Способ формования листовых деталей из композитов с синусоидальными гофрами
Сущность изобретения: способ включа- ет выкладку пропитанного связующим пакета заготовки на жесткой матрице с радиусными выступами и впадинами, с технологической фиксацией его во впадинах и последующее формование с применением пуансона. При выкладке производят наращивание длины заготовки на каждом гофре. превышающее длину, задаваемую формующим элементом матрицы, путем установки на нем перед выкладкой посредине гофра в месте его нулевой кривизны или на вершине гофра деформируемых в процессе формования элементов 2 з.п.ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к изготовлению силовых конструкций из композитов, в первую очередь таких широко распространенных конструкций, как нервюры, лонжероны, перегородки, стенки которых выполнены гофрированными преимущественно синусоидальной формы, обеспечивающих высокий уровень критических напряжений по сравнению с другими конструктивно-технологическими решениями. Изобретение может найти применение в авиа-, судо- и машиностроении. Целью изобретения является повышение качества изготовления деталей с глухими гофрами и упрощение формующей оснастки. На фиг.1 показана технологическая оснастка (матрица, пуансон, пластина) с отформованной на ней композитной двутавровой балкой, имеющей глухие, синусоидальные гофры; на фиг.2 характерные конструктивно-технологические элементы балки; на фиг.3 в разрезе часть матрицы (нижняя полуформа) с выложенным на ней пакетом заготовки и отформованной стенкой балки; на фиг.4 установка на нижней полуформе-матрице деформируемого технологического элемента; на фиг.5 - поперечное сечение полужесткого резинового пуансона (верхняя полуформа). Технологическая оснастка состоит из металлической матрицы 1 в виде фрезерованной жесткой плиты, например, из DIGAT, полужесткого пуансона 2, выполненного из резины, например, марки ИРП-1338 ТУ 38103-109-72, прижимных планок 3. На оснастке изготавливается балка 4 из композитного материала. Балка содержит полки 5, плоские участки стенки 6, глухие гофры 7. Заготовка детали по оси А-А, проходящая по плоскому участку 6, имеет меньшую длину, чем по оси Б-Б, проходящей по криволинейному участку стенки, образованному гофрами 7. Матрица 1 содержит выступы 3 и впадины 9, на матрице выкладывается пакет заготовки 10, формуемый в деталь 4. На матрицу посредине гофров в месте их нулевой кривизны или на вершине гофров устанавливают технологические деформируемые элементы 11, 12. например, в виде полосок пленочного клея марки ВК-41 ТУ-6- 411499-89 или трубочек, например, полиамидной пленки марки ППН-Т ТУ-6-19-255-84 толщиной 70 мкм. Технологические элементы 11 позволяют осуществить дополнительное наращивание длины заготовки. Полужесткий резиновый пуансон 2 содержит монолитные жесткие стержни 13 соответствующие контуру впадин 9 матрицы 1, при этом стержни могут быть армированы стекловолокном, и тонкостенные перемычки 14 толщиной 0,5-1 мм, проходящие no контуру выступов 8 матрицы 1. Пуансон 2 получают методом укладки листовой сырой резины на матрицу 1 с использованием фальшдетали, имитирующей балку 4, с последующей ее вулканизацией и термообработкой. При этом температура термообработки должна быть выше, чем температура отверждения полимерного композиционного материала. Такая технологии изготовления пуансона позволяет легко увязать его контур с контуром матрицы 1 Комплект оснастки в виде жесткой матрицы 1 и полужесткого пуансона 2 позволяет при наличии избыточного материала заготовки на гофрах произвести качественную пропрессовку гофрированных стенок балки 4, поскольку для этого не требуется значительных усилий для дотягивания материала заготовки до дна впадин 9 матрицы 1 Необходимость дополнительного наращивания материала на гофрах вызвана двумя причинами. Во-первых, разность длин заготовки по плоскому участку (ось А-А) и по криволинейному участку (ось Б-Б), в результате чего материал заготовки, расположенный на плоском участке стенки, тормозит заполнение материалом заготовки впадин на гофрированном участке (ось Б-Б). Во-вторых, необходимо учитывать, что толщина выложенного пакета заготовки 10 (толщина АС) больше толщины отпрессованной детали (толщина ВС) в полтора раза, т.е. если ВС 
, то AC=1,5.. Далее необходимо исходить из того, что в процессе формования при подаче вакуумного разрежения армирующие слои мало подвижны относительно друг друга из-за силы трения, вследствие чего каждая точка положительного пакета заготовки (дуга QDMKA) будет двигаться по нормали к поверхности матрицы (RPC). Таким образом, на позитивной части поверхности формы будет происходить сжатие пакета заготовки 10, т.е. дуга QD занимает положение дуга JE, а дуга КА занимает положение дуги LB. На отрицательной части поверхности формы происходит растяжение пакета заготовки 10, и дуга DM К трансформируется в положение, близкое к EML. Поэтому точка М зависает не намного меньше того положения, где она была в пакете заготовки и тем более не доходит до точки (теоретического положения в пластике), в результате чего и возникает недопрессовка. Зазор недопрессовки заставляет примерно величину MN, а точнее (0,4-0,5) . Поэтому необходимо устранить зазор недопрессовки. т.е. технологически создать такие условия, чтобы точка М точно пероместалась в положение точки N. Для этого в точках перехода поверхности формы с негативной в позитивную укладывают деформируемые технологические элементы 11 или на вершине гофра трубочки 12. Это могут быть пластинки связующего клея, деформируемые трубочки и др. Закладывая таким образом избыток материала (препрега) в точках Е, и получают тот эффект, что материал заготовки тянется пакетом под воздействием давления и температуры. Процесс изготовления, например, нервюры из углепластика с глухими гофрами со стенкой толщиной 1 мм, структурно состоящей из четырех слоев углеткани УТ-900-2.5А ТУ 6-06-31-575-87 и связующего ЭДТ-69Н, осуществляют следующим образом. На матрицу 1 наносят разделительный слой и посредине гофров укладывают полоски клея ВК-41 толщиной 0,5 мм и шириной 10-20 мм. После этого укладывают пакет заготовки из четырех пропитанных слоев углеткани, форсируя его в каждой впадине технологической прутковой оправкой. Затем надевают резиновый пуансон 2, заворачивают края стенки для образования полок, укладывают отформованные пояса и устанавливают прижимные планки 3. Формование производят в автоклаве при температуре 125oС под давлением 2 кгс/см2 в течение 3 ч. Таким образом, процесс полимеризации клея ВК-41 и отверждения композитного материала был совмещен. В процессе формования клей ВК-41 полностью мигрировал в толщу пластика. Пропрессовка гофров получилась полной. Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает качественную пропрессовку деталей из композитов с гофрированными стенками, особенно при наличии глухих гофров, и позволяет при этом упростить технологическую формовочную оснастку, снизив стоимость изготовления полуформ и их увязку, а также снизив массу оснастки.
Формула изобретения
1. Способ формования листовых деталей из композитов с синусоидальными гофрами, включающий выкладку пропитанного связующим пакета заготовки на жесткой матрице с радиусными выступами и впадинами, с технологической фиксацией его во впадинах и последующее формование с применением пуансона, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изготовления деталей с глухими гофрами и упрощения оснастки, при выкладке производят наращивание длины заготовки на каждом гофре, превышающее длину, задаваемую формующим элементом матрицы, путем установки на нем перед выкладкой посредине гофра в месте его нулевой кривизны или на вершине гофра деформируемых в процессе формования элементов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве деформируемых технологических элементов используются полоски пленочных связующих или клеев, мигрирующих в тело композита с образованием вторичного связующего с параметрами отверждения, равными первичному связующему, при этом указанные технологические элементы имеют толщину, равную половине толщины стенки композита, и объем, равный объему незаполняемой части впадины матрицы заготовкой композита. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве деформируемых технологических элементов используют расплющиваемые в пленку тонкостенные полимерные трубочки с периметром поперечного сечения, равным длине недотягиваемой части пакета заготовки относительно длины дна впадины матрицы.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000
Извещение опубликовано: 20.10.2000
