Способ изготовления трехслойной панели из композиционного материала

Изобретение относится к способам изготовления трехслойных панелей из композиционного материала и может быть использовано для получения панелей авиационной и космической техники, например для изготовления корпусных деталей фюзеляжа самолета. При формировании первой обшивки трехслойной панели по ее контуру выкладывают окантовочный элемент, образующий торцевую зону и зону скоса сотового заполнителя трехслойной панели. Окантовочный элемент совместно отверждают с первой обшивкой и обрезают его по высоте, исключая выступание за верхнюю поверхность сотового заполнителя. На внутреннюю поверхность первой обшивки поочередно устанавливают нижнюю клеевую пленку, сотовый заполнитель со скосами, верхнюю клеевую пленку и неотвержденную вторую обшивку, выполненную таким образом, чтобы ее края частично или полностью перекрывали отвержденный окантовочный элемент в зоне скоса сотового заполнителя, и проводят совместное со склейкой элементов панели отверждение второй обшивки. Изобретение позволяет снизить трудоемкость, повысить прочность панели в зоне скоса сотового заполнителя и улучшить качество внешнего вида панели. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к авиационной и аэрокосмической технике, а именно к способам изготовления трехслойных панелей корпусных деталей самолетов, и может быть использовано при изготовлении трехслойных панелей с сотовым заполнителем.

Известен способ изготовления композиционных деталей с сотовым заполнителем (патент США №5897739, опубликованный 27.04.1999), в котором предварительно отверждают нижнюю композиционную обшивку, обрабатывают ее по контуру и устанавливают на формообразующую оснастку, изготавливают сотовый заполнитель и устанавливают его через клеевую пленку на нижнюю обшивку по заданным размерам относительно кромки нижней обшивки, затем на образовавшуюся сборку укладывают клеевую пленку и верхнюю неотвержденную композиционную обшивку таким образом, чтобы она выходила за торцы нижней отвержденной обшивки на строго установленный размер и при формовании сцеплялась со ступенькой, образованной торцами нижней обшивки, не позволяя слоям верхней обшивки при формовании деформировать сотовый заполнитель. После чего полученный полуфабрикат детали упаковывают в вакуумный мешок и проводят отверждение.

Недостатками данного способа являются большая трудоемкость и длительный цикл изготовления за счет необходимости извлечения нижней обшивки перед ее механической обработкой, повторной установки на формообразующую оснастку и фиксации на ней нижней обшивки и обеспечения заданного размера верхней обшивки относительно контура нижней обшивки для формирования ступенек. Кроме того, наличие ступенек по контуру влияет на качество внешнего вида панели, способствуя образованию складок в процессе отверждения при недостаточном натяжении материала верхней обшивки или зависанию слоев в зоне кромок сотового заполнителя при избыточном натяжении.

Известен также способ изготовления композитного компонента, имеющего первую обшивку, сотовый заполнитель и вторую обшивку (ЕР 2266784 А1, опубликованный 29.12.2010, - прототип), в котором из непропитанного материала предварительно изготавливают преформу, содержащую первую и вторую заготовки обшивок, пропитывают ее связующим повышенной вязкости, частично отверждают преформу с образованием объема для сотового заполнителя, устанавливают в образовавшийся объем преформы сотовый заполнитель и проводят окончательное отверждение композитного компонента на сотовом заполнителе.

Недостатком данного способа является большая трудоемкость за счет как минимум трехкратной упаковки заготовок обшивок: первый раз при осуществлении пропитки, второй - при частичном отверждении, третий - при окончательном отверждении совместно с сотовым заполнителем. Кроме того, установка сотового заполнителя между частично отвержденными первой и второй обшивками является трудоемкой и может привести к дефектам в зоне скоса сотового заполнителя при использовании сотовых заполнителей из тонкой (30 мкм и тоньше) фольги, что снижает качество внешнего вида трехслойной панели в зоне скоса сотового заполнителя. Отсутствие клеевых слоев между сотовым заполнителем и обшивками снижает прочность их соединения.

Задачей изобретения является повышение прочности, качества внешнего вида трехслойной панели и снижение трудоемкости ее изготовления.

Способ изготовления трехслойной панели из композиционного материала, включающий пропитку связующим материала, формирование из него первой и второй обшивок, установку сотового заполнителя со скосами между первой и второй обшивками и отверждение панели, при этом согласно изобретению при формировании первой обшивки по ее контуру выкладывают окантовочный элемент, образующий торцевую зону и зону скоса сотового заполнителя трехслойной панели, затем окантовочный элемент совместно отверждают с первой обшивкой и обрезают его по высоте, исключая выступание за верхнюю поверхность сотового заполнителя, после чего на внутреннюю поверхность первой обшивки поочередно устанавливают нижнюю клеевую пленку, сотовый заполнитель со скосами, верхнюю клеевую пленку и неотвержденную вторую обшивку, выполненную таким образом, чтобы ее края частично или полностью перекрывали отвержденный окантовочный элемент в зоне скоса сотового заполнителя, при этом перед установкой сотового заполнителя на внутреннюю поверхность отвержденного окантовочного элемента в зоне скоса сотового заполнителя наносят пленочную вспенивающуюся клеевую композицию, а между второй неотвержденной обшивкой и отвержденным окантовочным элементом выкладывают клеевую пленку и проводят совместное со склейкой элементов панели отверждение второй обшивки.

До отверждения первой обшивки совместно с окантовочным элементом они могут быть прошиты в зоне острой кромки сотового заполнителя.

Выкладка по контуру первой обшивки окантовочного элемента, образующего торцевую зону и зону скоса сотового заполнителя трехслойной панели, совместное отверждение окантовочного элемента с первой обшивкой и обрезка его по высоте, исключая выступание за верхнюю поверхность сотового заполнителя, последующая поочередная установка на внутреннюю поверхность первой обшивки нижней клеевой пленки, сотового заполнителя со скосами, верхней клеевой пленки и неотвержденной второй обшивки, выполненной таким образом, чтобы ее края частично или полностью перекрывали отвержденный окантовочный элемент в зоне скоса сотового заполнителя, нанесение на внутреннюю поверхность отвержденного окантовочного элемента в зоне скоса сотового заполнителя пленочной вспенивающейся клеевой композиции, выкладка клеевой пленки между второй неотвержденной обшивкой и отвержденным окантовочным элементом и проведение совместного со склейкой панели отверждения второй обшивки позволяют обеспечить прочное клеевое соединение между обшивками и заполнителем, снизить трудоемкость за счет уменьшения количества промежуточных упаковок и улучшения условий установки сотового заполнителя. Кроме того, обеспечивается точность выполнения сопрягаемых поверхностей окантовочного элемента и сотового заполнителя, уменьшается вероятность возникновения дефектов в зоне скоса сотового заполнителя, что повышает прочность и качество внешнего вида панели.

Прошивка первой обшивки совместно с окантовочным элементом в зоне острой кромки сотового заполнителя обеспечивает точность установки сотового заполнителя и улучшает качество изделия.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлено сечение трехслойной панели в зоне окантовочного элемента.

На фиг. 2 показана схема выкладки первой обшивки и окантовочного элемента.

На фиг. 3 представлена схема сборки трехслойной панели.

Способ изготовления трехслойной панели из композиционного материала включает выкладку на формообразующую оснастку 5 слоев первой обшивки 1, установку цулаги 8, выкладку слоев окантовочного элемента 2 с напуском на цулагу 8, прошивку нитью 7 слоев окантовочного элемента 2 со слоями первой обшивки 1 по контуру цулаги 8, подгиб слоев окантовочного элемента 2, составляющих напуск на цулагу 8, установку вкладышей 6 по контуру цулаги 8, приглаживание слоев окантовочного элемента к формующей поверхности вкладышей 6, упаковку и формование первой обшивки 1 и окантовочного элемента 2, распрессовку полученной детали, порезку окантовочного элемента 2 по высоте, поочередную укладку нижнего клеевого слоя 9, пленочной вспенивающейся клеевой композиции 10, установку сотового заполнителя 3, укладку верхнего клеевого слоя 11, выкладку слоев второй обшивки 4, упаковку и формование собранной трехслойной панели, распрессовку и механическую обработку изделия по контуру.

Пример

Предлагаемый способ изготовления трехслойной панели из композиционного материала был реализован при изготовлении панели фюзеляжа летательного аппарата, первую обшивку которой выкладывали из препрега 150УТ-0,2-(Р) на основе углеткани, пропитанной эпоксидным связующим. Выполненную из стеклопластика ЭНФБ-Т-10-80 гибкую цулагу установили на неотвержденную первую обшивку, после чего по контуру цулаги выложили слои окантовочного элемента из того же материала, что и первая обшивка. Нитью из углеродного волокна HTS-40 прошили слои первой обшивки и окантовочного элемента, затем по контуру цулаги на нее установили вкладыши из Д16Т под слои окантовочного элемента. Подсборку упаковали в вакуумный мешок и провели формование при температуре 175°C и давлении 6 атм. После распрессовки, не снимая деталь с формообразующей оснастки, провели механическую обработку окантовочного элемента, затем на первую обшивку нанесли нижнюю клеевую пленку ВК-36, на окантовочный элемент в зоне стыка с сотовым заполнителем нанесли пленочную вспенивающуюся клеевую композицию ВКВ-3, установили сотовый заполнитель 2,75-5056-30П из алюминиевой фольги, нанесли верхнюю клеевую пленку ВК-36, поверх которой выложили слои второй обшивки из того же материала, что и первой. Произвели упаковку в вакуумный мешок и провели формование при температуре 175°C и давлении 3 атм. Затем изделие распрессовали и провели механическую обработку по контуру.

Предлагаемый способ изготовления трехслойной панели из композиционного материала позволяет снизить трудоемкость за счет уменьшения количества промежуточных упаковок и улучшения условий установки сотового заполнителя, а также повышает прочность панели в зоне скоса сотового заполнителя за счет обеспечения точности выполнения сопрягаемых поверхностей окантовочного элемента и сотового заполнителя и использования вспенивающейся клеевой композиции. Кроме того, уменьшается вероятность возникновения дефектов в зоне скоса сотового заполнителя, что улучшает качество внешнего вида конструкции.

1. Способ изготовления трехслойной панели из композиционного материала, включающий пропитку связующим материала, формирование из него первой и второй обшивок, установку сотового заполнителя со скосами между первой и второй обшивками и отверждение панели, отличающийся тем, что при формировании первой обшивки по ее контуру выкладывают окантовочный элемент, образующий торцевую зону и зону скоса сотового заполнителя трехслойной панели, затем окантовочный элемент совместно отверждают с первой обшивкой и обрезают его по высоте, исключая выступание за верхнюю поверхность сотового заполнителя, после чего на внутреннюю поверхность первой обшивки поочередно устанавливают нижнюю клеевую пленку, сотовый заполнитель со скосами, верхнюю клеевую пленку и неотвержденную вторую обшивку, выполненную таким образом, чтобы ее края частично или полностью перекрывали отвержденный окантовочный элемент в зоне скоса сотового заполнителя, при этом перед установкой сотового заполнителя на внутреннюю поверхность отвержденного окантовочного элемента в зоне скоса сотового заполнителя наносят пленочную вспенивающуюся клеевую композицию, а между второй неотвержденной обшивкой и отвержденным окантовочным элементом выкладывают клеевую пленку и проводят совместное со склейкой элементов панели отверждение второй обшивки.

2. Способ изготовления трехслойной панели из композиционного материала по п. 1, отличающийся тем, что перед отверждением первой обшивки совместно с окантовочным элементом выполняют их прошивку в зоне острой кромки сотового заполнителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к композиционным материалам, используемым в сверхлегких каркасах солнечных батарей и элементов конструкций космических аппаратов, и касается трехслойной панели.

Изобретение относится к способам изготовления трехслойных конструкций из композиционного материала и может быть использовано для получения панелей авиационной и космической техники, например для изготовления корпусных деталей фюзеляжа самолета.

Изобретение относится к области авиации и касается разработки силовых авиационных конструкций крыла и фюзеляжа из полимерных композиционных материалов (КМ) и их защите.

Изобретение относится к конструктивным композитам и касается решетчатой волокнистой композиционной конструкции и способа ее производства. Содержит решетку из многоугольных ячеек-модулей, содержащих, по меньшей мере, три u-образных ребра, изготовленных из волокнистого композиционного слоя, и пенопластовой основы, обеспеченной внутри каждой ячейки-модуля для поддержки u-образных ребер.

Изобретение относится к конструктивным материалам для использования в области остекления малогабаритныъх конструкций и касается листа сотового поликарбоната. Лист имеет частичное утолщение верхней стенки и ребер жесткости.

Изобретение относится к структурным панелям. Структурированная панель, включает в себя внутренний материал основания, имеющего первую и вторую противоположные поверхности, первую и вторую облицовочные пленки, связанные соответственно с первой и второй противоположными поверхностями.
Группа изобретений относится к сотовым конструкциям, которые используются при производстве летательных аппаратов. Сотовая панель содержит средний слой сотового заполнителя и наружные обшивки.

Изобретение относится к авиационной и аэрокосмической технике и касается опорного узла трехслойной панели и способа сборки трехслойной панели с опорными узлами. Опорный узел трехслойной панели включает усиливающий элемент, установленный в отверстие в сотовом заполнителе, расположенном между верхней и нижней обшивками трехслойной панели и соединенном с ними с помощью клеевой композиции.

Изобретение относится к способам изготовления сотовых заполнителей для трехслойных панелей и оболочек и касается способа изготовления сотового заполнителя (СЗ) из стеклоткани.

Изобретение относится к конструкционным композитным материалам и касается слоистой конструкции со структурой, задерживающей развитие нарушений целостности конструкции, и способа ее изготовления.

Изобретение относится к способу изготовления сотового заполнителя из стеклоткани и может быть использовано в ракето-, самолето- и судостроении, строительной, мебельной и упаковочной промышленности при изготовлении трехслойных конструкций сложной кривизны. Способ включает нанесение клеевых полос на полотно стеклоткани в продольном направлении, разрезку полотна стеклоткани на заготовки в направлении, перпендикулярном клеевым полосам, сборку сотового пакета путем укладки со смещением каждой заготовки относительно предыдущей на половину шага клеевых полос, склеивание заготовок сотового пакета по заданному режиму, термостабилизацию свободно подвешенного сотового пакета, получение сотового блока с заданной гранью ячейки путем растяжения сотового пакета, пропитку сотового блока полимерным связующим с последующим термоотверждением его, после чего сотовый блок разрезают на сотовые панели заданной высоты, в полученных сотовых панелях по всей их площади проводят равномерное удаление граней трех смежных ячеек, соприкасающихся между собой, на высоту сотовой панели, причем величина удаляемой части граней ячеек составляет 0,25-0,33 длины грани. Изобретение позволяет изготавливать сотовый заполнитель для изделий сложной кривизны. 5 ил., 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к способам изготовления многослойных конструкций из заполнителей в виде повторяющихся пирамидальных и тетраэдальных структур и может быть использовано в производстве многослойных панелей из различных материалов, работающих на устойчивость при действии наружного давления и сжимающей силы. Ферменный заполнитель представляет собой объемную структуру из различного рода материала в виде ячеек в форме повторяющихся пирамидальных и тетраэдальных структур. Изготавливают при помощи лазерной резки из материалов, таких как металлы, керамика, стекло, полимеры, композиты, полупроводники. Полотно материала нарезают на три вида повторяющихся зигзагообразных стержневых элементов. В одном варианте полотно нарезают на зигзагообразные стержневые элементы с шипами на вершинах, во втором - полотно нарезают на зигзагообразные стержневые элементы без шипов, в третьем - на зигзагообразные стержневые элементы без шипов и с шипами, в четвертом - на стержни, имеющие две вершины с шипами. Во впадинах их оснований всех видов зигзагообразных стержневых элементов выполняют прорези. На обшивках выполняют отверстия под размеры шипов для точного соединения с ячейками, после этого собирают зигзагообразные стержневые элементы в единую конструкцию заполнителя, так чтобы прорези впадин основания вершин с шипами первого и третьего элементов совпали с прорезями впадин основания вершин второго элемента, после чего получают пирамидальные ячейки, имеющие одну общую вершину с каждой из соседней. Для получения тетраэдальных ячеек соединяют прорези впадин основания вершин третьего элемента с прорезями впадин основания четвертого элемента, после чего полученные ячейки соединяют обшивками, для этого шипы, находящиеся на вершинах и концах каждого из зигзагообразных стержневых элементов, вставляют в прорези отверстий в обшивках и места контакта их сваривают или склеивают для прочного соединения заполнителя с обшивками. Изобретение обеспечивает упрощение способа изготовления ферменного заполнителя с ячейками в виде пирамидальных и тетраэдальных структур и повышение их жесткости путем повышения качества их соединения при помощи склеивания, сварки или пайки. 9 ил., 1 пр.

Изобретение относится к соединению между собой секций акустической сотовой конструкции, с образованием сращенной акустической сотовой конструкции, и может быть применено для сшивания искривленных секций акустической сотовой конструкции с образованием гондол двигателя и других акустических ослабляющих колебания структур. Сращенная сотовая конструкция содержит первую секцию, имеющую первую и вторую кромку, множество стенок, простирающихся между кромками, и образующие множество ячеек, первую сторону, с множеством выступающих стенок, каждая из которых содержит конец стенки, имеющий длину, простирающуюся между первой и второй кромками, и толщину; вторую секцию, содержащую первую и вторую кромку, множество стенок, простирающихся между кромками, и образующие множество ячеек, вторую сторону, с множеством выступающих стенок, каждая из которых содержит конец стенки, имеющий длину, простирающуюся между первой и второй кромками, и толщину; и шов, расположенный между первой и второй секциями, адгезионно связывающий первую и вторую стороны сотовой конструкции, при этом шов содержит адгезив для обеспечения связывания с концами стенок первой и второй сторон сотовой конструкции и опору для адгезива, которая представляет собой опору шва сотовой конструкции и содержит первую кромку, расположенную рядом с первой стороной сотовой конструкции, и вторую кромку, расположенную рядом со второй стороной сотовой конструкции, множество стенок, простирающихся между первой и второй кромками опоры шва, и образующие множество ячеек шва, причем адгезив расположен в ячейках шва. Изобретение обеспечивает прочные и гибкие швы и сохранение акустических свойств конструкции. 8 н. и 10 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к сотовым конструкциям для применения в самолетостроении, судостроении, машиностроении и строительстве и касается комбинированной сотовой панели. Панель состоит из сплошной и перфорированной обшивок, соединенных со слоями сотового заполнителя. Перфорированные обшивки выполнены в виде сеток с различным сопротивлением продувки, увеличивающимся по высоте панели в направлении к сплошной обшивке. Сетки соединены с сотовым заполнителем с различной плотностью с соотношением величин плотности от верхнего слоя к нижнему 1:2:3. Ячейки нижнего слоя сотового заполнителя заполнены волокнистым материалом с коэффициентом звукопоглощения α≈0,9. Изобретение обеспечивает повышение эффективности шумопоглощения в широком спектре частот.

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано для создания строительных блоков, которые могут быть применены для увеличения сейсмостойкости зданий и сооружений. Технический результат - повышение прочности и надежности строительного блока, а также снижение его массовых характеристик. Строительный блок содержит каркас в виде пространственной решетки, представляющей собой ячеистую структуру из пересекающихся под углом двух параллельных рядов плоских элементов, выполненных в виде единой конструкции путем многократного поочередного наложения слоев углеродных нитей вначале вдоль направления одного, а затем вдоль направления другого из двух параллельных рядов плоских элементов с закреплением слоев углеродных нитей между собой эпоксидным клеем. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх