RU2722532C1 - Method of making articles from composite materials - Google Patents

Method of making articles from composite materials Download PDF

Info

Publication number
RU2722532C1
RU2722532C1 RU2019128641A RU2019128641A RU2722532C1 RU 2722532 C1 RU2722532 C1 RU 2722532C1 RU 2019128641 A RU2019128641 A RU 2019128641A RU 2019128641 A RU2019128641 A RU 2019128641A RU 2722532 C1 RU2722532 C1 RU 2722532C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frame
temperature
hydroclave
hours
composite materials
Prior art date
Application number
RU2019128641A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Григорьевич Мелехин
Оксана Александровна Вострокнутова
Original Assignee
Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" filed Critical Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority to RU2019128641A priority Critical patent/RU2722532C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2722532C1 publication Critical patent/RU2722532C1/en

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
    • B29C43/20—Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C43/203—Making multilayered articles
    • 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
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/28—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for applying pressure through the wall of an inflated bag or diaphragm
    • 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
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/342—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using isostatic pressure
    • 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
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • 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
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/84—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks by moulding material on preformed parts to be joined

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

FIELD: manufacturing technology.
SUBSTANCE: invention relates to production of articles from composite materials, namely parts in the form of shells of revolution for power structures. Method of making articles from composite materials includes making a frame from initial material, mounting the frame on a rigid cone-shaped mandrel, carcass impregnation with binder in hydroclave with elastic diaphragm, drying of impregnated frame outside hydroblave and hardening of dried frame in same hydroclave. At that, carcass is calcined before impregnation in heat furnace at temperature 150–170 °C during 1.5–2.5 hours, carcass drying after impregnation is performed in drying chamber. Upon curing, the framework is first heated to 35-45 °C at a specified rate, the heated frame is loaded with pressure of 20–27 kgf/cm. Then, heating is continued to temperature of 60–75 °C at the specified rate, carcass is held at this temperature for 3–3.5 hours. After that, frame is heated to temperature of 155–170 °C at a specified rate, carcass is held at this temperature for 7.5 hours and frame is cooled to temperature of 60 °C at a specified rate and pressure is released.
EFFECT: technical result is improved quality of articles from composite materials in a hydroclave.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно, деталей в виде оболочек вращения для силовых конструкций.The invention relates to a technology for manufacturing products from composite materials, namely, parts in the form of shells of revolution for power structures.

Известен способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий установку пропитанного связующим каркаса исходного материала на жесткую конусообразную оправку и отверждение каркаса в гидроклаве под вакуумом, создаваемым в полости между оправкой с каркасом и эластичной диафрагмой (см. И.М. Буланов, В.В. Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998 г. - стр. 128, 146-148).A known method of manufacturing products from composite materials, including installing a binder-impregnated skeleton of the starting material on a rigid cone-shaped mandrel and curing the skeleton in a hydroclave under a vacuum created in the cavity between the mandrel with the skeleton and an elastic diaphragm (see I.M. Bulanov, V.V. Sparrow. Technology of rocket and aerospace structures from composite materials. - M.: Publishing House of MSTU named after NE Bauman, 1998 - p. 128, 146-148).

Наличие эластичной диафрагмы позволяет упростить процесс вакуумирования каркаса композиционного материала (КМ) на оправке при отверждении и обеспечить необходимую герметичность и равномерную передачу давления и температуры на каркас материала.The presence of an elastic diaphragm makes it possible to simplify the process of evacuating the composite material frame (CM) on the mandrel during curing and to provide the necessary tightness and uniform transfer of pressure and temperature to the material frame.

Но применение этого способа связано с необходимостью использования дополнительного оборудования для пропитки связующим каркаса исходного материала, что повышает трудоемкость и стоимость способа.But the application of this method is associated with the need to use additional equipment for impregnating a binder of the frame of the source material, which increases the complexity and cost of the method.

Известен также способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий установку каркаса исходного материала на жесткую конусообразную оправку, пропитку каркаса связующим в гидроклаве с эластичной диафрагмой, сушку пропитанного каркаса вне гидроклава и отверждение просушенного каркаса в том же гидроклаве под вакуумом, создаваемым в полости между оправкой с каркасом и эластичной диафрагмой (патент РФ №2201343).There is also a known method of manufacturing products from composite materials, including installing the frame of the starting material on a rigid cone-shaped mandrel, impregnating the framework with a binder in a hydroclave with an elastic diaphragm, drying the impregnated framework outside the hydroclave, and curing the dried framework in the same hydroclave under vacuum created in the cavity between the mandrel with frame and elastic diaphragm (RF patent No. 2201343).

При применении этого способа исключается необходимость дополнительного оборудования для пропитки, так как пропитка связующим каркаса исходного материала и отверждение пропитанного каркаса осуществляются в одном и том же гидроклаве.When applying this method, the need for additional equipment for impregnation is eliminated, since the impregnation of the starting material frame with the binder and the curing of the impregnated frame are carried out in the same hydroclave.

Однако качество изготовления изделий из композиционных материалов этим способом в гидроклаве не в полной мере соответствует требуемым параметрам.However, the manufacturing quality of products from composite materials by this method in a hydroclave does not fully correspond to the required parameters.

Кроме того известен способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий изготовление каркаса из исходного материала, установку каркаса на жесткую конусообразную оправку, пропитку каркаса связующим в гидроклаве с эластичной диафрагмой, сушку пропитанного каркаса вне гидроклава и отверждение просушенного каркаса в том же гидроклаве, (патент РФ №2447990), являющийся ближайшим аналогом предлагаемого изобретения.In addition, a known method of manufacturing products from composite materials, including the manufacture of a frame from a source material, installing the frame on a rigid cone-shaped mandrel, impregnating the frame with a binder in a hydroclave with an elastic diaphragm, drying the impregnated frame outside the hydroclave and curing the dried frame in the same hydroclave, (RF patent No. 2447990), which is the closest analogue of the invention.

В этом способе регламентированы операции, связанные с воздействием давления и температуры на каркас при отверждении пропитанного и высушенного каркаса, что позволяет, по сравнению со способом по патенту РФ №2201343, повысить качество изготовления изделий из композиционных материалов в гидроклаве.In this method, the operations associated with the effect of pressure and temperature on the frame during curing of the impregnated and dried frame are regulated, which allows, in comparison with the method according to the patent of the Russian Federation No. 2201343, to improve the quality of manufacturing products from composite materials in a hydroclave.

Однако практическое применение известного способа показало, что в ряде случаев не удается получить высокое качество изготовления изделий из композиционных материалов в гидроклаве.However, the practical application of the known method showed that in some cases it is not possible to obtain high quality manufacturing of products from composite materials in a hydroclave.

Выяснено, что невысокое качество изготовления изделий определяется недостаточной приемлемостью известных операций подготовки каркаса исходного материала к пропитке в гидроклаве, проведения сушки после пропитки перед отверждением пропитанного каркаса, а также неоптимальными значениями этих параметров.It was found that the low quality of the manufacture of products is determined by the insufficient acceptability of the known operations for preparing the skeleton of the starting material for impregnation in a hydroclave, drying after impregnation before curing of the impregnated skeleton, and also non-optimal values of these parameters.

Кроме того, в данном способе не достаточно полно регламентирован процесс нагрева каркаса в начале процесса отверждения, не регламентирована скорость охлаждения каркаса в конце процесса отверждения.In addition, in this method, the process of heating the frame at the beginning of the curing process is not fully regulated, the cooling rate of the frame at the end of the curing process is not regulated.

В данном способе процесс сушки пропитанного каркаса, в значительной степени определяющий качество изготовления изделий, недостаточно регламентирован.In this method, the drying process of the impregnated frame, which largely determines the quality of manufacturing products, is not sufficiently regulated.

Установлено, что от оптимального режима сушки каркаса существенно зависит процесс отверждения композиционного материала.It was found that the curing process of the composite material substantially depends on the optimal drying mode of the frame.

Недостаточно высокое качество изготовления недопустимо для деталей силовых конструкций, работающих в особо теплонапряженных условиях.Insufficiently high workmanship is unacceptable for parts of power structures operating in particularly heat-stressed conditions.

Технической проблемой данного изобретения является усовершенствование технологического процесса изготовления изделий из композиционных материалов.The technical problem of this invention is the improvement of the manufacturing process of manufacturing products from composite materials.

Технический результат заключается в улучшении качества изготовления изделий из композиционных материалов в гидроклаве.The technical result consists in improving the quality of manufacturing products from composite materials in a hydroclave.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления изделий из композиционных материалов, включающем изготовление каркаса из исходного материала, установку каркаса на жесткую конусообразную оправку, пропитку каркаса связующим в гидроклаве с эластичной диафрагмой, сушку пропитанного каркаса вне гидроклава и отверждение просушенного каркаса в том же гидроклаве, прокаливают каркас перед пропиткой в тепловой печи при температуре 150-170°С в течение 1,5-2,5 часов, сушку каркаса после пропитки проводят при помощи электрического тепловентилятора на установленном в сушильной камере поворотном столе, а при отверждении сначала нагревают каркас до температуры 35-45°С со скоростью не более 10°С в час, нагружают нагретый каркас давлением 20-27 кгс/см2, затем продолжают нагрев до температуры 60-75°С с той же скоростью, выдерживают каркас при этой температуре в течение 3-3,5 часов, после чего нагревают каркас до температуры 155-170°С со скоростью не более 15°С в час, выдерживают каркас при этой температуре в течение 7,5 часов, охлаждают каркас до температуры 60°С с скоростью не более 15°С в час и сбрасывают давление.The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing products from composite materials, including the manufacture of the frame from the starting material, installing the frame on a rigid cone-shaped mandrel, impregnating the frame with a binder in a hydroclave with an elastic diaphragm, drying the impregnated frame outside the hydroclave and curing the dried frame in the same hydroclave the frame is calcined before being impregnated in a thermal furnace at a temperature of 150-170 ° C for 1.5-2.5 hours, the frame is dried after impregnation using an electric fan heater on a rotary table installed in the drying chamber, and when cured, the frame is first heated to temperature 35-45 ° C at a speed of not more than 10 ° C per hour, load the heated frame with a pressure of 20-27 kgf / cm 2 , then continue heating to a temperature of 60-75 ° C at the same speed, maintain the frame at this temperature for 3-3.5 hours, after which the frame is heated to a temperature of 155-170 ° C at a speed of not more than 15 ° C per hour, the frame is kept s at this temperature for 7.5 hours, cool the frame to a temperature of 60 ° C at a speed of not more than 15 ° C per hour and relieve pressure.

Сушку сначала проводят основанием оправки с каркасом вверх в течение 24 часов, затем основанием оправки вниз в течение 48-96 часов.Drying is first carried out with the base of the mandrel with the frame up for 24 hours, then the base of the mandrel down for 48-96 hours.

Прокаливание каркаса перед пропиткой в тепловой печи при температуре 150-170°С в течение 1,5-2,5 часов позволяет наилучшим образом подготовить материал каркаса к пропитке.Calcination of the frame before impregnation in a thermal furnace at a temperature of 150-170 ° C for 1.5-2.5 hours allows you to best prepare the frame material for impregnation.

Нагревание каркаса в начале отверждения до температуры 35-45°С со скоростью не более 10°С в час и нагружение нагретого до этой температуры каркаса давлением 20-27 кгс/см2, перед последующим нагреванием до температуры 60-75°С, позволяет обеспечить более равномерное распределение связующего в каркасе в процессе отверждения.Heating the frame at the beginning of curing to a temperature of 35-45 ° C at a speed of not more than 10 ° C per hour and loading the frame heated to this temperature with a pressure of 20-27 kgf / cm 2 , before subsequent heating to a temperature of 60-75 ° C, allows more uniform distribution of the binder in the framework during the curing process.

Охлаждение каркас в конце отверждения до температуры 60°С со скоростью не более 15°С в час позволяет более полно обеспечить выход летучих из композиционного материала.Cooling the carcass at the end of curing to a temperature of 60 ° C at a speed of no more than 15 ° C per hour more fully ensures the release of volatiles from the composite material.

Проведение сушки каркаса после пропитки при помощи электрического тепловентилятора на установленном в сушильной камере поворотном столе позволяет равномерно осуществлять сушку всей поверхности каркаса, постепенно переходя к внутренним слоям материала по толщине каркаса.Carrying out the drying of the frame after impregnation with an electric fan heater on a rotary table installed in the drying chamber allows you to evenly dry the entire surface of the frame, gradually moving to the inner layers of the material in the thickness of the frame.

Проведение сушки каркаса сначала основанием оправки с каркасом вверх в течение 24 часов, затем основанием оправки вниз в течение 48-96 часов позволяет оптимально, с точки зрения повышения качества сушки, осуществлять сушку материала каркаса, в том числе и за счет перераспределения связующего по высоте каркаса под действием силы тяжести.Carrying out the drying of the frame, first with the base of the mandrel with the frame up for 24 hours, then with the base of the mandrel down for 48-96 hours, it is possible, from the point of view of improving the quality of drying, to dry the material of the frame, including by redistributing the binder along the height of the frame under the influence of gravity.

В результате многочисленных опытов, при проведении которых использовались известные операции, вводились новые операции, а так же варьировались параметры основных операций: подготовка каркаса исходного материала к пропитке связующим, сушка каркаса после пропитки, и особенно параметры процесса отверждения каркаса (давление, температура, время выдержки и т.д.), разработана совокупность расположенных в строго определенной последовательности операций с оптимальными значениями параметров, позволяющая получить улученную структуру материала и требуемое качество изготовления изделий из композиционных материалов в гидроклаве.As a result of numerous experiments, during which well-known operations were used, new operations were introduced, and the parameters of the basic operations varied: preparation of the starting material frame for binder impregnation, drying of the frame after impregnation, and especially the parameters of the curing process of the frame (pressure, temperature, holding time etc.), a set of operations located in a strictly defined sequence of operations with optimal parameter values has been developed, which allows to obtain an improved material structure and the required quality of manufacturing products from composite materials in a hydroclave.

При предложенной технологической схеме изготовления изделий из композиционных материалов учитываются особенности, связанные с проведением операций пропитки каркаса исходного материала и отверждения его в одном и том же в гидроклаве, требующие изменения, как процесса воздействия давления и процесса температурного воздействия на исходный материал при отверждении, так и параметров подготовки каркаса к пропитке и условий сушки и параметровее проведения после пропитки каркаса.The proposed technological scheme for manufacturing products from composite materials takes into account the features associated with the operations of impregnating the frame of the starting material and curing it in the same hydroclave, requiring changes in both the process of pressure and the temperature effect on the starting material during curing, and parameters of preparation of the frame for impregnation and drying conditions; and parameters of carrying out after impregnation of the frame.

Сущность способа поясняется чертежами.The essence of the method is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан корпус гидроклава с заполненной связующим эластичной диафрагмой и размещенной в ней оправкой с каркасом исходного материала.In FIG. 1 shows a hydroclave casing with a flexible elastic diaphragm filled with a binder and a mandrel placed therein with a frame of the starting material.

На фиг. 2 показан гидроклав, заполненный рабочей жидкостью, и размещенная в эластичной диафрагме оправка с каркасом пропитываемого связующим материала.In FIG. 2 shows a hydroclave filled with a working fluid and a mandrel placed in an elastic diaphragm with a skeleton of a material impregnated with a binder.

Изготовление изделий предлагаемым способом осуществляется следующим образом.The manufacture of products by the proposed method is as follows.

Изготавливают каркас 1 из исходного материала, например, из угольной ткани, типа УРАЛ-ТМ-4-22, методом прошивки слоев материала нитью.A frame 1 is made from a starting material, for example, from coal fabric, such as URAL-TM-4-22, by the method of flashing layers of material with a thread.

Прокаливают каркас 1 исходного материала в тепловой печи при температуре 150-170°С в течение 1,5-2,5 часов.Calcined the frame 1 of the starting material in a thermal furnace at a temperature of 150-170 ° C for 1.5-2.5 hours.

Устанавливают каркас 1 исходного материала на жесткую формообразующую оправку 2 и закрепляют на ней.Install the frame 1 of the source material on a rigid forming mandrel 2 and fix it.

В гидроклав 3 вкладывают эластичную диафрагму 4 и при помощи вакуумного насоса создают вакуум в полости между корпусом 5 гидроклава 3 и эластичной диафрагмой 4, эластичная диафрагма 4 растягивается и прилегает к внутренней поверхности корпуса 5 гидроклава 3, после чего заливают связующее 6, на основе смолы СФ-010, в полость эластичной диафрагмы 4.An elastic diaphragm 4 is inserted into the hydroclave 3 and, using a vacuum pump, a vacuum is created in the cavity between the housing 5 of the hydroclave 3 and the elastic diaphragm 4, the elastic diaphragm 4 stretches and adheres to the inner surface of the housing 5 of the hydroclave 3, after which the binder 6 is filled, based on the resin SF -010, into the cavity of the elastic diaphragm 4.

Устанавливают оправку 2 с каркасом 1 исходного материала основанием вверх в гидроклав 3, при этом связующее 6 смачивает наружную поверхность каркаса 1 исходного материала.Set the mandrel 2 with the frame 1 of the source material base up in the hydroclave 3, while the binder 6 moistens the outer surface of the frame 1 of the source material.

Герметизируют заполненную связующим 6 полость между оправкой 2 с каркасом 1 исходного материала и внутренней поверхностью эластичной диафрагмы 4, после чего герметизируют гидроклав 3, герметично устанавливая крышку 7 и скрепляя ее бандажом 8 с фланцем гидроклава 3.The cavity filled between the mandrel 6 between the mandrel 2 with the frame 1 of the starting material and the inner surface of the elastic diaphragm 4 is sealed, and then the hydroclave 3 is sealed by sealing the lid 7 and fastening it with a bandage 8 with the flange of the hydroclave 3.

Затем снимают вакуум между корпусом 5 гидроклава 3 и эластичной диафрагмой, выключая вакуумный насос.Then remove the vacuum between the housing 5 of the hydroclave 3 and the elastic diaphragm, turning off the vacuum pump.

Закачивают при помощи насоса в корпус 5 гидроклава 3 через штуцер, расположенный в его нижней части, рабочую жидкость 9 (глицерин) и производят пропитку каркаса связующим под воздействием давления рабочей жидкости 9, передаваемым каркасу 1 через эластичную диафрагму 4.Pumped into the housing 5 of the hydroclave 3 through the fitting located in its lower part, the working fluid 9 (glycerin) and the frame is impregnated with a binder under the influence of the working fluid pressure 9, transmitted to the frame 1 through an elastic diaphragm 4.

После завершения процесса пропитки откачивают рабочую жидкость из гидроклава и при помощи вакуумного насоса создают вакуум в полости между корпусом 5 гидроклава 3 и эластичной диафрагмой 4, эластичная диафрагма 4 растягивается и прилегает к внутренней поверхности корпуса 5 гидроклава 3.After the impregnation process is completed, the working fluid is pumped out of the hydroclave and, using a vacuum pump, a vacuum is created in the cavity between the housing 5 of the hydroclave 3 and the elastic diaphragm 4, the elastic diaphragm 4 stretches and adheres to the inner surface of the housing 5 of the hydroclave 3.

После чего разбирают гидроклав 3 и извлекают оправку 2 с каркасом 1 пропитанного связующим 6 материала из гидроклава 3.After that, the hydroclave 3 is disassembled and the mandrel 2 with the frame 1 of the material impregnated with the binder 6 is removed from the hydroclave 3.

Затем проводят сушку пропитанного связующим 6 каркаса 1 материала на оправке 2.Then carry out the drying impregnated with a binder 6 of the frame 1 of the material on the mandrel 2.

При этом сушку пропитанного каркаса 1 на оправке 2 проводят в сушильной камере на поворотном столе с использованием электрического тепловентилятора.While drying the impregnated frame 1 on the mandrel 2 is carried out in a drying chamber on a rotary table using an electric fan heater.

Расстояние между воздуховодом электрического тепловентилятора и оправкой 2 с каркасом 1 устанавливают равным от 1160 мм до 1200 мм.The distance between the duct of the electric fan heater and the mandrel 2 with the frame 1 is set equal to from 1160 mm to 1200 mm

Причем сначала сушку проводят основанием оправки 2 вверх в течение 24 часов, затем сушку проводят основанием оправки 2 вниз в течение 48-96 часов.Moreover, first the drying is carried out with the base of the mandrel 2 up for 24 hours, then the drying is carried out with the base of the mandrel 2 down for 48-96 hours.

Воздуховод электрического тепловентилятора направляют на поверхность каркаса 1 у основания оправки 2.The duct of the electric fan heater is directed to the surface of the frame 1 at the base of the mandrel 2.

При сушке каркаса поворотный стол вращают со скоростью от 0,8 до 1,0 оборота в минуту.When drying the frame, the rotary table is rotated at a speed of from 0.8 to 1.0 revolutions per minute.

После окончания сушки каркаса 1 готовят гидроклав 3 к отверждению пропитанного и просушенного каркаса 1, при этом в гидроклаве 3 с вложенной эластичной диафрагмой 4 при помощи вакуумного насоса создают вакуум в полости между корпусом 5 и эластичной диафрагмой 4, эластичная диафрагма 4 растягивается и прилегает к внутренней поверхности корпуса 5 гидроклава 3.After the drying of the frame 1, the hydroclave 3 is prepared to cure the impregnated and dried frame 1, while in the hydroclave 3 with the inserted elastic diaphragm 4, a vacuum is created in the cavity between the body 5 and the elastic diaphragm 4, the elastic diaphragm 4 stretches and adjoins the inner the surface of the housing 5 of the hydroclave 3.

Устанавливают оправку 2 с каркасом 1 пропитанного и просушенного основанием вверх в гидроклав 3 и герметизируют гидроклав 3, герметично устанавливая крышку 7 гидроклава 3.Set the mandrel 2 with the frame 1 impregnated and dried with the base up in the hydroclave 3 and seal the hydroclave 3, tightly installing the lid 7 of the hydroclave 3.

Затем снимают вакуум между корпусом 5 гидроклава 3 и эластичной диафрагмой 4 и создают вакуум не менее 0,6 кгс/см2 в полости между оправкой 2 с каркасом 1 и эластичной диафрагмой 4.Then remove the vacuum between the housing 5 of the hydroclave 3 and the elastic diaphragm 4 and create a vacuum of at least 0.6 kgf / cm 2 in the cavity between the mandrel 2 with the frame 1 and the elastic diaphragm 4.

Производят отверждение каркаса 1 пропитанного связующим и просушенного материала, при этом нагревают каркас до температуры 35-45°С со скоростью не более 10°С в час.The framework 1 is cured by the binder impregnated and dried material, while the framework is heated to a temperature of 35-45 ° C at a speed of not more than 10 ° C per hour.

Нагружают нагретый каркас 1 давлением 20-27 кгс/см2, затем продолжают нагрев каркаса 1 до температуры 60-75°С со скоростью не более 15°С в час.Load the heated frame 1 with a pressure of 20-27 kgf / cm 2 , then continue to heat the frame 1 to a temperature of 60-75 ° C at a speed of not more than 15 ° C per hour.

Выдерживают каркас 1 при этой температуре в течение 3-3,5 часов, нагревают каркас 1 до температуры 150-170°С со скоростью не более 15°С в час и выдерживают каркас 1 при этой температуре в течение 7 часов.The frame 1 is held at this temperature for 3-3.5 hours, the frame 1 is heated to a temperature of 150-170 ° C at a rate of not more than 15 ° C per hour, and the frame 1 is held at this temperature for 7 hours.

Охлаждают каркас 1 до температуры 60°С со скоростью не более 15°С в час, сбрасывают давление и продолжают охлаждение до комнатной температуры.Cool the frame 1 to a temperature of 60 ° C at a speed of not more than 15 ° C per hour, relieve pressure and continue cooling to room temperature.

После чего разбирают гидроклав 3 и извлекают оправку 2 с каркасом 1 отвержденного материала из гидроклава 3.Then disassemble the hydroclave 3 and remove the mandrel 2 with the frame 1 of the cured material from the hydroclave 3.

Затем, производят механическую обработку отвержденного композиционного материала каркаса 1 на размер.Then, the cured composite material of the carcass 1 is machined to a size.

Результаты препарации опытных образцов, изготовленных предлагаемым способом, показали наличие прочной, практически, однородной структуры материала готовой детали.The results of the preparation of prototypes manufactured by the proposed method showed the presence of a strong, almost uniform structure of the material of the finished part.

Применение изобретения подтвердило высокое качество изготовления изделий из композиционных материалов при обеспечении требуемой технологичности.The application of the invention confirmed the high quality of manufacturing products from composite materials while ensuring the required manufacturability.

Claims (2)

1. Способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий изготовление каркаса из исходного материала, установку каркаса на жесткую конусообразную оправку, пропитку каркаса связующим в гидроклаве с эластичной диафрагмой, сушку пропитанного каркаса вне гидроклава и отверждение просушенного каркаса в том же гидроклаве, отличающийся тем, что прокаливают каркас перед пропиткой в тепловой печи при температуре 150-170°С в течение 1,5-2,5 часов, сушку каркаса после пропитки проводят при помощи электрического тепловентилятора на установленном в сушильной камере поворотном столе, а при отверждении сначала нагревают каркас до температуры 35-45°С со скоростью не более 10°С в час, нагружают нагретый каркас давлением 20-27 кгс/см2, затем продолжают нагрев до температуры 60-75°С со скоростью не более 15°С в час, выдерживают каркас при этой температуре в течение 3-3,5 часов, после чего нагревают каркас до температуры 155-170°С с той же скоростью, выдерживают каркас при этой температуре в течение 7,5 часов и охлаждают каркас до температуры 60°С со скоростью не более 15°С в час и сбрасывают давление.1. A method of manufacturing products from composite materials, including the manufacture of a frame from a source material, installing the frame on a rigid cone-shaped mandrel, impregnating the frame with a binder in a hydroclave with an elastic diaphragm, drying the impregnated frame outside the hydroclave and curing the dried frame in the same hydroclave, characterized in that the frame is calcined before impregnation in a thermal furnace at a temperature of 150-170 ° C for 1.5-2.5 hours, the frame is dried after impregnation with an electric fan heater on a rotary table installed in the drying chamber, and when cured, the frame is first heated to a temperature 35-45 ° C at a speed of no more than 10 ° C per hour, load the heated frame with a pressure of 20-27 kgf / cm 2 , then continue heating to a temperature of 60-75 ° C with a speed of no more than 15 ° C per hour, maintain the frame at this temperature for 3-3.5 hours, after which the frame is heated to a temperature of 155-170 ° C at the same speed, the frame is held at this temperature e for 7.5 hours and cool the frame to a temperature of 60 ° C at a speed of not more than 15 ° C per hour and relieve pressure. 2. Способ изготовления изделий из композиционных материалов по п. 1, отличающийся тем, что сначала сушку проводят основанием оправки с каркасом вверх в течение 24 часов, затем основанием оправки вниз в течение 48-96 часов.2. A method of manufacturing products from composite materials according to claim 1, characterized in that the drying is first carried out with the base of the mandrel with the frame up for 24 hours, then the base of the mandrel down for 48-96 hours.
RU2019128641A 2019-09-11 2019-09-11 Method of making articles from composite materials RU2722532C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128641A RU2722532C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Method of making articles from composite materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128641A RU2722532C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Method of making articles from composite materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2722532C1 true RU2722532C1 (en) 2020-06-01

Family

ID=71067796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019128641A RU2722532C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Method of making articles from composite materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2722532C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750803C1 (en) * 2020-11-05 2021-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Method for transfer moulding of profile-type parts

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4039643A (en) * 1974-09-23 1977-08-02 Formex Manufacturing, Inc. Method for forming plastic sheets
US4915896A (en) * 1987-09-01 1990-04-10 Phillips Petroleum Company Vacuum bagging process for fiber reinforced thermoplastics
EP0491650A2 (en) * 1990-12-19 1992-06-24 United Technologies Corporation Conformal composite molding
RU2435665C1 (en) * 2010-07-29 2011-12-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Method for making products of composite materials
RU2447990C2 (en) * 2010-07-29 2012-04-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Method of producing articles from composite materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4039643A (en) * 1974-09-23 1977-08-02 Formex Manufacturing, Inc. Method for forming plastic sheets
US4915896A (en) * 1987-09-01 1990-04-10 Phillips Petroleum Company Vacuum bagging process for fiber reinforced thermoplastics
EP0491650A2 (en) * 1990-12-19 1992-06-24 United Technologies Corporation Conformal composite molding
RU2435665C1 (en) * 2010-07-29 2011-12-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Method for making products of composite materials
RU2447990C2 (en) * 2010-07-29 2012-04-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Method of producing articles from composite materials

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750803C1 (en) * 2020-11-05 2021-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Method for transfer moulding of profile-type parts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6017484A (en) Method for manufacture of minimum porosity, wrinkle free composite parts
RU2673523C1 (en) Method for impregnating a fiber preform and a device for carrying out this method
RU2722532C1 (en) Method of making articles from composite materials
US5134002A (en) Mold liners for resin transfer molding
US9457494B2 (en) Method and apparatus for microwave and convection composite curing
RU2687438C1 (en) Method for determining composite articles using vacuum transfer
CN109698590A (en) A kind of permanent magnet machine rotor vacuum glue pouring method
CN105601854A (en) Preparation method of rigid structure reinforced phenolic aerogel heat shielding material
US10456951B2 (en) Injection mould for manufacturing a rotary part made of a composite material having external flanges, in particular of a gas turbine casing
US20070120288A1 (en) System, method, and apparatus for production-worthy, low cost composite tool fabrication
US20170355157A1 (en) Device and method for vulcanizing tires
CN111421858B (en) Composite material launching box and preparation method thereof
RU2447990C2 (en) Method of producing articles from composite materials
EP2197641A2 (en) Process for curing and drying reinforced concrete
CN104494027B (en) Double vacuum bag microwave solidification methods of carbon fibre composite product
JP2020133666A5 (en)
EP0019473B1 (en) Method for manufacture of polymer-impregnated hollow concrete product
RU2322351C2 (en) Composition-material articles production method
RU2435665C1 (en) Method for making products of composite materials
US3907960A (en) Method for producing a substantially voidless filament reinforced resin matrix composite
JPH02182438A (en) Method for heat-curing of fiber reinforced plastic having conductivity by microwave
CN207113509U (en) The wet base drying device of emery wheel block
RU2708601C1 (en) Method of making articles from composite materials
RU2522011C1 (en) Method of producing graphitised articles and apparatus for realising said method
RU2436672C1 (en) Method to prepare shaping mandrel for operation