третий ряд волокон 44 располагался зеркально симметрично второму ряду волокон 42 относительно первого ряда волокон 41. В этом случае угол 45 имеет противоположный математический знак по отношению к углу 43.The fibers in the second
Последовательность отдельных слоев 6а, 6b основного материала 6 гарантирует, что при соединении отдельных заготовок для формования путем прессования параллельные друг другу ряды волокон не окажутся один поверх другого. Если возникнет такая ситуация, то эти ряды волокон могут войти один в другой, в результате чего в этом месте произойдет нежелательное уменьшение толщины заготовки изделия.The sequence of the
Фиг.12 показывает дальнейший вариант осуществления устройства для изготовления изделия. Фиг. схематически изображает два технологических устройства 50, 51 для изготовления заготовок 52, 53 для формования. Технологические устройства 50, 51 направляют заготовки 52, 53 для формования в прессовочное устройство 54. Прессовочное устройство 54 состоит из нескольких отдельных пресс-форм 55, размещенных парами напротив друг друга. Пространственное расположение парных пресс-форм 55 повторяет искривленный профиль, как показано на фиг.12. Для этой цели положение отдельных пресс-форм и их пар может предпочтительно корректироваться. Прессовочное устройство 54 позволяет изготавливать заготовки изделий с любой требуемой кривизной.12 shows a further embodiment of an apparatus for manufacturing an article. FIG. schematically depicts two
Очевидно, что в случае с искривленными заготовками изделий волоконные материалы внутренней заготовки 52 для формования оказываются сдавленными. Внутренней заготовкой 52 для формования считается та заготовка для формования, которая имеет меньший радиус кривизны по сравнению с расположенной напротив нее заготовкой 53 для формования. Сдавливание волокон ведет к ухудшению механических характеристик готового изделия.Obviously, in the case of curved workpieces, the fiber materials of the
Для устранения этого недостатка изготавливают две заготовки 52, 53 для формования различной длины. Длины двух заготовок 52, 53 для формования соответствуют длинам двух противоположных поверхностей готового изделия. Таким образом, внутренняя заготовка 52 для формования оказывается короче, чем наружная заготовка 53 для формования.To eliminate this drawback, two
Для этой цели технологические устройства 50, 51 предпочтительно подают две заготовки 52, 53 для формования в прессовочное устройство 54 с различной скоростью. Это делается так, что начальные и конечные участки двух заготовок 52, 53 для формования попадают в прессовочное устройство в одно и то же время.For this purpose, the
Изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления.The invention is not limited to the embodiments described above.
В частности, единственным требованием к заготовкам для формования является то, что они должны иметь постоянную толщину по всей длине, хотя их толщина может меняться по ширине. Можно также изготавливать изделия с различным профилем помимо изделий с Т-образным или двутавровым профилем.In particular, the only requirement for molding blanks is that they must have a constant thickness over the entire length, although their thickness can vary in width. It is also possible to manufacture products with a different profile in addition to products with a T-shaped or double tee profile.
В описанных вариантах осуществления заготовки для формования изготавливают в виде элементов, отделенных друг от друга. Однако согласно одному варианту осуществления, который не описывается здесь, можно также использовать одну подложку. Подложку разделяют на участки заготовки для формования. Размеры участков заготовки для формования соответствуют размерам описанных выше отдельных заготовок для формования. Основной материал и вспомогательный материал наносят на соответствующие участки заготовки для формования соответствующим образом, как в случае с отдельными заготовками для формования. Перед соединением участков заготовки для формования путем прессования для получения заготовки изделия подложку сгибают или разрывают вдоль границ участков заготовки для формования.In the described embodiments, the molding blanks are made in the form of elements separated from each other. However, according to one embodiment that is not described herein, a single substrate can also be used. The substrate is divided into sections of the blank for molding. The sizes of the sections of the molding blank correspond to the sizes of the individual molding blanks described above. The base material and auxiliary material are applied to the respective sections of the preform for molding accordingly, as is the case with the individual preforms for molding. Before connecting the sections of the preform for molding by pressing to obtain the preform of the product, the substrate is bent or torn along the boundaries of the sections of the preform for molding.
Фиг.13 показывает вид в перспективе внутренней части продольно разрезанного вертикального хвостового оперения широкофюзеляжного самолета А380. В продольно разрезанной половине 1' располагается определенное количество стрингеров 10', которые проходят параллельно направлению Z вертикальной оси воздушного судна, и каждый из которых образован компонентом из пластикового волоконного композиционного материала. Стрингеры 10' упрочняют внешнюю обшивку 2', которая соединяется со стрингерами 10' по всей их длине. Стрингеры 10', а также внешнюю обшивку 2' изображенной продольно разрезанной половины 1' изготавливают, в частности, с применением углеродных волокон в современной конструкции из пластикового волоконного композиционного материала. Компоненты из пластикового волоконного композиционного материала, которые образуют стрингеры, имеют форму удлиненных профилей с поперечным сечением Т-образной формы, толщина которого меняется по их длине. Можно изготовить профиль с поперечным сечением фактически любой требуемой формы. Например, прежде всего можно изготовить профиль с поперечным сечением Н-образной формы, который затем разрезают по длине для того, чтобы получить два профильных элемента, каждый из которых имеет поперечное сечение Т-образной или подобной формы.Fig. 13 shows a perspective view of the inside of a longitudinally cut vertical tail unit of an A380 wide-body aircraft. In the longitudinally cut half 1 'there is a certain number of stringers 10', which extend parallel to the Z direction of the vertical axis of the aircraft, and each of which is formed by a component of plastic fiber composite material. Stringers 10 'strengthen the outer skin 2', which is connected to the stringers 10 'along their entire length. Stringers 10 ', as well as the outer skin 2' of the longitudinally cut half 1 'shown, are made, in particular, using carbon fibers in a modern construction from a plastic fiber composite material. The components of the plastic fiber composite material that form the stringers are in the form of elongated profiles with a cross section of a T-shape, the thickness of which varies along their length. You can make a profile with a cross section of virtually any desired shape. For example, first of all, it is possible to produce a profile with a cross section of an H-shape, which is then cut lengthwise in order to obtain two profile elements, each of which has a cross section of a T-shape or a similar shape.
На фиг.13 показаны четыре участка I-IV, которые соответствуют увеличению толщины поперечного сечения профиля стрингеров. Компонент 10' из пластикового волоконного композиционного материала на участке I имеет минимальную толщину, причем эта толщина образована базовым профилем, который проходит по всей длине компонента 1' из композиционного материала. Толщина поперечного сечения увеличивается, начиная с участка II, благодаря первому усиливающему слою, который проходит по участкам II-IV. На участке III добавляется второй усиливающий слой, который проходит только по участкам III и IV. Наконец, благодаря третьему усиливающему слою, на участке IV компонент 10" из композиционного материала имеет максимальную толщину. Вследствие этого поперечное сечение компонентов из пластикового волоконного композиционного материала, которые образуют стрингеры 10', соответствует изгибающим нагрузкам, которые уменьшаются в направлении Z вертикальной оси воздушного судна по длине вертикального хвостового оперения.On Fig shows four sections I-IV, which correspond to an increase in the thickness of the cross section of the profile of the stringers. The component 10 'of the plastic fiber composite material in section I has a minimum thickness, and this thickness is formed by a base profile that extends along the entire length of the component 1' of the composite material. The thickness of the cross section increases, starting from section II, due to the first reinforcing layer, which passes through sections II-IV. In section III, a second reinforcing layer is added, which passes only in sections III and IV. Finally, due to the third reinforcing layer, in section IV, the component 10 ’of the composite material has a maximum thickness. As a result, the cross section of the components of the plastic fiber composite material that form the
На фиг.16а показано схематическое изображение установки 100 для реализации процесса пултрузии, которая, по сути, соответствует известному уровню техники и используется для изготовления из пластикового волоконного композиционного материала компонентов 10', 20' в виде профилей. Слои обрабатываемого материала хранят в виде препрегов, намотанных на барабаны 110, как предварительно изготовленные холсты, которые соединяют вместе в устройства 120 для предварительной формовки и соединяют друг с другом путем прессования в прессовочном устройстве 130 под воздействием давления и тепла. Тепловую обработку выполняют в сушилке 140 туннельного типа, которая расположена после прессовочного устройства и в которой происходит полное отверждение волоконного композиционного материала. Предварительно изготовленный холст протягивают через установку с помощью тянущего устройства 150. Разрезание профилей на фрагменты нужной длины производят в устройстве 160 для резки.On figa shows a schematic representation of the
Требуемый профиль получают в устройстве 120 для предварительной формовки, путем изменения предварительно изготовленных холстов. На фиг.16b показаны различные этапы этого процесса, где сначала сматывающийся с барабанов 110 холст имеет вид полосы, а в конце приобретает нужную форму. После этого предварительно изготовленные холсты соединяют друг с другом путем прессования в расположенном далее прессовочном устройстве 130 под воздействием давления и тепла для получения профиля нужной формы, как показано на фиг.16с. Например, как показано на фигуре, в ходе этого процесса получают профиль с поперечным сечением Н-образной формы, который можно использовать в таком виде, или можно разрезать по длине для получения двух профильных элементов, каждый из которых имеет поперечное сечение Т-образной формы.The desired profile is obtained in the
На фиг.14 и 15 показаны поперечные сечения двух различных примерных вариантов осуществления компонентов 10', 20' из пластикового волоконного композиционного материала, которые изготовлены в виде профиля с переменным по длине поперечным сечением с применением процесса пултрузии. Каждый из них имеет базовый профиль, выполненный из одного или, как в изображенных примерных вариантах осуществления, из нескольких слоев 11', 21' материала, которые тянутся по всей его длине.Figures 14 and 15 show cross-sections of two different exemplary embodiments of components 10 ', 20' of plastic fiber composite material, which are made in the form of a profile with a variable cross-sectional length using the pultrusion process. Each of them has a base profile made of one or, as in the depicted exemplary embodiments, of several layers 11 ', 21' of material that extend along its entire length.
Поперечное сечение, которое меняется по длине профиля, получают с помощью одного или, в случае изображенных вариантов осуществления, из нескольких дополнительных слоев 14', 24', 25' материала, которые наносят на базовый профиль и соединяют с ним. Длина этих дополнительных слоев материала составляет лишь часть длины профиля, в результате чего получают требуемое поперечное сечение профиля, которое меняется по его длине.A cross section that varies along the length of the profile is obtained using one or, in the case of the depicted embodiments, from several additional layers 14 ', 24', 25 'of material that are applied to and connected to the base profile. The length of these additional layers of material is only part of the length of the profile, resulting in the desired cross-section of the profile, which varies along its length.
Эти дополнительные слои 14', 24', 25' материала наносят на непрерывные слои 11', 21' материала, которые образуют базовый профиль, вместе с соответствующими компенсирующими слоями 14а', 24а', 25а', которые прежде всего дополняют поперечное сечение профиля, которое требуется в конце концов получить и которое меняется по его длине, на той части длины профиля, которую не покрывают дополнительные слои 14', 24', 25' материала, для получения постоянного по длине профиля поперечного сечения. Это позволяет использовать процесс пултрузии для получения заготовки с постоянным по длине поперечным сечением, так как данный случай представляет собой случай применения обычного процесса пултрузии.These additional material layers 14 ', 24', 25 'are applied to the continuous material layers 11', 21 ', which form the base profile, together with the corresponding compensating
Разделительный слой 50' размещают между компенсирующими слоями 14а', 24а', 25а' и находящимися под ними непрерывными слоями 11', 21' материала, которые образуют базовый профиль, а также дополнительными слоями 14', 24', 25' материала, которые образуют поперечное сечение профиля, меняющееся по его длине, когда компенсирующие слои 14а', 24а', 25а' располагаются над ними, что позволяет в надлежащее время удалить компенсирующие слои 14а', 24а', 25а' после соединения путем прессования и отверждения. Компенсирующие слои 14а', 24а', 25а' используют для обеспечения постоянного поперечного сечения в процессе пултрузии, и они не предназначены быть частью законченного изделия в виде компонента 10', 20' из пластикового волоконного композиционного материала с профилем, поперечное сечение которого меняется по его длине. Фиг.14 схематически показывает вид в разрезе компонента 10' из волоконного композиционного материала, который получают после удаления компенсирующих слоев 14а'.A separation layer 50 'is placed between the compensating
На фиг.14 и 15, которые изображают примерные варианты осуществления, показаны несколько дополнительных слоев 14', 24', 25' материала, которые образуют поперечное сечение профиля, меняющееся по его длине, и которые в соответствующих точках 14b', 24b', 25b' примыкания образуют стыки с соответствующими компенсирующими слоями 14а', 24а', 25а'. Эти точки 14b', 24b', 25b' примыкания смещены по отношению друг к другу в продольном направлении, в результате чего получают ступенчатое сужение требуемого поперечного сечения профиля. В данном случае между смежными точками примыкания образуются соответствующие участки наложения дополнительных слоев 14', 24', 25' материала, которые образуют поперечное сечение профиля, меняющееся по его длине, и соответствующего компенсирующего слоя 14а', 24а', 25а' следующего отдельного слоя. Для того чтобы можно было впоследствии удалить компенсирующие слои 14а', 24а', 25а', на каждом из этих участков наложения можно также предусмотреть разделительные слои 50'.14 and 15, which depict exemplary embodiments, several additional material layers 14 ′, 24 ′, 25 ′ are shown, which form a cross-section of the profile, varying along its length, and which at
В примерном варианте осуществления, показанном на фиг.14, непрерывные слои 11' материала размещают на одной стороне профиля, а подлежащие удалению компенсирующие слои 14а' размещают на другой стороне профиля. С другой стороны, в примерном варианте осуществления, показанном на фиг.15, конструкция компонента 20' из композиционного материала симметрична относительно своей продольной оси, и непрерывные слои 21' материала располагают посередине, дополнительные слои 24' материала предусматривают на одной стороне профиля, следующие дополнительные слои 25" материала предусматривают на другой стороне профиля и в каждом случае их дополняют соответствующими компенсирующими слоями 24а' и 25а' соответственно по обе стороны непрерывных слоев 21' материала. Таким образом, удаляемые компенсирующие слои 24а', 25а' предусматривают с обеих сторон, и профиль компонента 20' из композиционного материала меняется с обеих сторон по всей длине.In the exemplary embodiment shown in FIG. 14, continuous layers 11 'of material are placed on one side of the profile, and compensating
Согласно примерному варианту осуществления, показанному на фиг.14а и 15, компенсирующие слои 14а', 24а', 25а' образованы отдельными слоями волоконного материала, который может быть таким же, как и волоконный материал непрерывных слоев 11', 21', или может представлять собой другой волоконный материал. Возможен вариант, когда разделительные слои 50' располагаются между отдельными компенсирующими слоями 14а', 24а', 25а', как показано на фиг.14а, или вариант, когда между отдельными компенсирующими слоями 24а', 25а' нет разделительных слоев, как показано на фиг.15, так, чтобы компенсирующие слои 24а', 25а' после процесса соединения путем прессования образовывали самостоятельный пластиковый волоконный композиционный материал. После извлечения этот волоконный композиционный материал можно выбросить как временный слой.According to the exemplary embodiment shown in FIGS. 14a and 15, the
Для всех примерных вариантов осуществления разделительный слой 50' может быть предусмотрен в виде антиадгезионного порошка, или в виде разделительной пленки, или, в случае необходимости, в виде других подходящих материалов.For all exemplary embodiments, the
Непрерывные слои 11', 21' материала можно хранить в виде предварительно изготовленного холста, намотанного на один или более барабанов, и подавать в ходе процесса изготовления компонента 10', 20' из композиционного материала. Дополнительные слои 14', 24', 25' материала, которые предназначены для образования профиля, имеющего переменное поперечное сечение по своей длине, а также дополняющие их компенсирующие слои 14а', 24а', 25а' можно аналогичным образом хранить в виде предварительно изготовленного холста, намотанного на один или более барабанов, и подавать в ходе процесса. В данном случае дополнительные слои 14', 24', 25' материала, с одной стороны, и дополняющие их компенсирующие слои 14а', 24а', 25а', с другой стороны, можно подавать с разных барабанов. В этом случае необходимо предусмотреть, чтобы точки 14b', 24b', 25b' примыкания между взаимно дополняющими слоями правильно располагались по отношению друг к другу.Continuous layers 11 ', 21' of material can be stored in the form of a prefabricated canvas wound on one or more drums, and fed during the manufacturing process of component 10 ', 20' from composite material. Additional layers 14 ', 24', 25 'of material that are designed to form a profile having a variable cross-section along its length, as well as compensating
С другой стороны, дополнительные слои 14', 24', 25' материала, которые образуют профиль с меняющимся по длине поперечным сечением, а также дополняющие их компенсирующие слои 14а', 24а", 25а' могут быть намотаны вместе на один барабан в виде предварительно изготовленного холста с постоянным поперечным сечением и могут использоваться для реализации этого способа. Кроме того, можно предусмотреть, чтобы, по меньшей мере, один непрерывной слой 11', 21' материала также был намотан на барабан вместе с этими слоями для получения предварительно изготовленного холста с постоянным поперечным сечением. В случае, когда толщина поперечного сечения профиля не слишком велика, также возможно все слои, то есть непрерывные слои 11', 21' материала, а также дополнительные слои 14', 24', 25' материала, которые образуют профиль с меняющимся по длине поперечным сечением, и дополняющие их компенсирующие слои 14а', 24а', 25а' намотать на один барабан в виде предварительно изготовленного холста с постоянным поперечным сечением.On the other hand, additional layers 14 ', 24', 25 'of material that form a profile with a variable cross-section along the length, as well as compensating
Предварительно изготовленный холст может дополнительно включать в себя пленку-подложку, которая служит основой для соответствующих слоев. Такая пленка-подложка обычно отделяется от этих слоев по мере того, как они подаются с различных рулонов и соединяются вместе. Затем эту пленку удаляют из процесса.The prefabricated canvas may further include a backing film, which serves as the basis for the respective layers. Such a substrate film is usually separated from these layers as they are fed from various rolls and joined together. Then this film is removed from the process.
Если разделительную пленку используют в виде отдельного разделительного слоя, он может представлять собой составную часть предварительно изготовленного холста или может подаваться отдельно, и в этом случае его обычно также наматывают на барабан.If the release film is used as a separate release layer, it can be an integral part of a prefabricated canvas or can be supplied separately, in which case it is usually also wound on a drum.
Как показано на фиг.14с, может также быть предусмотрен один компенсирующий слой 40', представляющий собой дополнительную часть поперечного сечения профиля, которое меняется по его длине. Например, он может состоять из металла или эластичного материала. Затем его используют в процессе изготовления таким же образом, как описанные выше отдельные слои для дополнения поперечного сечения профиля, которое меняется по его длине благодаря дополнительным слоям 14а', 24а', 25а', с тем чтобы получить профиль с поперечным сечением, постоянным по его длине. Такой элемент 40' может представлять собой многоразовый «фиктивный слой», который используют в процессе изготовления, после чего удаляют, очищают и используют повторно, или он может представлять собой элемент, который выбрасывают после процесса изготовления или перерабатывают соответствующим образом. Элемент 40' можно вводить в технологический процесс непосредственно перед устройством для отверждения, особенно если он представляет собой твердый «фиктивный слой».As shown in FIG. 14c, a single compensating layer 40 'may also be provided, which is an additional part of the cross-section of the profile, which varies along its length. For example, it may be composed of metal or elastic material. It is then used in the manufacturing process in the same way as the individual layers described above to supplement the cross section of the profile, which varies along its length due to the
Компонент 10', 20' из пластикового волоконного композиционного материала с переменным по длине поперечным сечением и дополняющие его компенсирующие слои 14а', 24а', 25а', 40" образуют заготовку, которую можно транспортировать или хранить отдельно до тех пор, пока компонент и компенсирующие слои не будут разделены.The component 10 ', 20' of the plastic fiber composite material with a variable cross-sectional length and the compensating
Согласно изобретению компонент из пластикового волоконного композиционного материала и способ его изготовления, а также упомянутая заготовка обладают множеством преимуществ по сравнению с обычными способами изготовления таких деталей с использованием процесса пултрузии. Среди преимуществ способа изготовления согласно изобретению можно назвать следующие: значительное снижение производственных расходов и времени изготовления, отсутствие необходимости выполнять сложную процедуру нанесения на базовый профиль дополнительных усиливающих слоев и, возможно, клеящей пленки и, следовательно, отсутствие необходимости выполнять предварительную обработку, которая может потребоваться в этом случае, отсутствие необходимости в дополнительном отверждении нанесенных дополнительных усиливающих слоев в автоклаве, повышение качества слоистого материала и, следовательно, улучшение механических характеристик получаемого компонента из композиционного материала и отсутствие необходимости проводить испытания базового профиля.According to the invention, a component of a plastic fiber composite material and a method for its manufacture, as well as the aforementioned preform, have many advantages over conventional methods for manufacturing such parts using the pultrusion process. Among the advantages of the manufacturing method according to the invention are the following: a significant reduction in production costs and manufacturing time, the absence of the need to perform a complex procedure for applying additional reinforcing layers and, possibly, an adhesive film to the base profile and, therefore, the absence of the need for preliminary processing, which may be required in in this case, there is no need for additional curing of the applied additional reinforcing layers in the autoclave , Improved quality laminate and therefore improving mechanical characteristics of the resulting composite material component and no need to conduct tests of the basic profile.
Поперечное сечение профиля, которое меняется по длине, также обеспечивает производственное преимущество профиля, полученного способом пултрузии, вес которого оптимизирован и который соответствует нагрузке.The cross-section of the profile, which varies in length, also provides the manufacturing advantage of the pultrusion profile, the weight of which is optimized and which corresponds to the load.
Традиционные профили, полученные способом пултрузии, отличаются постоянным по длине поперечным сечением и постоянной толщиной компонента. Пока поперечное сечение профиля остается постоянным по длине, можно получить любую геометрическую форму (Н, Т, О, X, V, М, D и т.д.). Настоящее изобретение отличается тем, что эти основные геометрические характеристики могут быть сохранены, и тем, что поперечное сечение профиля может быть изменено путем изменения толщины компонента. По существу, ограничений для основных геометрических характеристик нет.Conventional pultrusion profiles are characterized by constant cross-sectional length and constant component thickness. As long as the cross section of the profile remains constant in length, any geometric shape can be obtained (H, T, O, X, V, M, D, etc.). The present invention is characterized in that these basic geometric characteristics can be maintained, and in that the cross section of the profile can be changed by changing the thickness of the component. In essence, there are no restrictions on the basic geometric characteristics.
В качестве волоконного материала можно использовать все традиционные материалы, такие как армированный углеродными волокнами пластик (CFP), армированный стеклянными волокнами пластик (GFP), армированный акриловыми волокнами пластик (AFP), натуральные волокна и т.д.All traditional materials can be used as fiber material, such as carbon fiber reinforced plastic (CFP), glass fiber reinforced plastic (GFP), acrylic fiber reinforced plastic (AFP), natural fibers, etc.
Из вышеизложенного должно быть ясно, что данное описание раскрывает, по меньшей мере, следующие варианты осуществления:From the foregoing, it should be clear that this description discloses at least the following embodiments:
Вариант осуществления 1. Способ изготовления изделия (15), состоящего из волоконного композиционного материала, включающий в себя следующие этапы:
(a) обеспечение, по меньшей мере, одной подложки (3);(a) providing at least one substrate (3);
(b) нанесение основного материала (6), представляющего собой предварительно пропитанный волоконный полуфабрикат, и вспомогательного материала (7) на по меньшей мере одну подложку (3) для получения, по меньшей мере, двух участков заготовки (1, 10) для формования, таким образом, что, по меньшей мере, на одном из участков заготовки (1, 10) для формования находится основной материал, и, по меньшей мере, на одном из участков заготовки (1, 10) для формования находится вспомогательный материал;(b) applying the main material (6), which is a pre-impregnated fiber prefabricated product, and auxiliary material (7) on at least one substrate (3) to obtain at least two sections of the preform (1, 10) for molding, so that at least one of the sections of the preform (1, 10) for molding is the main material, and at least one of the sections of the preform (1, 10) for molding is an auxiliary material;
(c) соединение между собой путем прессования, по меньшей мере, двух участков заготовки (1, 10) для формования с целью получения заготовки (14) изделия с расположением, по меньшей мере, одной подложки (3) на поверхности заготовки (14) изделия; и(c) interconnecting by pressing at least two sections of the preform (1, 10) for molding in order to obtain the preform (14) of the product with the location of at least one substrate (3) on the surface of the preform (14) of the product ; and
(d) удаление, по меньшей мере, одной подложки (3) и вспомогательного материала (7) из заготовки (14) изделия для получения изделия (15),(d) removing at least one substrate (3) and auxiliary material (7) from the workpiece (14) of the product to obtain the product (15),
отличающийся тем, что основной материал (6) и/или вспомогательный материал (7) наносят такой толщины (21, 22, 23), которая обеспечивает постоянную толщину (21, 22, 23) заготовки (1, 10) для формования.characterized in that the main material (6) and / or auxiliary material (7) is applied in such a thickness (21, 22, 23) that provides a constant thickness (21, 22, 23) of the workpiece (1, 10) for molding.
Вариант осуществления 2. Способ изготовления по варианту осуществления 1, отличающийся тем, что на участок (20) подложки (3) наносят несколько слоев, состоящих из основного материала (6) и/или вспомогательного материала (7), таким образом, что ни один слой, состоящий из основного материала (6), не закрыт вспомогательным материалом (7).
Вариант осуществления 3. Способ изготовления по меньшей мере по одному из предшествующих вариантов осуществления, отличающийся тем, что основной материал (6) представляет собой тканый материал, трикотажное полотно и/или холст.
Вариант осуществления 4. Способ изготовления по варианту осуществления 3, отличающийся тем, что холст состоит из четного количества слоев, причем первые волокна (41) в слоях с нечетными номерами сориентированы в первом направлении, а вторые волокна (42, 44) в слоях с четными номерами сориентированы во втором направлении, при этом угол между первым и вторым направлениями составляет от 30° до 60°.Embodiment 4. A manufacturing method according to
Вариант осуществления 5. Способ изготовления по варианту осуществления 4, отличающийся тем, что первое направление волокон (41) во всех слоях с нечетными номерами одинаково, а вторые направления волокон (42, 44) в следующих за ними слоях с нечетными номерами зеркально симметричны друг другу относительно первого направления.Embodiment 5. A manufacturing method according to Embodiment 4, characterized in that the first direction of the fibers (41) in all layers with odd numbers is the same, and the second directions of fibers (42, 44) in the subsequent layers with odd numbers are mirror symmetric to each other relative to the first direction.
Вариант осуществления 6. Способ изготовления по меньшей мере по одному из предшествующих вариантов осуществления, отличающийся тем, что подложка (3) представляет собой пленку.
Вариант осуществления 7. Способ изготовления по меньшей мере по одному из предшествующих вариантов осуществления, отличающийся тем, что основной материал (6) представляет собой материал, армированный углеродными волокнами.
Вариант осуществления 8. Способ изготовления по меньшей мере по одному из предшествующих вариантов осуществления, отличающийся тем, что вспомогательный материал (7) представляет собой полуфабрикат, армированный стеклянными волокнами.Embodiment 8. A manufacturing method according to at least one of the preceding embodiments, characterized in that the auxiliary material (7) is a semi-finished product reinforced with glass fibers.
Вариант осуществления 9. Способ изготовления по меньшей мере по одному из предшествующих вариантов осуществления, отличающийся тем, что перед этапом соединения путем прессования первый из участков (1, 10) заготовки для формования размещают параллельно второму из участков (1, 10) заготовки для формования, после чего эти два участка (1, 10) заготовки для формования соединяют друг с другом путем прессования.
Вариант осуществления 10. Способ изготовления по варианту осуществления 9, отличающийся тем, что первый участок (1, 10) заготовки для формования и второй участок (1, 10) заготовки для формования соединяют путем прессования в соответствии с кривизной изделия.
Вариант осуществления 11. Способ изготовления по варианту осуществления 10, отличающийся тем, что первый участок заготовки (1, 10) для формования имеет первую длину, а второй участок заготовки (1, 10) для формования имеет вторую длину, причем первая длина соответствует длине первого участка заготовки (1, 10) для формования после соединения путем прессования, а вторая длина соответствует длине второго участка заготовки (1, 10) для формования после соединения путем прессования.
Вариант осуществления 12. Установка для изготовления изделия (15), состоящего из волоконного композиционного материала, содержащая:An
подающее устройство (31) для обеспечения по меньшей мере одной подложки (3);a feeding device (31) for providing at least one substrate (3);
укладочное устройство (34) для нанесения основного материала (6), представляющего собой предварительно пропитанный волоконный полуфабрикат, по меньшей мере, на один первый участок подложки (3), и для нанесения вспомогательного материала (7), по меньшей мере, на один второй участок, по меньшей мере, одной подложки (3), для получения, по меньшей мере, двух участков (52, 53) заготовки (1, 10) для формования;a laying device (34) for applying the base material (6), which is a pre-impregnated fiber prefabricated product, at least one first section of the substrate (3), and for applying auxiliary material (7) to at least one second section at least one substrate (3), to obtain at least two sections (52, 53) of the workpiece (1, 10) for molding;
формовочный пресс (37, 54) для соединения путем прессования двух участков (52, 53) заготовки (1, 10) для формования с целью получения заготовки (14) изделия; иa molding press (37, 54) for joining by pressing two sections (52, 53) of the workpiece (1, 10) for molding to obtain a workpiece (14) of the product; and
разделительное устройство (38) для удаления вспомогательного материала (7) из заготовки (14) изделия.a separation device (38) for removing auxiliary material (7) from the workpiece (14) of the product.
Вариант осуществления 13. Устройство по варианту осуществления 12, отличающееся тем, что формовочный пресс (54) состоит из последовательного ряда формовочных сегментов (55), которые расположены парами напротив друг друга и могут быть размещены вдоль предопределенной кривой для такого состояния формовочного пресса (54), в котором приложено усилие.
Вариант осуществления 14. Устройство по варианту осуществления 13, отличающееся тем, что предусмотрено, по меньшей мере, два подающих устройства (50, 51), которые подают два участка (52, 53) заготовки (1, 10) для формования параллельно формовочному прессу (54), при этом первая скорость подачи первого подающего устройства (50) и вторая скорость подачи второго подающего устройства (51) могут регулироваться в зависимости от предопределенной кривизны изделия.
Вариант осуществления 15. Способ изготовления из пластикового волоконного композиционного материала компонента в виде профиля с поперечным сечением, переменным по его длине, с применением процесса пултрузии, в котором базовый профиль и переменное поперечное сечение формируют из одного или более непрерывных по всей длине слоев (11', 21') волоконного материала с применением одного или более дополнительных слоев (14', 24', 25') материала, которые наносят на базовый профиль и соединяют с ним, и длина которых такова, что указанные слои занимают лишь часть длины профиля, при этом процесс пултрузии включает в себя этапы подачи, соединения путем прессования и отверждения слоев материала, отличающийся тем, что дополнительные слои (14', 24', 25') материала, которые образуют переменное поперечное сечение компонента (10', 20') из композиционного материала, наносят с внедрением разделительного слоя (50') в непрерывные слои (11', 21') материала, которые формируют базовый профиль вместе с по меньшей мере одним компенсирующим слоем (14а', 24а', 25а', 40'), который дополняет поперечное сечение профиля на том участке длины профиля, который не занят дополнительными слоями (14', 24', 25') материала для получения постоянного поперечного сечения, и удаляют по меньшей мере один компенсирующий слой (14а', 24а', 25а', 40') после соединения путем прессования.
Вариант осуществления 16. Способ по варианту осуществления 15, отличающийся тем, что несколько дополнительных слоев (14', 24', 25') материала, которые в соответствующих точках (14b', 24b', 25b') примыкания образуют стыки по меньшей мере с одним компенсирующим слоем (14а', 24а', 25а', 40'), наносят на непрерывные слои (11', 21') материала, которые образуют базовый профиль, при этом точки (14b', 24b', 25b') примыкания смещают по отношению друг к другу в продольном направлении, причем дополнительные слои (14', 24', 25') материала и по меньшей мере один компенсирующий слой (14а', 24а', 25а', 40') располагают один над другим между смежными точками (14b', 24b', 25b') примыкания, образуя тем самым соответствующие участки наложения, на которых предусматривают разделительный слой (50') между дополнительными слоями (14', 24', 25') материала и компенсирующим слоем (14а', 24а', 25а', 40').
Вариант осуществления 17. Способ по варианту осуществления 15 или 16, отличающийся тем, что компенсирующий слой (14а', 24а', 25а') образован отдельными слоями волоконного материала.
Вариант осуществления 18. Способ по варианту осуществления 15 или 16, отличающийся тем, что компенсирующий слой (14а', 24а', 25а', 40') образован одним или более отдельными слоями металла.Embodiment 18. The method of
Вариант осуществления 19. Способ по варианту осуществления 15 или 16, отличающийся тем, что компенсирующий слой (14а', 24а', 25а', 40') образован одним или более отдельными слоями эластичного материала.
Вариант осуществления 20. Способ по варианту осуществления 17, отличающийся тем, что компенсирующий слой (14а', 24а', 25а') образован несколькими отдельными слоями волоконного материала, между которыми предусмотрены разделительные слои (50').
Вариант осуществления 21. Способ по варианту осуществления 17, отличающийся тем, что компенсирующий слой (14а', 24а', 25а') образован несколькими отдельными слоями волоконного материала, между которыми не предусмотрены разделительные слои и которые после процесса соединения путем прессования образуют дополнительный пластиковый волоконный композиционный материал.
Вариант осуществления 22. Способ по варианту осуществления 20 или 21, отличающийся тем, что компенсирующие слои (14а', 24а', 25а') после удаления выбрасывают, как временный слой.
Вариант осуществления 23. Способ по любому из вариантов осуществления 15-22, отличающийся тем, что изготавливают профиль с поперечным сечением Н-образной или Т-образной формы, который имеет переменное поперечное сечение по своей длине.
Вариант осуществления 24. Способ по варианту осуществления 23, отличающийся тем, что изготавливают профиль с поперечным сечением Н-образной формы, который имеет переменное поперечное сечение по своей длине и который разрезают по длине для получения двух профильных элементов, каждый из которых имеет Т-образное поперечное сечение.
Вариант осуществления 25. Способ по любому из вариантов осуществления 15-24, отличающийся тем, что разделительный слой (50') наносят в виде антиадгезионного порошка.An
Вариант осуществления 26. Способ по любому из вариантов осуществления 15-24, отличающийся тем, что разделительный слой (50') обеспечивают в виде разделительной пленки.An implementation option 26. The method according to any of embodiments 15-24, characterized in that the separation layer (50 ') is provided in the form of a separation film.
Вариант осуществления 27. Способ по любому из вариантов осуществления 15-26, отличающийся тем, что непрерывные слои (11', 21') материала хранят и подают в технологический процесс в виде предварительно изготовленного холста, намотанного на барабан.An implementation option 27. The method according to any of embodiments 15-26, characterized in that the continuous layers (11 ', 21') of material are stored and fed into the process in the form of a prefabricated canvas wound on a drum.
Вариант осуществления 28. Способ по варианту осуществления 27, отличающийся тем, что дополнительные слои (14', 24', 25') материала и компенсирующие слои (14а', 24а', 25а', 40') хранят и подают в технологический процесс в виде предварительно изготовленного холста, намотанного на барабан.Embodiment 28. The method of Embodiment 27, wherein the additional layers (14 ′, 24 ′, 25 ′) of the material and the compensating layers (14a ′, 24a ′, 25a ′, 40 ′) are stored and fed into the process in the form of a prefabricated canvas wound on a drum.
Вариант осуществления 29. Способ по варианту осуществления 28, отличающийся тем, что подачу дополнительных слоев (14', 24', 25') материала, с одной стороны, и компенсирующих слоев (14а', 24а', 25а', 40'), с другой стороны, осуществляют с разных барабанов.Embodiment 29. The method of Embodiment 28, wherein supplying additional layers (14 ′, 24 ′, 25 ′) of material, on the one hand, and compensating layers (14a ′, 24a ′, 25a ′, 40 ′), on the other hand, carried out from different drums.
Вариант осуществления 30. Способ по варианту осуществления 28, отличающийся тем, что по меньшей мере один из дополнительных слоев (14', 24', 25') материала и по меньшей мере один компенсирующий слой (14а', 24а', 25а', 40'), который дополняет тот участок длины профиля, который не занят по меньшей мере одним слоем материала, хранят на барабане и подают в технологический процесс совместно в виде предварительно изготовленного холста с постоянным поперечным сечением.
Вариант осуществления 31. Способ по варианту осуществления 30 совместно с вариантом осуществления 27, отличающийся тем, что по меньшей мере один непрерывный слой (11', 21') материала и по меньшей мере один дополнительный слой (14', 24', 25') материала, а также компенсирующий слой (14а', 24а', 25а'), который дополняет длину, хранят на барабане и подают в технологический процесс совместно в виде предварительно изготовленного холста с постоянным поперечным сечением.
Вариант осуществления 32. Способ по варианту осуществления 31, отличающийся тем, что все слои (11', 14', 14а', 21', 24', 24а', 25', 25а') хранят на одном барабане и подают в технологический процесс совместно в виде предварительно изготовленного холста с постоянным поперечным сечением.
Вариант осуществления 33. Способ по любому из вариантов осуществления 27-32, отличающийся тем, что слои предварительно изготовленного холста наносят на пленку-подложку.An
Вариант осуществления 34. Компонент из пластикового волоконного композиционного материала, изготовленный способом по любому из вариантов осуществления 16-33.An
Вариант осуществления 35. Предварительно изготовленный холст для осуществления способа по любому из вариантов осуществления 27-33.
Вариант осуществления 36. Полуфабрикат для изготовления из пластикового волоконного композиционного материала компонента в виде профиля, имеющего переменное поперечное сечение по своей длине, в котором базовый профиль и переменное поперечное сечение сформированы из одного или более слоев (11', 21') материала, непрерывных по длине, с применением одного или более дополнительных слоев (14', 24', 25') материала, который или которые нанесены на базовый профиль и соединены с ним и который или которые имеют длину, составляющую лишь часть длины профиля, при этом слои материала соединены путем прессования с применением процесса пултрузии; отличающийся тем, что дополнительные слои (14', 24', 25') материала, образующие переменное поперечное сечение компонента (10', 20') из композиционного материала, нанесены с внедрением разделительного слоя (50') в непрерывные слои (11', 21') материала, которые формируют базовый профиль вместе с по меньшей мере одним компенсирующим слоем (14а', 24а', 25а', 40'), который дополняет поперечное сечение профиля для получения постоянного поперечного сечения на том участке длины профиля, который не занят дополнительными слоями (14', 24', 25') материала, причем по меньшей мере один компенсирующий слой (14а', 24а', 25а', 40') выполнен с возможностью удаления после соединения путем прессования.
Вариант осуществления 37. Полуфабрикат по варианту осуществления 36, отличающийся тем, что несколько дополнительных слоев (14', 24', 25') материала, которые в соответствующих точках (14b', 24b', 25b') примыкания образуют стыки по меньшей мере с одним компенсирующим слоем (14а', 24а', 25а', 40'), нанесены на непрерывные слои (11', 21') материала, которые образуют базовый профиль, при этом точки (14b', 24b', 25b') примыкания смещены по отношению друг к другу в продольном направлении, а дополнительные слои (14', 24', 25') материала и по меньшей мере один компенсирующий слой (14а', 24а', 25а', 40') расположены один над другим между смежными точками (14b', 24b', 25b') примыкания с образованием в каждом случае участков наложения, на которых предусмотрен разделительный слой (50'), расположенный между дополнительными слоями (14', 24', 25') материала и компенсирующим слоем (14а', 24а', 25а', 40').
Вариант осуществления 38. Полуфабрикат по варианту осуществления 36 или 37, отличающийся тем, что компенсирующий слой (14а', 24а', 25а') образован отдельными слоями волоконного материала.
Вариант осуществления 39. Полуфабрикат по варианту осуществления 36 или 37, отличающийся тем, что компенсирующий слой (14а', 24а', 25а', 40') образован одним или более отдельными слоями металла.
Вариант осуществления 40. Полуфабрикат по варианту осуществления 36 или 37, отличающийся тем, что компенсирующий слой (14а', 24а', 25а', 40') образован одним или более отдельными слоями эластичного материала.
Вариант осуществления 41. Полуфабрикат по варианту осуществления 38, отличающийся тем, что компенсирующий слой (14а', 24а', 25а') образован несколькими отдельными слоями волоконного материала, между которыми предусмотрены разделительные слои (50').
Вариант осуществления 42. Полуфабрикат по варианту осуществления 38, отличающийся тем, что компенсирующий слой (14а', 24а', 25а') образован несколькими отдельными слоями волоконного материала, между которыми не предусмотрены разделительные слои и которые после процесса соединения путем прессования образуют дополнительный пластиковый волоконный композиционный материал.
Вариант осуществления 43. Полуфабрикат по варианту осуществления 41 или 42, отличающийся тем, что компенсирующие слои (14а', 24а', 25а') образуют временные слои, которые предназначены для выбрасывания.
Вариант осуществления 44. Полуфабрикат по любому из вариантов осуществления 26-43, отличающийся тем, что из него может быть изготовлен профиль с поперечным сечением Н-образной или Т-образной формы, который имеет переменное поперечное сечение по своей длине.An
Вариант осуществления 45. Полуфабрикат по варианту осуществления 44, отличающийся тем, что из него может быть изготовлен профиль с поперечным сечением Н-образной формы, имеющий переменное поперечное сечение по своей длине, который может быть разрезан по длине для получения двух профильных элементов, каждый из которых имеет Т-образное поперечное сечение.
Вариант осуществления 46. Полуфабрикат по любому из вариантов осуществления 36-45, отличающийся тем, что разделительный слой (50') выполнен в виде антиадгезионного порошка.An implementation option 46. The semi-finished product according to any one of embodiments 36-45, characterized in that the separation layer (50 ') is made in the form of a release powder.
Вариант осуществления 47. Полуфабрикат по любому из вариантов осуществления 36-45, отличающийся тем, что разделительный слой (50') выполнен в виде разделительной пленки.An implementation option 47. The semi-finished product according to any one of embodiments 36-45, characterized in that the separation layer (50 ') is made in the form of a separation film.
Список обозначенийList of Symbols
1. Заготовка для формования1. Molding blank
1'. Продольно разрезанная половинаone'. Half cut longitudinally
2. Поверхность2. The surface
2'. Наружная обшивка2 '. Outer skin
3. Подложка3. The substrate
4. Участок4. Plot
5. Участок5. Plot
6. Основной материал6. The main material
6а. Слой6a. Layer
6b. Слой6b. Layer
7. Вспомогательный материал7. Supporting material
9. Поверхность заготовки для формования9. The surface of the workpiece for molding
10. Заготовка для формования10. Blank for molding
10'. Компонент из пластикового волоконного композиционного материала10'. Component made of plastic fiber composite material
11. Участок11. Plot
11'. Непрерывный слой материалаeleven'. Continuous layer of material
12. Участок12. Plot
13. Участок13. Plot
14. Заготовка изделия14. Procurement of the product
14'. Дополнительный слой материалаfourteen'. Additional layer of material
14а'. Компенсирующий слой14a '. Compensation layer
14b'. Точка примыкания14b '. Junction point
15. Изделие15. Product
16. Заготовка изделия16. Procurement of the product
17. Заготовка изделия17. Procurement of the product
19. Заготовка для формования19. Blank for molding
20. Участок20. Plot
21. Толщина21. Thickness
21'. Непрерывный слой материала21 '. Continuous layer of material
22. Толщина22. Thickness
23. Толщина23. Thickness
24. Участок24. Plot
24'. Дополнительный слой материала24 '. Additional layer of material
24а'. Компенсирующий слой24a '. Compensation layer
24b'. Точка примыкания24b '. Junction point
25. Заготовка изделия25. Procurement of the product
25'. Дополнительный слой материала25 '. Additional layer of material
25а'. Компенсирующий слой25a '. Compensation layer
25b'. Точка примыкания25b '. Junction point
30. Устройство для изготовления30. Device for manufacturing
31. Подающее устройство31. Feeding device
32. Подающее устройство32. Feeding device
33. Подающее устройство33. Feeding device
35. Участок заготовки для формования35. Section of the blank for molding
36. Участок заготовки для формования36. The plot of the workpiece for molding
37. Прессовочное устройство (формовочный пресс)37. Pressing device (molding press)
38. Разделительное устройство38. Separation device
39. Прижимная планка39. Pressure bar
40. Прижимная планка40. Pressure bar
40'. Элемент40 '. Element
41. Волокно41. Fiber
42. Волокно42. Fiber
43. Угол43. Angle
44. Волокно44. Fiber
45. Угол45. Angle
50. Подающее устройство50. Feeding device
50'. Отдельный разделительный слойfifty'. Separate Separation Layer
51. Подающее устройство51. Feeding device
52. Участок заготовки для формования52. The plot of the workpiece for molding
53. Участок заготовки для формования53. A portion of the blank for molding
54. Прессовочное устройство (формовочный пресс)54. Pressing device (molding press)
55. Пресс-формы (формовочные сегменты)55. Molds (molding segments)
100. Установка для реализации процесса пултрузии100. Installation for implementing the pultrusion process
110. Барабаны с предварительно изготовленным холстом110. Pre-fabricated drums
120. Устройство для начального деформирования120. Device for initial deformation
130. Прессовочное устройство130. Pressing device
140. Сушилка туннельного типа140. Tunnel type dryer
150. Тянущее устройство150. Pulling device
160. Устройство для резки.160. A device for cutting.
Claims (22)
(a) обеспечение, по меньшей мере, одной подложки (3), предпочтительно в виде пленки;
(b) нанесение основного материала (6), представляющего собой предварительно пропитанный волоконный полуфабрикат, и вспомогательного материала (7) на, по меньшей мере, одну подложку (3) для получения, по меньшей мере, двух участков заготовки (1, 10) для формования, таким образом, что, по меньшей мере, на одном из участков заготовки (1, 10) для формования находится основной материал, и, по меньшей мере, на одном из участков заготовки (1, 10) для формования находится вспомогательный материал;
(c) соединение между собой путем прессования, по меньшей мере, двух участков заготовки (1, 10) для формования с целью получения заготовки (14) изделия с расположением, по меньшей мере, одной подложки (3) на поверхности заготовки (14) изделия, и
(d) удаление, по меньшей мере, одной подложки (3) и вспомогательного материала (7) из заготовки (14) изделия для получения изделия (15),
отличающийся тем, что основной материал (6) и/или вспомогательный материал (7) наносят такой толщины (21, 22, 23), которая обеспечивает постоянную толщину (21, 22, 23) заготовки (1, 10) для формования.1. A method of manufacturing an article (15) consisting of a fiber composite material, comprising the following steps:
(a) providing at least one substrate (3), preferably in the form of a film;
(b) applying the main material (6), which is a pre-impregnated fiber prefabricated product, and auxiliary material (7) on at least one substrate (3) to obtain at least two sections of the preform (1, 10) for molding, so that at least one of the sections of the workpiece (1, 10) for molding is the main material, and at least one of the sections of the workpiece (1, 10) for molding is the auxiliary material;
(c) interconnecting by pressing at least two sections of the preform (1, 10) for molding in order to obtain the preform (14) of the product with the location of at least one substrate (3) on the surface of the preform (14) of the product , and
(d) removing at least one substrate (3) and auxiliary material (7) from the workpiece (14) of the product to obtain the product (15),
characterized in that the main material (6) and / or auxiliary material (7) is applied in such a thickness (21, 22, 23) that provides a constant thickness (21, 22, 23) of the workpiece (1, 10) for molding.
подающее устройство (31) для обеспечения, по меньшей мере, одной подложки (3); укладочное устройство (34) для нанесения основного материала (6), представляющего собой предварительно пропитанный волоконный полуфабрикат, по меньшей мере, на один первый участок подложки (3), и для нанесения вспомогательного материала (7), по меньшей мере, на один второй участок, по меньшей мере, одной подложки (3), для получения, по меньшей мере, двух участков (52, 53) заготовки (1, 10) для формования;
формовочный пресс (37, 54) для соединения путем прессования двух участков (52, 53) заготовки (1,10) для формования с целью получения заготовки (14) изделия и разделительное устройство (38) для удаления вспомогательного материала (7) из заготовки (14) изделия.6. Installation for the manufacture of products (15), consisting of a fiber composite material, containing:
a feeding device (31) for providing at least one substrate (3); a laying device (34) for applying the base material (6), which is a pre-impregnated fiber prefabricated product, at least one first section of the substrate (3), and for applying auxiliary material (7) to at least one second section at least one substrate (3), to obtain at least two sections (52, 53) of the workpiece (1, 10) for molding;
a molding press (37, 54) for joining by pressing two sections (52, 53) of the workpiece (1.10) for molding to obtain the workpiece (14) of the product and a separation device (38) for removing auxiliary material (7) from the workpiece ( 14) products.
отдельными слоями волоконного материала,
одним или более отдельными слоями металла,
одним или более отдельными слоями эластичного материала,
несколькими отдельными слоями волоконного материала, между которыми предусмотрены разделительные слои (50'), или
несколькими отдельными слоями волоконного материала, между которыми не предусмотрены разделительные слои, и которые после этапа соединения путем прессования образуют дополнительный пластиковый волоконный композиционный материал,
при этом компенсирующие слои (14а', 24а', 25а') предпочтительно выбрасывают после удаления как временный слой.11. The method according to claim 9, characterized in that the compensating layer (14a ', 24a', 25a ', 40') is formed:
in separate layers of fiber material
one or more separate layers of metal,
one or more separate layers of elastic material,
several separate layers of fiber material between which separation layers (50 ') are provided, or
several separate layers of fiber material, between which no separation layers are provided, and which, after the joining step by pressing, form an additional plastic fiber composite material,
wherein the compensating layers (14a ', 24a', 25a ') are preferably discarded after removal as a temporary layer.
отдельными слоями волоконного материала,
одним или более отдельными слоями металла,
одним или более отдельными слоями эластичного материала,
несколькими отдельными слоями волоконного материала, между которыми предусмотрены разделительные слои (50'),
несколькими отдельными слоями волоконного материала, между которыми не предусмотрены разделительные слои, и которые после соединения путем прессования образуют дополнительный пластиковый волоконный композиционный материал,
при этом компенсирующие слои (14а', 24а', 25а') предпочтительно образуют временные слои, которые предназначены для выбрасывания.21. The semi-finished product according to claim 19, characterized in that the compensating layer (14a ', 24a', 25a ', 40') is formed:
in separate layers of fiber material
one or more separate layers of metal,
one or more separate layers of elastic material,
several separate layers of fiber material, between which separation layers (50 ') are provided,
several separate layers of fiber material, between which there are no separation layers, and which, after joining by pressing, form an additional plastic fiber composite material,
wherein the compensating layers (14a ', 24a', 25a ') preferably form temporary layers that are intended to be ejected.
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US83824106P | 2006-08-17 | 2006-08-17 | |
DE200610038666 DE102006038666B4 (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Manufacturing method for a workpiece made of a fiber composite material and apparatus for producing a workpiece made of a fiber composite material |
US60/838,241 | 2006-08-17 | ||
DE102006038666.3 | 2006-08-17 | ||
US60/881,613 | 2007-01-22 | ||
DE102007015516.8 | 2007-03-30 | ||
DE102007015516A DE102007015516B4 (en) | 2007-01-22 | 2007-03-30 | Plastic-fiber composite component in the form of a profile with over the length varying profile cross-section |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009107010A RU2009107010A (en) | 2010-09-27 |
RU2434749C2 true RU2434749C2 (en) | 2011-11-27 |
Family
ID=38973209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009107010/05A RU2434749C2 (en) | 2006-08-17 | 2007-05-04 | Method of producing articles from fiber composite material and shaped component from said material with cross varying over its length |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101505947B (en) |
DE (1) | DE102006038666B4 (en) |
RU (1) | RU2434749C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665422C2 (en) * | 2013-10-30 | 2018-08-29 | Эвоник Рём ГмбХ | Continuous production of profiles in sandwich type of construction with foam cores and rigid-foam-filled profile |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102006736B (en) * | 2009-08-28 | 2012-12-12 | 比亚迪股份有限公司 | Molding product of metal and carbon fibers and manufacturing method thereof |
DE102009059720B4 (en) * | 2009-12-18 | 2012-04-12 | Airbus Operations Gmbh | Device for producing a fiber composite fuselage shell for an aircraft |
DE102010054097A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Audi Ag | Method for manufacturing metal-fiber composite component from metal part and fiber composite part for vehicle, involves providing metal part and upper surface structure |
FR2981002A1 (en) * | 2011-10-11 | 2013-04-12 | Airbus Operations Sas | METHOD FOR PRODUCING AN EXTRUDED RAIDI PANEL AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE SAME |
ES2415773B1 (en) * | 2011-12-29 | 2014-09-02 | Airbus Operations S.L. | METHOD OF MANUFACTURE OF COMPOSITE MATERIAL PARTS WITH THICKNESS CHANGES |
DE102014224741A1 (en) * | 2014-12-03 | 2016-06-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Process for the production of preforms and of a fiber composite component and fiber composite component |
CN109532058A (en) * | 2018-11-12 | 2019-03-29 | 中国航空工业集团公司基础技术研究院 | A kind of Varying-thickness polymer matrix composites structure preparation method |
CN110126304A (en) * | 2019-04-17 | 2019-08-16 | 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 | A method of reducing carbon fibre composite machining cost |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4362588A (en) * | 1980-07-17 | 1982-12-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method of fabricating a ducted blanket for a rotor spar |
DE3710416A1 (en) * | 1987-03-28 | 1988-10-13 | Messerschmitt Boelkow Blohm | METHOD FOR PRODUCING A HONEYCOMB-SHAPED CORE FOR A LIGHTWEIGHT COMPOSITE PLATE |
US5556496A (en) * | 1995-01-10 | 1996-09-17 | Sumerak; Joseph E. | Pultrusion method for making variable cross-section thermoset articles |
US6391436B1 (en) * | 1998-05-20 | 2002-05-21 | Cytec Technology Corp. | Manufacture of void-free laminates and use thereof |
JP3742082B2 (en) * | 2003-08-08 | 2006-02-01 | 株式会社ジャムコ | Method and apparatus for continuously forming fiber-reinforced plastic member having curvature |
-
2006
- 2006-08-17 DE DE200610038666 patent/DE102006038666B4/en not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-05-04 RU RU2009107010/05A patent/RU2434749C2/en not_active IP Right Cessation
- 2007-05-04 CN CN2007800305559A patent/CN101505947B/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665422C2 (en) * | 2013-10-30 | 2018-08-29 | Эвоник Рём ГмбХ | Continuous production of profiles in sandwich type of construction with foam cores and rigid-foam-filled profile |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009107010A (en) | 2010-09-27 |
CN101505947A (en) | 2009-08-12 |
CN101505947B (en) | 2012-08-29 |
DE102006038666B4 (en) | 2009-09-24 |
DE102006038666A1 (en) | 2008-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2434749C2 (en) | Method of producing articles from fiber composite material and shaped component from said material with cross varying over its length | |
US8821666B2 (en) | Production method for a workpiece composed of a fibre-composite material, and a fibre-composite component in the form of a profile with a profile cross section which varies over its length | |
US9694898B2 (en) | Methods for manufacturing an I-stringer of an aircraft and devices for use in such methods | |
AU2013254936B2 (en) | Multi-box wing spar and skin | |
US10118350B2 (en) | Staggered bevel for continuous compression molding tooling dies | |
US8808493B2 (en) | Method for joining cured stringers to at least one structural component of an aircraft or spacecraft | |
US20130115429A1 (en) | Composite structure and method of forming same | |
US10549490B2 (en) | Method for manufacturing a stiffened panel made from composite material | |
US20130168009A1 (en) | Method for manufacturing pieces of composite material having varied thicknesses | |
EP3000586B1 (en) | Method for manufacturing a composite material part comprising a web and at least one flange | |
US8187517B2 (en) | Use of a tool and a method for producing a surface member | |
JP6694441B2 (en) | Method of manufacturing composite stiffening panel by co-curing | |
US8273206B2 (en) | Method for continuously forming composite material shape member having varied cross-sectional shape | |
CN110861321A (en) | Forming elongated composite structures | |
CN106864769B (en) | Use the compound aircraft manufacturing tool and method of radial type mandrel | |
CN114222633A (en) | Pultrusion of profiles with non-uniform cross-section |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170505 |