Термостойкая трехслойная сотовая конструкция
Владельцы патента RU 2768416:
Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» (RU)
Изобретение относится к области изготовления композиционных материалов, а именно к трехслойным сотовым конструкциям, применяемым в авиакосмической промышленности для изготовления различных узлов самолетов и тепловых экранов летательных аппаратов. Термостойкая трехслойная сотовая конструкция состоит из сотового заполнителя и обшивок, присоединенных к торцовым поверхностям сотового заполнителя полимерным связующим. Сотовый заполнитель выполнен из кварцевой стеклоткани ТК-3, пропитанной полиимидным связующим СП-97К, модифицированным метакарбораном Д-м-18 в количестве 5,0 масc.%, и кремнийорганическим связующим МФСС-8. Обшивки выполнены из кварцевой стеклоткани ТС-8/3-К-ТО, пропитанной неорганическим связующим ФОСКОН 351 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда 25 AF1200 в количестве 35 масc.% соответственно. Заполнитель и обшивки соединены полимерным связующим ФОСКОН 351 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда 25AF 1200 в количестве 40-60 масc.% соответственно. Повышается прочность конструкции при эксплуатации. 1 табл.
Изобретение относится к области изготовления композиционных материалов, а именно к трехслойным сотовым конструкциям, применяемым в авиакосмической промышленности для изготовления различных узлов самолетов и тепловых экранов летательных аппаратов.
Развитие отечественной промышленности требует постоянного совершенствования конструкций и применяемых в них материалов. Одним из направлений этого процесса является создание термостойких трехслойных сотовых конструкций.
Известны трехслойные конструкции, широко применяемые в авиастроении, изготовленные из арамидных или стеклопластиковых сотовых заполнителей и стекло,- углепластиковых листовых материалов, приклеенных к торцовым поверхностям сотовых заполнителей
(Берсудский В.Е., Крысин В.Н., Лесных С.И. Технология изготовления сотовых авиационных конструкций. -М.: Машиностроение, 1975, 282 с.). Компоненты трехслойных конструкций изготовлены на основе фенолоформальдегидных или эпоксифенольных смол.
Недостаток - работоспособность при температуре не выше 160 оС.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является трехслойная конструкция (Павлов В.В., Белый О.К., Косарев В.Л., Колобова З.Н., Дементьева Л.А. Высокотеплостойкие радиопрозрачные сотовые конструкции на основе полиимидных связующих. Авиационная промышленность, 1971, с. 5-8) состоящая из сотового заполнителя на основе тканой сотовой структуры, изготовленной из объемной многослойной стеклоткани ОССТ-10, полиимидного связующего, и двух листовых материалов на основе стеклоткани ТС-8/3-250 и полиимидного связующего, приклеенных к торцовым поверхностям сотового заполнителя полиимидным связующим. Такая конструкция сотовой панели работоспособна при температуре 300 о С.
В качестве недостатков прототипа следует указать недостаточно высокую температуру эксплуатации этих трехслойных сотовых конструкций в соответствии с требованиями современного уровня развития техники.
Задачей изобретения является повышение температуры эксплуатации трехслойных сотовых конструкций до 500°С с сохранением прочностных характеристик.
Решение поставленной задачи достигается тем, что термостойкая трехслойная сотовая конструкция, состоящая из сотового заполнителя, и обшивок, присоединенных к торцовым поверхностям сотового заполнителя связующим, отличающаяся тем, что сотовый заполнитель выполнен из кварцевой стеклоткани ТК-3, пропитанной полиимидным связующим СП-97К, модифицированным мета-карбораном Д-м-18 в количестве 5,0 % масc. и кремнийорганическим связующим МФСС-8, обшивки выполнены из кварцевой стеклоткани ТС-8/3-К-ТО, пропитанной неорганическим связующим ФОСКОН 351 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда 25 AF1200 в количестве 35 % масc. соответственно, а заполнитель и обшивки соединены полимерным связующим ФОСКОН 351 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда 25AF 1200 в количестве (40-60)% масc., соответственно.
Применение сотового заполнителя выполненного по заявляемому техническому решению из кварцевой стеклоткани марки ТК-3, ТУ 6-19-062-100-88, пропитанной связующим марки СП-97К, ТУ 1-595-10-1087-2009, модифицированным мета-карбораном Д-м-18, ТУ 6-02-1017-75, в количестве 5 % масc. и кремнийорганическим связующим МФСС-8, работоспособного при температуре 500°С, обшивок, выполненных из кварцевой стеклоткани марки ТС-8/3-К-ТО, ТУ 6-98-112-94 и неорганического связующего марки ФОСКОН 351, ТУ 2149-150-10964029-01 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда 25AF 1200 ТУ 3988-075-00224450-99, в количестве 35 % масc. работоспособного при температуре 800°С, неорганического связующего марки ФОСКОН 351 c добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда марки 25AF 1200, ТУ 3988-075-00224450-99 в количестве (40-60) % масc. соответственно, работоспособного при температуре 800°С, для совмещения сотового заполнителя и обшивок позволяет получать трехслойную конструкцию, работоспособную при температуре 500°С (по минимальной температуре эксплуатации сотового заполнителя).
Мета-карборан Д-м-18 в составе сотового заполнителя применяется для повышения его термостойкости до 500°С, а микрошлифовальный порошок электрокорунда 25 АF 1200 в составе неорганического связующего ФОСКОН 351 в обшивках применяется для повышения вязкости связующего ФОСКОН 351 и обеспечения требуемых технологических показателей. Введение микрошлифовального порошка электрокорунда 25АF 1200 в состав неорганического связующего ФОСКОН 351 в количестве (40-60) % масc. для соединения сотового заполнителя с обшивками повышает его вязкость и обеспечивает образование необходимых галтелей на торцовых поверхностях стенок ячеек сотового заполнителя, что является обязательным условием при склеивании.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами.
Пример 1. Трехслойную термостойкую сотовую конструкцию изготавливали методом прессования при температуре 350°С и удельном давлении 0,02 МПа из сотового заполнителя, выполненного из кварцевой стеклоткани марки ТК-3, пропитанной связующим марки СП-97К, модифицированным мета-карбораном Д-м-18 в количестве 5 % масc. и кремнийорганическим связующим МФСС-8, обшивок, выполненных из кварцевой стеклоткани марки ТС-8/3-К-ТО, пропитанной неорганическим связующим марки ФОСКОН 351 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда марки 25AF 1200 в количестве 35 .% масc. и связующего марки ФОСКОН 351 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда марки 25AF 1200 в количестве 50 % масc. для соединения сотового заполнителя с обшивками.
Проводили испытания образцов полученных панелей трехслойных конструкций на определение:
– прочности при сжатии при комнатной температуре по ОСТ 1 90150-74 в исходном состоянии и после выдержки при температуре 500°С в течение
15 мин;
–прочности при отрыве обшивок при комнатной температуре
по ОСТ 1 90147-74;
–прочности при изгибе при комнатной температуре по ОСТ 1 90265-78 в исходном состоянии и после выдержки образцов при температуре 500°С в течение 15 мин.
Пример 2. Трехслойную сотовую конструкцию изготавливали аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что соединение сотового заполнителя и обшивок было выполнено связующим марки ФОСКОН 351 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда марки 25AF 1200 в количестве 40 % масс.
Пример 3. Трехслойную сотовую конструкцию изготавливали аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что соединение сотового заполнителя и обшивок было выполнено связующим марки ФОСКОН 351 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда марки 25AF 1200 в количестве 60 % масс.
Испытания образцов полученных панелей трехслойных термостойких конструкций по примерам 2-3 проводили аналогично примеру 1.
Свойства трехслойных конструкций, изготовленных по примерам 1-5 и прототипа, представлены в таблице.
Таблица
Свойства трехслойных конструкций
| № примера | Температура испытаний, °С | ||||
| 20 | |||||
| Прочность при сжатии, МПа | Прочность при отрыве обшивок, МПа | Прочность при изгибе, МПа | Прочность при изгибе, МПа, после выдержки при 500°С в течение 15 мин |
Прочность при сжатии, Мпа, после выдержки при 500°С в течение 15 мин |
|
| 1 | 4,6±0,5 | 4,0±0,2 | 40,2±4,2 | 16,2±0,7 | 4,6±0,1 |
| 2 | 4,5±0,6 | 3,8±0,3 | 40,3±4,0 | 15,8±2,1 | 4,2±0,8 |
| 3 | 4,6±0,4 | 3,9±0,6 | 39,8±4,9 | 16,0±1,3 | 4,5±0,7 |
| Прототип | 1,8±0,2 | 1,9±0,2 | 38,1±2,2 | - | - |
Таким образом согласно результатам, представленным в таблице, термостойкая трехслойная конструкция, полученная на основе указанных термостойких материалов, имеет прочностные характеристики при температуре 20°С почти в 2 раза выше и температуру эксплуатации на
200°С выше по сравнению с прототипом.
Термостойкая трехслойная сотовая конструкция, состоящая из сотового заполнителя и обшивок, присоединенных к торцовым поверхностям сотового заполнителя связующим, отличающаяся тем, что сотовый заполнитель выполнен из кварцевой стеклоткани ТК-3, пропитанной полиимидным связующим СП-97К, модифицированным метакарбораном Д-м-18 в количестве 5,0 масc.%, и кремнийорганическим связующим МФСС-8, обшивки выполнены из кварцевой стеклоткани ТС-8/3-К-ТО, пропитанной неорганическим связующим ФОСКОН 351 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда 25 AF1200 в количестве 35 масc.% соответственно, а заполнитель и обшивки соединены полимерным связующим ФОСКОН 351 с добавлением микрошлифовального порошка электрокорунда 25AF 1200 в количестве (40-60) масc.% соответственно.
