Способ изготовления изделий из углепластика

 

Использование,: изготовление размерностабильных и высокоточных изделий в радиопромышленности и авиакосмической технике. Сущность изобретения: способ изготовления изделий из углепластика включает сборку пакета путем укладки слоев пропита'нного связующим армирующего материала. Перед сборкой и после завершения сборки пакета в наружные армирующие слои с внешней стороны каждого слоя заформовывают заподлицо меньше изделия по размерам листы фольги из материала "инвар" марки 36НХ или марки 47НЗХ. При этом заформовывают перфорированные листы фольги толщиной 10-30 мкм. После сборки пакета и заформовки листов фольги, производят отверждение связующего, преимущественно путем нагрева при избыточном давлении. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 32 В 15/14, 7/14

ГОСУДАРСТВЕНН6 И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839934/05 (22) 18,06,90 (46} 15. 11.92, Бюл, ¹ 42 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро "Луч" (72) Г,А. Юрлова, И.B. Сальников и В.Е, Бит(56) Углеродные волокна./Под ред. M. Симамуры, М, . Мир, 1987, с, 86, Nic!ff Е,G. Dimensional stability of

stru!:tora соглрозites for spacecraft

applications. Kletaii Progress, 1979, v. 115, №

6, р. 54-63, ".taonton R. Fnviromentai of Composites, р, 51 ;:--530, В кн.: Наг. ook of composites, ed hy i ui;ir., Mew-Yori<, 982 г. Van Nostrand

ReinЬ -Ы Со, р. 786, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

VI3 Yi IlEililA".TNKA

Изобретение относится к производству споистых изделий из композиционных материалов, и может быть использовано при разработке и изготовлении размерностабильных и высокоточных изделий в Гадиопромь|шленкости, авиакосмической технике.

Известен способ изготовления изделий из угпеппастика; включающий сборку пакета путем укладки слоев пропитанного.связующим а рмирующего материала и отверждения связующего.

Однако, известным способом изготавливают изделия с недостаточно высокими характеристиками стабильности геометрических размеров и впагостойкости, Напомйим здесь, что под размерной с а5, п,костью ч пеппастикэ понимается

„„5U „„1775316 А1 (57) Использование;. изготовление размерностабильных и высокоточных изделий в радиопромышленности и авиакосмической технике. Сущность изобретения: способ изготовления изделий из углепластика включает сборку пакета путем укладки слоев пропитанного связующим армирующего материала. Перед сборкой и после завершения сборки пакета в наружные армирующие слои с внешней стороны каждого слоя заформовывают заподлицо меньше изделия по размерам листы фольги из материала

"инвар" марки 36НХ или марки 47Н3Х. При атом заформовывают перфорированные листы фольги толщиной 10 — 30 мкм. После сборки пакета и заформовки листов фольги. производят отверждение связующего, преимущественно путем нагрева при избыточном давлении. 1 з.п, ф-лы, 1 табл, и отношение Ь!/! (где 1 — линейный размер).

Размерную стабильность можно опреде- у лять сопротивлением материала микропластическим деформациям. Показателем размерной стабилькости является прецизионный предел упругости соответствующий, 0 деформациям (1-2) ° 10

Известен также способ изготовления изделий из угпепластика, включающий д сборку пакета путем укладки слоев пропитанного связующим армирующего материала, отверждения сl язующего и термоциклирования в температурном l1Hтервале (-200)-(+200)" С.

Термоциклированием уменьшают явления попзучести, милропо1зччести и м;1кро1775316 растрескивания, чем обуславливают повышение размерной стабильности.

Однако, термоциклирование при низких температурах, а именно при температуре жидкого азота, является весьма дорогостоящей и сложной в аппаратурном оформлении операцией, Наиболее близким прототипом из числа известных технических решений является способ изготовления изделий из углепластика, включающий сборку пакета путем укладки слоев пропитанного термореактивным связующим армирующего материала, нанесение на внешние поверхности иэделия покрытия в виде листов алюминиевой фольги и формование.

Нанесение покрытия улучшает влагостойкость изделия.

Однако в известном способе нанесение на наружные поверхности изделия слоев покрытия не оказывает влияния на размерную стабильность изделия в сторону ее улучшения.

Цель изобретения — повышение стабильности геометрических размеров изделия, Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий иэ углепластика, включающем сборку пакета путем укладки слоев . пропитанных термореактивным связующим, преимущественно, эпоксидным, армирующего материала, эаформовку в наружные армирующие слои листов металлической фольги и формование, заформовывают заподлицо с внешней стороны каждого слоя меньше изделия по размерам перфорированные листы фольги из материала "инвар" марки 36НХ или марки 47Н3Х.

Заформовывают перфорированные листы фольги толщиной 10.„30 мкм.

Конкретные значения ТКР (термический коэффициент расширения) приведены ниже, Инвар 36НХ:ТКР=1,4 10 град в интервалетемператур(+20 С)-(+200) С ГОСТ

10994-74.

Инвар 47НЗХ;ТКР=9,5.10 град в интервале температур (270) — (+400)0С.

Углеродное волокно: ТКР=(+ 0,096)

10- ., -0.076.10 6)

Эпоксидное связующее: ТКР=3,5 ° 10 5 ("К-1).

Способ изготовления изделий из углепластика включает сборку пакета путем укладки слоев пропитанного связующим армирующего материала. Перед сборкой, и после завершения сборки пакета, в наружные армирующие слои. с внешней стороны каждого слоя эаформовывают заподлицо

25 Смола ЭН-6 ТУ вЂ” 05-1585 — 72;

Эфир фурфурилглицидный TY — 06 — 08—

409-75;

55 меньшие иэделия по размерам листы фольги, При этом эаформовывают перфорированные листы фольги толщиной 10 — 30 мкм.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример, Изготавливают из углепластика плоское изделие типа "пластина", Осуществляют сборку пакета путем укладки слоев пропитанного связующим армирующего материала.

В качестве армирующего материала применена углеродная лента ЛУ-П-0,1 ТУ606-1187-85, имеющая следующие характеристики;

Количество нитей основы на 10 см 400+ 25

Толщина монослоя углепластика (0,10 и 0;01) мм

Плотность нитиосновы(1,69+ 0,05) r/ñì

Масса одного погонного метра (30+5) г

В качестве связующего применена эпоксидная композиция ЭНФБ, объемная доля которой в углепластике составляла

42 . Состав связующего ЭНФБ

Отвердитель УП вЂ 605 в ТУ вЂ” 09-15-28777;

Ацетон технический ГОСТ 2768 — 84, Спирт этиловый гидролизный ГОСТ

183000-72, Сборку пакета осуществляют в следующей последовательности, Перед сборкой в наружную заготовку слопрега, с внешней стороны, эаформовывают перфорированный лист инваровой фольги марки 36МХ, Размер листа фольги меньше размера пластины; края фольги отстоят на 10 мм, от краев пластины по ее периметру, толщина фольги 30 мкм. В листе фольги выполнены 4 ряда отверстий диаметром 1 мм и шагом 8 мм. Далее собирают пакет по схеме арм рования 0 й45; 90 +45; О. После сборки в наружную заготовку с внешней стороны заформовывают лист инваровой фольги тех же параметров и такими же приемами, как перед сборкой.

Затем на пакет накладываются обкладные листы е нанесенной на них смазкой

К-21 ТУ 6-02-909 — 79 к пакету. На обкладные листы укладывают дренажный слой— четыре слоя стеклоткани ЭЗ вЂ” 400; на дренажный слой — металлическая сетка. Далее осуществляют автоклавное формование углепластиковой пластины, На собранный пакет устанавливают вакуумный мешок, под которым создают давление 0,0735 Mf1a (0,75 кг/см ). Затем закрывают крышку авг

1775316

Составител ь В,Чистякова

Техред M. Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор

Заказ 4014 Тираж Подписчое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 токлава и создают в нем давление 0,53

МПа+0,049 МПа (6+0,5 кГс/см ).

При закрытой крышке автоклава производят выдержку в течение 10 мин. При этом под мешком все ремя должен быть вакуум 5 не менее 0,0735 Е. Па (0,75 кГс/см2).

После 10-минутной выдержки осуществляют режим формования, состоящий в следующем:

Время выдержки

Давление 6+о 5 кГс/см2

Температура выдержки 165оч- 5 C

Скорость охлаждения 3 /мин

Изготовленное заявляемым способом изделие характеризуется следующими по- 15 каэателями размерной стабильности, приведенными в таблице. Табличные данные получены с применением известных средств измерения деформаций.

Показатель размерной стабильности

hl/I при любой температуре меньше для изделия, полученного заявляемым способом.

Как показали проведенные исследова- 25 ния, применение в заявляемом способе фольги толщиной менее 10 мкм не обеспечивает повышения размерной стабильности. Мы предполагаем, что слишком тонкая фольга не в состоянии удержать армирую- 30 щие волокна в натяжении.

Также не обеспечивается достижение цели изобретения применением фольги тол— щиной более 30 мкм. Здесь мы выдвигаем такое обоснование: слишком толстую фоль

ry невозможно заформовать на всю ее толщину, соответственно, перфорационные отверстия неполностью заполняются связующим, и сцепление (связь) фольги с углепластиком уменьшается. Вследствие этого слишком толстая фольга также не в состоянии удержать армирующие волокна в натяжении, Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий из углепластика, включающий сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанных термореактивным связующим, преимущественно эпоксидным, заформовку в наружные армирующие слои листов металлической фольги и формование, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности геометрических размеров иэделий, заформовывают заподлицо с внешней стороны каждого слоя перфорированные листы фольги из материала

"инвар" марки 36НХ или марки 47НЗХ; размер которых меньше размеров изделия.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что заформовывают перфорированные листы фольги толщиной 10 — 30 мкм.