RU2664942C1 - Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов - Google Patents
Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664942C1 RU2664942C1 RU2017114821A RU2017114821A RU2664942C1 RU 2664942 C1 RU2664942 C1 RU 2664942C1 RU 2017114821 A RU2017114821 A RU 2017114821A RU 2017114821 A RU2017114821 A RU 2017114821A RU 2664942 C1 RU2664942 C1 RU 2664942C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sized
- full
- impregnated
- polymer composite
- fiberglass
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 title 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007688 edging Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 1
- 238000002135 phase contrast microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
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
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии изготовления крупногабаритных изделий в виде тел вращения с поверхностью переменной кривизны из полимерных композиционных материалов (ПКМ) многослойной разборной конструкции и может быть использовано при изготовлении оболочек, оправок и других изделий. Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов заключается в послойном нанесении на поверхность полноразмерной формы внутреннего несущего слоя в виде пропитанной связующим угле- или стеклоткани с закладными элементами, облегченного заполнителя и наружного несущего слоя в виде пропитанной связующим угле- или стеклоткани, склеивание слоев угле- или стеклоткани и облегченного заполнителя производят с одновременным отверждением. После отверждения производят разрезку полученного пакета слоев из полимерного композиционного материала на его толщину вдоль оси на сектора с последующим усилением их продольных стыковочных поверхностей, причем закладные элементы закреплены разъемным соединением на полноразмерной форме, выполненной разборной. Сборку-разборку конструкции производят начиная с элементов полноразмерной формы, а затем секторов последовательно, в качестве облегченного заполнителя применяют сотовый заполнитель из полимерного композиционного материала. Нанесение на поверхность полноразмерной формы полимерного композиционного материала осуществляют поочередной намоткой слоев ровинга и стеклоткани или стеклоленты, предварительно пропитанных связующим. Технический результат изобретения заключается в расширении технологических возможностей способа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к технологии изготовления крупногабаритных изделий в виде тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и может быть использовано при изготовлении оболочек, оправок и других изделий.
Известен способ изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями, включающий кольцевую намотку предварительно пропитанной связующим угольной трикотажной ленты на оправку с радиальными выступами, в котором сначала осуществляют намотку конической части, а затем осуществляют намотку цилиндрической части детали перед радиальными выступами оправки до диаметра, равного диаметру выступов, с образованием зазора между торцом намотанного пакета и торцами радиальных выступов оправки, и последующую намотку ленты на цилиндрическую часть пакета материала и выступы оправки с перекрытием зазора между их торцовыми поверхностями. Из пропитанной связующим углеродной ткани вырезают ряд заготовок, контур которых представляет собой прямоугольник, сопряженный с основанием равнобедренного треугольника с острым углом при вершине, после намотки цилиндрической части детали до толщины, равной половине высоты радиальных выступов оправки, на край намотанной цилиндрической части укладывают заготовки, ориентируя их вершиной треугольника по направлению к выступам оправки, совмещая при этом ось симметрии заготовки с осью симметрии выступа оправки, последовательно по периметру цилиндрической части и по высоте пакета заготовок, закрепляют поочередно каждую из заготовок наматываемой лентой, затем наматывают дополнительный слой материала на цилиндрическую часть и на выступы оправки, загибают поочередно заготовки и укладывают их на дополнительный слой материала, заматывая загнутые части заготовок лентой, поочередно по периметру оправки и по высоте пакета заготовок, после чего производят намотку ленты на уложенные заготовки до требуемого диаметра детали (патент на изобретение №2571794, МПК7 В29С 53/56).
Данный способ относится к технологии изготовления изделий из полимерных композиционных материалов, а именно оболочек переменного сечения для силовых конструкций с внутренними радиальными полостями.
Общими признаками для аналога и заявленного изобретения являются:
- послойная кольцевая намотка предварительно пропитанной связующим ленты на оправку;
- укладка на оправку заготовок и их фиксация.
Недостатками известного способа являются:
- ограниченные технологические возможности - известный способ не позволяет получить полимерную оболочку с переменной кривизной внутренней поверхности, т.к конструкцию оболочки получают цельной, разборке не подлежит;
- данный способ не может быть использован для изготовления крупногабаритных оболочек, силовой конструкции т.к. не предусматривает операции по упрочнению оболочки, например вматывание закладных элементов, кроме того радиальные полости также не усилены элементами жесткости, что может привести к разрушению конструкции в зонах этих полостей в процессе дальнейшей механической обработки оболочки или в процессе эксплуатации.
Ближайшим к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления крупногабаритных трехслойных конструкций из полимерных композиционных материалов в виде оболочек переменной кривизны с алюминиевым сотовым заполнителем заключающийся в том, что на полноразмерную форму выкладывают препрег внутреннего несущего слоя и зон усиления из углепластика в виде пропитанного связующим углеродного наполнителя, перфорированную пленку клеевую, алюминиевый сотовый заполнитель с закладными элементами, перфорированную пленку клеевую и препрег наружного несущего слоя из углепластика в виде пропитанного связующим углеродного наполнителя. Алюминиевый сотовый заполнитель и закладные элементы фиксируют стеклянными лентами, сдублированными с полосами пленки клеевой. Полученную конструкцию склеивают под вакуумным давлением в термопечи с одновременным отверждением препрегов несущих слоев и зон усиления (патент на изобретение №2355583, МПК В32В 37/00). Общими существенными признаками для прототипа и заявленного изобретения являются:
- послойная выкладка на поверхность полноразмерной формы внутреннего несущего слоя в виде пропитанной связующим угле- или стеклоткани с закладными элементами, облегченного заполнителя и наружного несущего слоя в виде пропитанной связующим угле- или стеклоткани, склеивание слоев с одновременным отверждением их с облегченным заполнителем и закладными элементами.
Известный способ изготовления крупногабаритных трехслойных конструкций из полимерных композиционных материалов имеет следующие недостатки:
- утяжеление конструкции оболочки, обусловленное выполнением сотового заполнителя из алюминия;
- разнородность материалов - алюминиевый сотовый заполнитель, закладные элементы из металла, полимерный композиционный материал, входящие в конструкцию оболочки, приводит к возникновению внутренних температурных напряжений внутри слоя обусловленных разными величинами их линейного расширения, что снижает прочность конструкции;
- способ предусматривает ручную выкладку, что трудоемко в изготовлении, ухудшает условия труда, снижает точностные и качественные характеристики изделия;
- ограниченные технологические возможности - известный способ не позволяет получить полимерную оболочку с переменной кривизной внутренней поверхности, т.к формообразующая оправка и изготовленная конструкция оболочки по данному способу являются цельными, что не позволит осуществить процесс снятия готовой оболочки с формообразующей оправки в случае выполнения оправки с наружной поверхностью переменной кривизны.
Задачей предложенного технического решения является разработка технологии изготовления крупногабаритных тел вращения разборной многослойной, облегченной конструкции из ПКМ с поверхностью переменной кривизны.
При решении поставленной задачи достигается следующий технический результат - расширение технологических возможностей изготовления и подготовки к эксплуатации крупногабаритных разборных конструкций из ПКМ, как с наружной так и внутренней поверхностями переменной кривизны за счет выполнения разборными полноразмерной формы и оболочки, разделенной на сектора. Снижение массы конструкции с сохранением ее прочности за счет использования сотового заполнителя из ПКМ в теле оболочки.
Полученная конструкция тела вращения может быть использована в качестве оправки многоразового использования для изготовления крупногабаритных оболочек из ПКМ с переменными внутренней и (или) наружной поверхностями.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из ПКМ, включающий послойное нанесение на поверхность полноразмерной формы внутреннего несущего слоя в виде пропитанной связующим угле - или стеклоткани с закладными элементами, облегченного заполнителя и наружного несущего слоя в виде пропитанной связующим угле - или стеклоткани, склеивание слоев угле- или стеклоткани и облегченного заполнителя производят с одновременным отверждением, после отверждения производят разрезку полученного пакета слоев из полимерного композиционного материала на его толщину вдоль оси на сектора с последующим усилением их продольных стыковочных поверхностей, причем закладные элементы закреплены разъемным соединением на полноразмерной форме, выполненной разборной, а сборку-разборку конструкции производят начиная с элементов полноразмерной формы, а затем секторов последовательно, в качестве облегченного заполнителя применяют сотовый заполнитель из ПКМ.
Нанесение на поверхность полноразмерной формы полимерного композиционного материала может быть осуществлено поочередной намоткой слоев ровинга и стеклоткани или стеклоленты, предварительно пропитанными связующим.
Предлагаемый способ изготовления крупногабаритных разборных конструкций из ПКМ в виде тела вращения с поверхностями переменной кривизны многослойных изделии поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид изделия, на фиг. 2 - сектор.
Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности операций:
- изготовление и подготовка разборной полноразмерной формы 1;
- установка и закрепление разъемным соединением (например болтовым) на полноразмерную форму съемных закладных элементов 2 (шпангоутов), число рядов рассчитывается из условия прочности конструкции;
- выкладка пленки клеевой на поверхность закладных элементов 2 для обеспечения сцепления с ПКМ;
- формирование внутреннего несущего слоя намоткой поочередно на полноразмерную форму слоев ровинга и стекло- углеткани, пропитанных связующим (фиг. 2);
- установка сотового заполнителя 3 из ПКМ;
намотка поочередно слоев ровинга и стекло- углеткани, пропитанных связующим;
- поочередное повторение слоев ровинга и стекло- углеткани со слоями сотового заполнителя 3 из ПКМ;
- склеивание слоев угле - или стеклоткани и облегченного заполнителя 3 производят в печи с одновременным отверждением;
- разрезка слоя полимерного композиционного материала на его толщину вдоль оси на сектора 4;
- разборка секторов 4 путем расфиксирования крепежа съемных закладных элементов 2,
- механическая обработка продольных стыковочных поверхностей секторов 4,
- усиление продольных стыковочных поверхностей секторов 4 окантовочным материалом, например, стальной лентой,
- сборка конструкции путем установки секторов 4 на полноразмерную форму 1 и чистовая доработка наружной поверхности,
Сборку-разборку конструкции тела вращения с внутренней поверхностью переменной кривизны производят начиная с элементов полноразмерной формы 1, а затем секторов 4 из ПКМ последовательно.
Полученная конструкция тела вращения может быть использована в качестве оправки для получения крупногабаритных оболочек из ПКМ с переменными внутренней и (или) наружной поверхностями.
Преимущества предлагаемого способа изготовления разборной конструкции из ПКМ с поверхностью переменной кривизны по сравнению с прототипом - расширение технологических возможностей, заключающихся в изготовлении оболочек из слоистых ПКМ облегченной конструкции с поверхностями переменной кривизны, как внутренней, так и наружной; возможность многоразового использования полученной оболочки в качестве оправки для изготовления крупногабаритных оболочек (емкостей) из слоистых ПКМ с поверхностью переменной кривизны.
Claims (2)
1. Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов, включающий послойное нанесение на поверхность полноразмерной формы внутреннего несущего слоя в виде пропитанной связующим угле- или стеклоткани с закладными элементами, облегченного заполнителя и наружного несущего слоя в виде пропитанной связующим угле- или стеклоткани, склеивание слоев угле- или стеклоткани и облегченного заполнителя производят с одновременным отверждением, отличающийся тем, что после отверждения производят разрезку полученного пакета слоев из полимерного композиционного материала на его толщину вдоль оси на сектора с последующим усилением их продольных стыковочных поверхностей, причем закладные элементы закреплены разъемным соединением на полноразмерной форме, выполненной разборной, а сборку-разборку конструкции производят начиная с элементов полноразмерной формы, а затем секторов последовательно, в качестве облегченного заполнителя применяют сотовый заполнитель из полимерного композиционного материала.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение на поверхность полноразмерной формы полимерного композиционного материала осуществляют поочередной намоткой слоев ровинга и стеклоткани или стеклоленты, предварительно пропитанных связующим.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017114821A RU2664942C1 (ru) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017114821A RU2664942C1 (ru) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664942C1 true RU2664942C1 (ru) | 2018-08-23 |
Family
ID=63286738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017114821A RU2664942C1 (ru) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664942C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2708417C1 (ru) * | 2019-04-23 | 2019-12-06 | Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Способ изготовления деталей из композиционных материалов |
| RU2770124C1 (ru) * | 2021-04-20 | 2022-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Способ изготовления сотового заполнителя из полимерных композиционных материалов |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5259901A (en) * | 1992-05-27 | 1993-11-09 | Thiokol Corporation | Method for constructing an inflatable mandrel |
| RU2319612C2 (ru) * | 2005-10-05 | 2008-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Оправка для изготовления изделий из композиционного материала |
| RU2355583C2 (ru) * | 2007-05-29 | 2009-05-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-производственный ракетно-космический центр (ФГУП ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") | Способ изготовления крупногабаритных трехслойных конструкций из полимерных композиционных материалов |
-
2017
- 2017-04-26 RU RU2017114821A patent/RU2664942C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5259901A (en) * | 1992-05-27 | 1993-11-09 | Thiokol Corporation | Method for constructing an inflatable mandrel |
| RU2319612C2 (ru) * | 2005-10-05 | 2008-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Оправка для изготовления изделий из композиционного материала |
| RU2355583C2 (ru) * | 2007-05-29 | 2009-05-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-производственный ракетно-космический центр (ФГУП ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") | Способ изготовления крупногабаритных трехслойных конструкций из полимерных композиционных материалов |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ОСТ 92-5156-90 КОНСТРУКЦИИ ТРЕХСЛОЙНЫЕ С ОБШИВКАМИ ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА И АЛЮМИНИЕВЫМ СОТОВЫМ ЗАПОЛНИ * |
| ОСТ 92-5156-90 КОНСТРУКЦИИ ТРЕХСЛОЙНЫЕ С ОБШИВКАМИ ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА И АЛЮМИНИЕВЫМ СОТОВЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ КЛЕЕНЫЕ, 01.07.1991. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2708417C1 (ru) * | 2019-04-23 | 2019-12-06 | Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Способ изготовления деталей из композиционных материалов |
| RU2770124C1 (ru) * | 2021-04-20 | 2022-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Способ изготовления сотового заполнителя из полимерных композиционных материалов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8444900B2 (en) | Method and system for forming composite geometric support structures | |
| Buragohain et al. | Study of filament wound grid-stiffened composite cylindrical structures | |
| EP2772345B1 (en) | Pressure tunable expandable mandrel for manufacturing a composite structure | |
| JP6120086B2 (ja) | マルチボックス翼スパーおよび外板 | |
| EP2047971B1 (en) | Method for manufacturing beams of fiber-reinforced composite material | |
| US20120119411A1 (en) | Reconfigurable shape memory polymer support tooling | |
| US20110011521A1 (en) | Method for manufacturing a core composite provided with cover layers on both sides | |
| JP2011516294A (ja) | 複合構造物のための多方向に補強された形の織られたプレフォーム | |
| US4401495A (en) | Method of winding composite panels | |
| US4463044A (en) | Composite panel of varied thickness | |
| JPS60128097A (ja) | 特に飛行機用の彎曲した面構造体およびこれを造るための装置 | |
| RU2664942C1 (ru) | Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов | |
| JP2010523730A (ja) | 複合マンドレル | |
| KR20100045973A (ko) | 풍향계를 제조하기 위한 방법 | |
| CN105690821A (zh) | 一种纤维增强树脂基复合材料夹芯管的湿法缠绕成型方法 | |
| JP6694441B2 (ja) | 共硬化による複合材料の補剛パネルの製造方法 | |
| US4048360A (en) | Low-weight dent-resistant structure and method for production thereof | |
| EP2602082B1 (en) | Apparatus and method for forming a hollow component | |
| CN104267479B (zh) | 一种空间相机次镜支架结构 | |
| US4459171A (en) | Mandrel for forming a composite panel of varied thickness | |
| CN106426976A (zh) | 复合材料柔性铰链及其制造方法 | |
| JP2685549B2 (ja) | 繊維強化プラスチック製トラス構造体の製造法 | |
| RU2683410C1 (ru) | Безлонжеронная лопасть винта вертолёта и способ её изготовления | |
| EP2777916B1 (en) | Rolling method for forming a multi-layered composite element and composite element obtained thereby | |
| CN112849436A (zh) | 一种碳纤维复合材料桁架肋及其制备方法 |