RU2603798C1 - Method of forming articles of composite material - Google Patents
Method of forming articles of composite material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603798C1 RU2603798C1 RU2015131377/05A RU2015131377A RU2603798C1 RU 2603798 C1 RU2603798 C1 RU 2603798C1 RU 2015131377/05 A RU2015131377/05 A RU 2015131377/05A RU 2015131377 A RU2015131377 A RU 2015131377A RU 2603798 C1 RU2603798 C1 RU 2603798C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- rubber
- binder
- tooling
- strip
- 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
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C43/10—Isostatic pressing, i.e. using non-rigid pressure-exerting members against rigid parts or dies
Abstract
Description
Изобретение относится к способам формования изделий из композиционных материалов, в частности к методам уплотнения композиционного материала, и может быть использовано для получения конструкций в авиационной и космической технике.The invention relates to methods of molding products from composite materials, in particular to methods of compaction of composite material, and can be used to obtain structures in aviation and space technology.
В патенте РФ №2372195 С1 от 21.03.2008 описан способ формования изделий сложной конфигурации, при котором в матрице (пресс-форме) производят набор изделия из полимерных композиционных материалов, затем внутреннюю полость детали заполняют компаундом, полимеризуют компаунд и производят отверждение детали.In the patent of the Russian Federation No. 2372195 C1 dated 03/21/2008 a method for molding articles of complex configuration is described, in which a set of products is made of polymer composite materials in a matrix (mold), then the internal cavity of the part is filled with a compound, the compound is polymerized and the part is cured.
Данный способ требует предварительного изготовления пуансона перед формованием изделия и введения дополнительной операции полимеризации компаунда, что увеличивает трудоемкость и производственный цикл изготовления.This method requires pre-production of the punch before molding the product and the introduction of an additional operation of the polymerization of the compound, which increases the complexity and production cycle of manufacture.
Наиболее близким к изобретению является комбинированный способ формования, описанный в учебном пособии «Полимерные композиционные материалы: структура, свойства и технология. Учеб. пособ. - 4-е испр. и доп. изд. / Под ред. А.А. Берлина. - М.: ЦОП «Профессия»; 2014 - 522-523 с.». Способ сочетает термокомпрессионное и автоклавное формование, при котором в форму с препрегом помещают вкладыши из резины, выполняющие роль уплотняющих элементов, герметично упаковывают и проводят режим формования в автоклаве. В результате уплотнение материала при отверждении происходит за счет внешнего давления и термического расширения резины.Closest to the invention is the combined method of molding described in the training manual "Polymer composite materials: structure, properties and technology. Textbook benefits - 4th rev. and add. ed. / Ed. A.A. Berlin - M .: CCP "Profession"; 2014 - 522-523 s. ". The method combines thermocompression and autoclave molding, in which rubber inserts, which act as sealing elements, are placed in a form with a prepreg, hermetically packed and the molding mode is carried out in an autoclave. As a result, the compaction of the material during curing occurs due to external pressure and thermal expansion of rubber.
Недостатками данного способа формования является большая трудоемкость и длительный цикл изготовления, обусловленные необходимостью предварительного изготовления вкладышей и дополнительных приспособлений для их формования, а также необходимость использования энергоемкого оборудования (автоклава) для обеспечения давления формования.The disadvantages of this molding method is the great complexity and a long manufacturing cycle, due to the need for pre-manufacturing of liners and additional devices for their molding, as well as the need to use energy-intensive equipment (autoclave) to provide molding pressure.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение трудоемкости, энергоемкости и сокращение производственного цикла за счет исключения предварительного изготовления вкладышей и дополнительных приспособлений для их формования, а также возможности использования менее энергоемкого оборудования.The objective of the invention is to reduce the complexity, energy intensity and shorten the production cycle by eliminating the preliminary manufacture of liners and additional devices for their molding, as well as the possibility of using less energy-intensive equipment.
Способ формования изделий из композиционного материала, включающий выкладку пропитанного связующим волокнистого материала в углубление технологической оснастки и использование уплотняющих элементов из терморасширяющейся резины для создания давления формования, упаковку, нагревание, подачу давления, охлаждение отвержденного изделия и извлечение его из оснастки, отличается тем, что объем углубления технологической оснастки выполнен равным или больше объема неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формирующего изделие, уплотняющий элемент выполнен из невулканизированной терморасширяющейся резины в виде полосы, перекрывающей углубление технологической оснастки, а давление на резиновый элемент передается через жесткую цулагу, перекрывающую полосу из невулканизированной резины, которая в процессе нагрева и подачи давления через цулагу частично заполняет углубление технологической оснастки, уплотняя пропитанный связующим волокнистый материал и создавая давление формования при его отверждении.A method of molding articles of composite material, including laying out a fiber-impregnated binder material into a recess of a tooling and using sealing elements of thermally expanding rubber to create molding pressure, packaging, heating, applying pressure, cooling the cured article and removing it from the tool, is characterized in that the volume the deepening of the tooling is made equal to or greater than the volume of the unconsolidated binder-impregnated fibrous material forming o the product, the sealing element is made of unvulcanized thermally expanding rubber in the form of a strip that overlaps the technological equipment depression, and the pressure on the rubber element is transmitted through a rigid tsulag overlapping the strip of unvulcanized rubber, which partially fills the technological equipment depression during heating and pressure supply through the tsulag, compaction of the binder-impregnated fibrous material and creating a molding pressure upon curing.
Объем углубления технологической оснастки целесообразно выполнять превышающим объем неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формирующего изделие, не более чем на 10%.It is advisable to carry out the depth of the technological tooling in excess of the volume of the unconsolidated binder-impregnated fibrous material forming the product by no more than 10%.
Уплотняющий элемент может перекрывать углубление не менее чем на 5 мм с каждой стороны.The sealing element may overlap the recess by at least 5 mm on each side.
Жесткая цулага, перекрывающая полосу из невулканизированной резины, может быть выполнена таким образом, что отношение площади жесткой цулаги, перекрывающей полосу из невулканизированной резины, к площади этой полосы равно отношению давления, необходимого для формования изделия, к давлению, прилагаемому к жесткой цулаге в процессе отверждения изделия.A rigid pulp overlapping a strip of unvulcanized rubber can be made in such a way that the ratio of the area of a rigid pulp overlapping a strip of unvulcanized rubber to the area of this strip is equal to the ratio of the pressure required to form the product to the pressure applied to a rigid pulp during curing products.
Выполнение объема углубления технологической оснастки равным или больше объема неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формирующего изделие, с использованием уплотняющего элемента, выполненного из невулканизированной терморасширяющейся резины в виде полосы, перекрывающей углубление технологической оснастки, при передаче давления на резиновый элемент через жесткую цулагу, перекрывающую полосу из невулканизированной резины, которая в процессе нагрева и подачи давления через цулагу частично заполняет углубление технологической оснастки, уплотняя пропитанный связующим волокнистый материал и создавая давление формования при его отверждении, позволяет снизить трудоемкость и сократить производственный цикл изготовления за счет исключения операций по предварительному изготовлению вкладышей и использования дополнительных приспособлений для их формования, а также снизить энергоемкость изготовления за счет возможности исключения энергоемкого оборудования (автоклава).The implementation of the volume of deepening technological equipment equal to or more than the volume of uncompressed binder-impregnated fibrous material forming the product, using a sealing element made of unvulcanized heat-expanding rubber in the form of a strip overlapping the recess of technological equipment, while transmitting pressure to the rubber element through a rigid tsulag overlapping the strip of unvulcanized rubber, which in the process of heating and applying pressure through the tsulag partially fills the deeper the use of technological equipment, compacting the fiber material impregnated with a binder and creating a molding pressure during its curing, reduces laboriousness and shortens the production cycle by eliminating the operations of preliminary manufacturing of inserts and using additional devices for their molding, as well as reducing the energy consumption of manufacturing due to the possibility of eliminating energy-intensive equipment (autoclave).
Выполнение объема углубления технологической оснастки превышающим объем неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формующего изделие, не более чем на 10% позволяет при обеспечении необходимого давления формования облегчить выкладку изделия, что снижает трудоемкость изготовления.The implementation of the volume of deepening technological equipment in excess of the volume of the unconsolidated impregnated with a binder of the fibrous material forming the product, not more than 10% allows for the necessary molding pressure to facilitate the laying out of the product, which reduces the complexity of manufacturing.
Обеспечение перекрытия уплотняющим элементом углубления не менее чем на 5 мм с каждой стороны позволяет облегчить установку уплотняющих элементов, что снижает трудоемкость изготовления.Ensuring that the sealing element overlaps the recesses by at least 5 mm on each side makes it easier to install sealing elements, which reduces the complexity of manufacturing.
Использование жесткой цулаги, перекрывающей полосу из невулканизированной резины, таким образом, что отношение площади жесткой цулаги, перекрывающей полосу из невулканизированной резины, к площади этой полосы равно отношению давления, необходимого для формования изделия, к давлению, прилагаемому к жесткой цулаге в процессе отверждения изделия, позволяет в процессе формования создать давление на материал в несколько раз больше, чем на цулагу, что исключает необходимость использования энергоемкого оборудования (автоклава), снижая энергоемкость изготовления.The use of a rigid tsulag overlapping the strip of unvulcanized rubber, so that the ratio of the area of the tough tsulag overlapping the strip of unvulcanized rubber to the area of this strip is equal to the ratio of the pressure required for molding the product to the pressure applied to the rigid tsulag during the curing process of the product, allows the molding process to create pressure on the material several times more than on tsulag, which eliminates the need for energy-intensive equipment (autoclave), reducing energy manufacturing capacity.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлена схема основных элементов, предназначенных для реализации предлагаемого способа, перед формованием.In FIG. 1 presents a diagram of the main elements intended for the implementation of the proposed method, before molding.
На фиг. 2 представлена схема основных элементов, предназначенных для реализации предлагаемого способа, в процессе формования.In FIG. 2 presents a diagram of the main elements intended for the implementation of the proposed method in the molding process.
На фиг. 3 представлено изделие, отформованное по предлагаемому способуIn FIG. 3 presents a product molded by the proposed method
Способ осуществляется в следующей последовательности.The method is carried out in the following sequence.
Выкладывают пропитанный связующим волокнистый материал 1 в углубление 2 технологической оснастки 3. Углубление технологической оснастки 3 перекрывают уплотняющим элементом 4, выполненным из невулканизированной терморасширяющейся резины в виде полосы. Затем устанавливают жесткую цулагу 5, перекрывающую полосу невулканизированной резины, герметично упаковывают оснастку и проводят формование изделия. При формовании давление на уплотняющий элемент осуществляется через жесткую цулагу. В процессе нагрева Т и подачи давления Р происходит частичное заполнение углубления оснастки резиной с образованием формующего резинового вкладыша 6, который уплотняет волокнистый материал 1 и создает давление при отверждении изделия 7.Spread the binder-impregnated fibrous material 1 into the
ПримерExample
Предлагаемый способ формования изделий из композиционных материалов реализован при изготовлении нервюр, представляющих профилированную ферменную структуру, для беспилотного летательного аппарата. В углубления 6×3 мм и 6×2 мм металлической оснастки выкладывали углеродный волокнистый материал HTS-40, пропитанный эпоксидным связующим Araldite 8615 / Aradur 8615. По контуру углубления выкладывали полосы из невулканизированной резины ИРП-1399 шириной 15 мм и толщиной 3 мм. Поверх резины устанавливали жесткую металлическую плиту площадью, превышающей суммарную площадь полос из невулканизированной резины в 5 раз. Далее производили упаковку в вакуумный мешок и отверждали в печи при температуре 150±5С° и вакуумном давлении 0,8…1 атм, после чего производили распрессовку и извлекали изделие.The proposed method of molding products from composite materials is implemented in the manufacture of ribs representing a profiled truss structure for an unmanned aerial vehicle. HTS-40 carbon fiber material impregnated with Araldite 8615 / Aradur 8615 epoxy binder was laid in 6 × 3 mm and 6 × 2 mm metal tool pits. Strips of unvulcanized rubber IRP-1399 15 mm wide and 3 mm thick were laid along the contour of the cavity. A hard metal plate was installed on top of the rubber with an area exceeding the total area of strips of unvulcanized rubber by 5 times. Then they were packed in a vacuum bag and cured in an oven at a temperature of 150 ± 5 ° C and a vacuum pressure of 0.8 ... 1 atm, after which they were pressed and the product was removed.
Предложенный способ формования изделий из композиционных материалов позволяет снизить трудоемкость, энергоемкость и сократить производственный цикл изготовления за счет исключения предварительного изготовления вкладышей и дополнительных приспособлений для их формования, а также возможности использования менее энергоемкого оборудования.The proposed method of molding products from composite materials can reduce the complexity, energy intensity and shorten the production cycle by eliminating the preliminary manufacture of liners and additional devices for their molding, as well as the possibility of using less energy-intensive equipment.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015131377/05A RU2603798C1 (en) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Method of forming articles of composite material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015131377/05A RU2603798C1 (en) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Method of forming articles of composite material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2603798C1 true RU2603798C1 (en) | 2016-11-27 |
Family
ID=57774503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015131377/05A RU2603798C1 (en) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Method of forming articles of composite material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2603798C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU193386U1 (en) * | 2019-06-21 | 2019-10-28 | Михаил Иванович Злыднев | PUNCH INFLATABLE CHAMBER FOR PRESSING COMPOSITE MATERIAL PRODUCTS BY AIR FORMING METHOD |
RU194620U1 (en) * | 2019-06-21 | 2019-12-17 | Михаил Иванович Злыднев | DEVICE FOR PRESSING PRODUCTS FROM COMPOSITE MATERIALS BY THE METHOD OF AIR FORMING |
RU2730335C1 (en) * | 2019-06-21 | 2020-08-21 | Михаил Иванович Злыднев | Method of moulding articles from composite materials by air forming using inflatable chamber made from liquid rubber as puncheon |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2558823A (en) * | 1949-05-27 | 1951-07-03 | Henry L Crowley | Apparatus for molding articles |
US4271116A (en) * | 1979-02-20 | 1981-06-02 | Rolls-Royce Limited | Composite structure |
SU1430285A1 (en) * | 1986-06-24 | 1988-10-15 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Elastic moulding member for making polymer articles with wall parallel in cross-section |
US4889668A (en) * | 1987-10-05 | 1989-12-26 | Dow Corning Corporation | Fixed-volume, trapped rubber molding method |
US8926313B2 (en) * | 2009-09-15 | 2015-01-06 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Jig used for manufacturing composite material structure having thickened wall portion in transverse cross-section |
-
2015
- 2015-07-28 RU RU2015131377/05A patent/RU2603798C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2558823A (en) * | 1949-05-27 | 1951-07-03 | Henry L Crowley | Apparatus for molding articles |
US4271116A (en) * | 1979-02-20 | 1981-06-02 | Rolls-Royce Limited | Composite structure |
SU1430285A1 (en) * | 1986-06-24 | 1988-10-15 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Elastic moulding member for making polymer articles with wall parallel in cross-section |
US4889668A (en) * | 1987-10-05 | 1989-12-26 | Dow Corning Corporation | Fixed-volume, trapped rubber molding method |
US8926313B2 (en) * | 2009-09-15 | 2015-01-06 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Jig used for manufacturing composite material structure having thickened wall portion in transverse cross-section |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU193386U1 (en) * | 2019-06-21 | 2019-10-28 | Михаил Иванович Злыднев | PUNCH INFLATABLE CHAMBER FOR PRESSING COMPOSITE MATERIAL PRODUCTS BY AIR FORMING METHOD |
RU194620U1 (en) * | 2019-06-21 | 2019-12-17 | Михаил Иванович Злыднев | DEVICE FOR PRESSING PRODUCTS FROM COMPOSITE MATERIALS BY THE METHOD OF AIR FORMING |
RU2730335C1 (en) * | 2019-06-21 | 2020-08-21 | Михаил Иванович Злыднев | Method of moulding articles from composite materials by air forming using inflatable chamber made from liquid rubber as puncheon |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8932499B2 (en) | Method for producing an SMC multi-layer component | |
RU2603798C1 (en) | Method of forming articles of composite material | |
CN104766934B (en) | A kind of preparation method of sandwich structure for lightweight battery case | |
US4624820A (en) | Molding of composite materials | |
CN106457697B (en) | Method for manufacturing the SMC components for being equipped with unidirectional fibre scrim | |
RU2016138816A (en) | METHOD FOR PRODUCING COMPOSITE PRODUCTS | |
MX2016015637A (en) | Method and apparatus for producing a sandwich component, and sandwich component. | |
CN102765198A (en) | Vacuum assisted molding system of composite and molding method of composite | |
CN103407172B (en) | A kind of high efficiency integral forming method of fiber-reinforced resin matrix compound material T connector | |
CN105054498A (en) | Rubber shoe sole bonding extruding mold | |
CN105729827A (en) | Mechanical pressurizing method and device for composite material cured by microwave | |
CN110370682A (en) | A kind of deep camber c-type frame composite product forming method of tie angle bar | |
CN109397724A (en) | A kind of high temperature resistant composite and its high-temperature heat expansion forming method | |
JPH01221228A (en) | Method and device for manufacturing fiber-reinforced composite article | |
RU2018128757A (en) | POWER PANELS | |
DE1806433A1 (en) | Moulding process particularly for composite or | |
CN110091521A (en) | A kind of forming method and composite element of composite element | |
CN104626608A (en) | Integral molding process for light portable carbon fiber box | |
CN105711110A (en) | Die and compression forming method for composite-material formed parts | |
RU2656317C1 (en) | Method of making details of fiber polymer composite material | |
US20180361629A1 (en) | Thermally Expandable Mandrel Sealers | |
RU173911U1 (en) | WATER DRAINER | |
CN112829334B (en) | Variable-thickness heat-proof layer, variable-thickness heat-proof layer forming die and forming method | |
RU2720312C1 (en) | Method of composite shaping tool making for moulding articles from polymer composite materials | |
US10259925B2 (en) | Expandable tacky tape |