Способ изготовления криволинейной трехслойной композитной панели

Изобретение относится к изготовлению трехслойных конструкций из композиционного материала и может быть использовано в интерьере современных пассажирских самолетов для изготовления панелей интерьера. Способ изготовления криволинейной трехслойной композитной панели включает последовательную выкладку из слоев препрега на прямолинейную формообразующую оснастку раздельно нижней обшивки с сотовым наполнителем и верхней обшивки, термоформование в прессе при температуре 140°С, давлении 0-60 МПа, выдержку в течение 40 мин и охлаждение до 80°С, распрессовку, последующую укладку на криволинейную формообразующую оснастку нижнего слоя обшивки с сотовым наполнителем, с предварительным выполнением надрезов сотового наполнителя вдоль линии гиба, заполнение пустот полимерным заполнителем при необходимости увеличения прочности на сгибе, укладку верхнего слоя обшивки на сотовый наполнитель клеевой стороной, полученной предварительным нанесением смолы на шероховатую поверхность, закрепление заготовки термоустойчивой лентой с последующим размещением ее в вакуумном мешке, отверждением при подъеме температуры до 70°С со скоростью 1-3°С/мин под вакуумом 10 кПа, выдержкой при 70°С в течение 30 мин, охлаждением до 60°С со скоростью 5°С/мин и сбросом вакуума при достижении температуры 60°С, с последующей распрессовкой. Изобретение обеспечивает технологичность производственного процесса, а также повышение качества внешнего вида криволинейных трехслойных сотовых панелей. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способам изготовления трехслойных конструкций из композиционного материала и может быть использовано в интерьере современных пассажирских самолетов для изготовления панелей интерьера.

Трехслойные сотовые панели характеризуются довольно высокой удельной прочностью и жесткостью, по сравнению с традиционными монолитными. Имеют меньшую толщину оболочек панелей и число ребер жесткости, и меньшую массу конструкции

Рост объемов производства авиационной техники ставит перед производителями задачу экономической эффективности при изготовлении деталей современного высокотехнологичного интерьера самолетов.

Для этого необходимо выполнение следующих задач: - использование новых технологических процессов изготовления панелей интерьера, обеспечивающих уменьшение длительности производственных циклов их изготовления, трудоемкости и энергозатрат и получение деталей высокого качества соответствующих Авиационным правилам АП-25 по горючести, тепловыделению и дымообразованию.

Для изготовления панелей интерьера самолетов в настоящее время используются две основные технологии: вакуумное и прессовое формование [1, 2]. Каждая из приведенных технологий имеет свои преимущества и недостатки.

Наиболее широко применяется технология вакуумного формования в термопечи, которая позволяет изготавливать панели любой сложности и использует относительно дешевое оборудование (термопечь).

Недостатком данной технологии является длительное время формования, что увеличивает трудоемкость и энергозатраты, а также наличие довольно большого количества расходных материалов (дренажные слои, разделительные пленки, вакуумные мешки, герметизирующие ленты), которые выбрасываются, загрязняя окружающую среду, а их стоимость включается в стоимость детали.

Применение прессового формования для изготовления трехслойных панелей интерьера отличается отсутствием вспомогательных материалов, что удешевляет процесс изготовления, но ограничивается формованием плоских трехслойных панелей.

Известна технология ускоренного формования трехслойных панелей (3-9), позволяющая совместить преимущества вакуумного формования - способность изготавливать панели двойной кривизны и прессового формования - формовать панели без использования расходных материалов. Этот процесс значительно сокращает время изготовления панелей. Данная технология состоит из операции:

- выкладка плоского технологического пакета, состоящего из заполнителя и слоев препрега;

- закладка технологического пакета в нагретую формообразующую пресс-форму установленную в прессе;

- смыкание пресс-формы до заданного зазора между пуансоном и матрицей, с деформацией сотового заполнителя;

- выдержка технологического пакета при температуре формования, в течении заданного времени;

- размыкание пресс-формы;

- извлечение готовой трехслойной сотовой панели;

- механическая обработка технологических припусков, контроль свойств и качества панелей.

Недостатком известной технологии является ее не эффективность при небольшом объеме производств. Эффективность может быть достигнута при изготовлении сложнопрофильных деталей интерьера пассажирских самолетов при большом объеме производства однотипных деталей.

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 механической обработки 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.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления криволинейных трехслойных сотовых панелей, включающим печное и прессовое формование.

Технический результат-снижение трудоемкости производственного цикла, а также повышение качества внешнего вида криволинейных трехслойных сотовых панелей.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления криволинейной трехслойной композитной панели включает последовательную выкладку из слоев препрега на прямолинейную формообразующую оснастку раздельно нижней обшивки с сотовым наполнителем и верхней обшивки, термоформование в прессе при температуре 140°С, давлении 0-60 МПа, выдержку в течение 40 мин и охлаждение до 80°С, распрессовку, последующую укладку на криволинейную формообразующую оснастку нижнего слоя обшивки с сотовым наполнителем, с предварительно выполнением надрезов сотового наполнителя вдоль линии гиба, заполнение пустот полимерным заполнителем при необходимости увеличения прочности на сгибе, укладку верхнего слоя обшивки на сотовый наполнитель клеевой стороной, полученной предварительным нанесением смолы на шероховатую поверхность, закрепление заготовки термоустойчивой лентой с последующим размещением ее в вакуумном мешке, отверждением при подъеме температуры до 70°С со скоростью 1-3°С/мин под вакуумом 10 кПа, выдержкой при 70°С в течение 30 мин, охлаждением до 60°С со скоростью 5°С/мин и сбросом вакуума при достижении температуры 60°С, с последующей распрессовкой.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ изготовления криволинейной трехслойной панели из композиционного материала включает изготовление нижней обшивки: для этого укладывают на нержавеющий лист, например AISI, препрег нижней обшивки на основе угольных или стеклянных волокон, к примеру Т15-160-120735-920 (препрег на основе конструкционной стеклоткани марки Т-15п-76(92) с поверхностной плотностью ткани 160 г/м2 и эпоксидного связующего марки НСР1207 с содержанием связующего 35%), XPPR-2071-400-120141-1000-101-002 (препрег на основе углеродной ткани саржевого переплетения марки Ст-12071 с поверхностной плотностью ткани 400 г/м2 и эпоксидного связующего марки НСР1201 с содержанием связующего 41%), в зависимости от выставленных требований прочности, с направлением волокон 0°, предварительно сняв с одной стороны заготовки препрега защитный слой бумаги, прикатывают слой препрега, удалив воздушные пузыри и складки прижимным валиком, сняв со второй стороны заготовки препрега защитный слой полиэтилена.

Поверх первого слоя препрега выкладывают второй слой препрега того же типа, к примеру Т15-160-120750-920 (Т15-160-120750-920 - препрег на основе конструкционной стеклоткани марки Т-15п-76(92) с поверхностной плотностью ткани 160 г/м2 и эпоксидного связующего марки НСР1207 с содержанием связующего 50%), XPPR-2071-400-120141-1000-101-002 с направлением волокон 90°.

Укладывают на 2-й слой препрега сотовый наполнитель.

Внешнюю обшивку фиксируют по всей ширине с помощью термостойкой ленты.

Сотовый наполнитель, например AC-NH-A-3,2-48 (Производство Arimacore, Китай)

Выкладка верхней обшивки: укладывают на нержавеющий лист, к примеру AISI, последовательно два слоя препрега на основе угольных или стеклянных волокон, предварительно сняв с одной стороны заготовки препрега, например Т10-290-12-245-915, защитный слой бумаги с направлением волокон 90°, укладывают слой жертвенной ткани и выкладывают слой препрега, например Т10-285-120735-925 (препрег на основе конструкционной стеклоткани марки Т-10-14(92) с поверхностной плотностью ткани 285 г/м2 и эпоксидного связующего марки НСР 1207 с содержанием связующего 35%.) с направлением волокон 0° укладывают слой жертвенной ткани, фиксируют по всей ширине верхнюю обшивку с помощью термостойкой ленты.

Поверх укладывают нержавеющий лист, к примеру AISI (008), проверив отсутствие не снятой пленки, пузырей и складок на заготовках препрега.

Проводят термоформование в прессе одновременно раздельных заготовок нижней обшивки с уложенным на него сотовым наполнителем и верхней обшивки.

Термоформование проводят в прессе при следующих режимах: подъеме температуры до 140°С, давлении на площадь прессуемой поверхности (0-60 МПа) согласно графика давления расположенного на корпусе пресса, выдержке в течение 40 минут при 140°С и; охлаждении до 80°С.

После термоформования в прессе проводят распрессовку, для чего производят съем нижней обшивки с сотовым наполнителем из пресса, сняв нижнюю обшивку с нержавеющего листа AISI.

Производят распрессовку верхней обшивки: сняв нержавеющий лист AISI, извлекают верхнюю обшивку и удаляют слой жертвенной ткани.

Для получения криволинейной панели на подготовленную оснастку заданной криволинейной формы укладывают полученную термоформованием в прессе нижнюю обшивку с сотовым наполнителем. Для придания криволинейной получаемой формы необходимо прорезать сотовый наполнитель на всю ширину вдоль линии гиба, оставив 2-3 мм до нижней обшивки, на расстоянии между резами примерно 5-6 мм.

Пустоты прорезей заполняются полимерным заполнителем, к примеру заполнителем-сферопластом ВПЗ-7М, при необходимости увеличения прочности на сгибе.

Склеивание верхней обшивки: подрезают по периметру технологический припуск верхнего слоя обшивки, предварительно приложив его к нижнему слою. Наносят смолу, к примеру ЭД-20 с ПО300, на шероховатую поверхность верхней обшивки равномерно, тонким слоем по всей площади поверхности. Укладывают на оснастку нижний слой обшивки с сотовым наполнителем, закрепляют термоустойчивой лентой заднюю кромку и боковые стенки до линии гиба.

Укладывают верхний слой обшивки клеевой стороной на сотовый наполнитель, закрепляют по периметру термоустойчивой лентой.

Укладывают на оснастку нижний слой обшивки с сотовым наполнителем, закрепляют термоустойчивой лентой заднюю кромку и боковые стенки до линии гиба, укладывают верхний слой обшивки клеевой стороной на сотовый наполнитель, закрепляют по периметру термоустойчивой лентой.

Верхний слой обшивки после термоформования в прессе остается гибким и легко укладывается на оснастку.

Проводят сборку вакуумного мешка в следующей последовательности: по периметру на ширину 100-150 мм укладывают жертвенную ткань, укладывают дренажно-впитывающий материал.

По периметру панели на оснастку наклеивают герметизирующий жгут, не снимая защитный слой. Укладывают вакуумную пленку, не фиксируя к жгуту. Перемещают выклеечную оснастку в печь термовакуумного формования.

Помещают термодатчик под дренажно-впитывающий материал около детали. При размере детали более 1 м2 необходимо устанавливают два термодатчика. Фиксируют вакуумную пленку к жгуту, предварительно удалив защитный слой. Включают вакуумный насос и проверяют герметичность вакуумного мешка.

Производят печное термоформование при следующих режимах:

- подъем температуры со скоростью 1-3°С/мин до 70°С при наличии вакуума 10 кПа;

- выдержка при 70°С - 30 мин;

- охлаждение до 60°С со скоростью 5°С/мин;

- сброс вакуума при достижении температуры 60°С.

Производят распрессовку вакуумного чехла в следующей последовательности:

- отсоединяют вакуумный штуцер.

- извлекают термодатчик,

-удаляют вакуумную пленку, дренажно-впитывающий материал, жертвенную ткань, термостойкую ленту.

Криволинейная трехслойная композитная панель, полученная вышеописанным способом по своим характеристикам соответствует Авиационным правилам АП-25 по горючести, тепловыделению и дымообразованию.

Преимущества заявляемого способа:

- метод формования позволяет улучшить характеристики по тепловыделению за счет отказа от клеевой пленки, так как клеевые пленки для склейки обшивок с сотовым наполнителем не соответствуют стандарту по характеристикам тепловыделения и огнестойкости для панелей интерьера.

- способ формования в два этапа позволяет после формования нижней обшивки с сотовым наполнителем произвести заполнение торцов и мест упрочнения (в надсечках для гиба сотового наполнителя) заполняющим полимерным заполнителем, к примеру, заполнителем-сферопластом ВПЗ-7М, для увеличения прочности на сгибе, и проводить одновременное спекание с верхней обшивкой (при использовании термоотверждающих паст или смол).

- приклеивание верхней обшивки производится в печи при температуре 70°С, что позволяет избежать изготовления дорогостоящей металлической оснастки и удешевляет стоимость готовой детали при штучном изготовлении, т.к. стоимость оснастки закладывается в стоимость готового изделия.

- способ позволяет избежать коробления панели, так как способ поэтапного склеивания приводит к отсутствию данного дефекта.

- на лицевой поверхности при изготовлении криволинейных панелей в местах изгиба отсутствуют складки или иные неровности обшивки, так как обшивка формируется в прессе на ровной поверхности.

Источники информации:

1. Стрельников С.В, Застрогина О.Б., Вешкин Е.А., Швец Н.И. К вопросу о создании высокоэффективных технологий изготовления панелей интерьера в крупносерийном производстве // Авиационные материалы и технологии. 2011. №4. С. 18-24.

2. HexPly Prepreg Technology. Product Datasheet, Hexcel Corporation. Publication No. FGU 017c. 2013.)

3. Постнов В.И., Петухов В.И., Стрельников С.В, Вешкин ЕА, Застрогина О.Б. Особенности «CTush-core» технологии в изготовлении трехслойных сотовых панелей интерьера // Тезисы XI Всероссийской научно-технической конференции и школы молодых ученых, аспирантов и студентов. Воронеж. 2010. С. 41-43.

4. Black S. Advanced materials for aircraft interiors // High-performance composites. 2006. №11. (электронный журнал).

5. Вешкин E.A. Панели интерьера быстро и качественно // Инженерная газета «Индустрия». 2010. №2627. С. 4.

6. Method of forming a honeycomb structural panel: Pat. US 3.815.215 11.06.1974.

7. A Method of making crushed core molded panels патент: Pat. US 4917747 17.04.1990.

1. Способ изготовления криволинейной трехслойной композитной панели, включающий последовательную выкладку из слоев препрега на прямолинейную формообразующую оснастку раздельно нижней обшивки с сотовым наполнителем и верхней обшивки, термоформование в прессе при температуре 140°С, давлении 0-60 МПа, выдержку в течение 40 мин и охлаждение до 80°С, распрессовку, последующую укладку на криволинейную формообразующую оснастку нижнего слоя обшивки с сотовым наполнителем, выполнение надрезов сотового наполнителя вдоль линии гиба, заполнение пустот полимерным заполнителем при необходимости увеличения прочности на сгибе, укладку верхнего слоя обшивки на сотовый наполнитель клеевой стороной, полученной предварительным нанесением смолы на шероховатую поверхность, закрепление заготовки термоустойчивой лентой с последующим размещением ее в вакуумном мешке, отверждением при подъеме температуры до 70°С со скоростью 1-3°С/мин под вакуумом 10 кПа, выдержкой при 70°С в течение 30 мин, охлаждением до 60°С со скоростью 5°С/мин и сбросом вакуума при достижении температуры 60°С, с последующей распрессовкой.

2. Способ изготовления криволинейной трехслойной композитной панели по п. 1, отличающийся тем, что в качестве препрега используют стеклоткань или углеткань, пропитанную эпоксидным связующим.

3. Способ изготовления криволинейной трехслойной композитной панели по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного заполнителя используют заполнитель-сферопласт ВПЗ-7М.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сотовому элементу, в частности к деформируемому сотовому элементу, например, для легких конструктивных элементов с изогнутой поверхностью.

Изобретение относится к способу изготовления сотовых трехслойных панелей сложной кривизны на основе стеклопластикового сотового заполнителя и может быть использовано в ракето-, самолето- и судостроении, строительной, мебельной и упаковочной промышленности.

Изобретение относится к многослойным интегральным конструкциям для аэрокосмической, автомобильной, судостроительной и других областей техники, где требуются многофункциональные изделия с высокими жесткостными свойствами и малым удельным весом и касается способа изготовления многослойных конструкций.

Изобретение относится к области конструктивных материалов для использования в изделиях авиационной техники, судостроения, в отраслях машиностроения и касается панели с гофрированным и сеточным заполнителем.

Изобретение относится к конструкционным материалам и касается компоновки сотовой основы для многослойной детали, используемой в качестве кузовной детали в автомобилестроении.

Изобретение относится к защитным от теплового воздействия окружающей среды оплеткам и касается свертываемой текстильной оплетки и способа уменьшения образования трещин в слое фольги свертываемой текстильной оплетки.

Заявленное изобретение относится к элементам летательного аппарата, в частности, изготовленным с использованием ячеистых панелей. Панель со складчатой сердцевиной содержит верхний и нижний облицовочные листы и первую складчатую сердцевину.

Изобретение относится к способу изготовления ячеистого сотового наполнителя из композиционных материалов из препрега с последующей полимеризацией в сотовом блоке.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для изготовления конструктивных вставок, выполненных с возможностью приема нагрузок в сотовых конструкциях в воздушном судне.

Изобретение относится к области изготовления изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ), в частности трехслойной конструкции интегрального типа, все элементы которой формируются из неотвержденных или частично отвержденных компонентов с возможностью присоединения к ним также неотвержденных и/или отвержденных элементов с последующим совместным формованием всей конструкции за один технологический цикл.

Изобретение относится к полимерной композиции и заготовке волокнистого композитного продукта с поверхностью, образованной по меньшей мере частично из полимерной композиции.

Изобретение относится к способу изготовления композитного корпуса для компрессора низкого давления осевой турбомашины. Техническим результатом является упрощение создания композитного корпуса и армирование композитного корпуса как можно ближе к углу для повышения прочности.

Изобретение относится к технологии изготовления арматурных элементов для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций и может быть применено в химической, металлургической, теплоэнергетической, строительной индустрии, области машиностроения, пищевой и других отраслях промышленности, где необходимо получать материалы с заданными свойствами и улучшенными характеристиками.

Изобретение относится к способу получения композитной конструкции. Техническим результатом является повышение прочности конструкции.

Изобретение относится к стойкому к проникновению изделию, которое может использоваться для производства защитной одежды, такой как бронежилеты, шлемы, а также щитов или элементов брони, а также к способу его производства.

Изобретение относится к способу изготовления по существу чашевидной армированной волокном полимерной детали. Техническим результатом является повышение гибкости при формовании подлежащей изготовлению полимерной детали.

Изобретение относится к способу изготовления композитной фасонной части, в частности для ветроэнергетической установки. Техническим результатом является повышение прочности и жесткости композитной части.
Изобретение относится к способу изготовления полых профильных изделий из полимерных композиционных материалов и может найти применение, в частности, при изготовлении хоккейной клюшки, строительных каркасов.

Изобретение относится к изготовлению многослойных материалов с сотовым сердечником для применения в автомобильных конструкциях. Способ изготовления полуобработанного изделия с сотовым сердечником для изготовления многослойной детали включает: обеспечение сотового сердечника, смачивание сотового сердечника в зоне деформации стенок сотового сердечника, сморщивание сотового сердечника в зоне деформации, при этом смачивание сотового сердечника выполняют путем его окунания в заполненную жидкостью емкость, причем зона деформации расположена в концевой области стенок сотового сердечника.

Группа изобретений относится к способу изготовления лопасти вентилятора и к устройству для его реализации. Осуществляют нагревание листовой заготовки c последующим прижатием к форме для лопасти вентилятора.

Изобретение относится к способам формования изделий из композитных материалов, таких как стеклопластик, углепластик и т.п. Способ состоит в укладке в пресс-форму листов армирующего материала, пропитанного связующим веществом, помещении внутрь этих листов эластичной емкости и последующей накачке эластичной емкости, причем в пресс-форму укладывается число эластичных емкостей, на единицу большее числа предусмотренных лонжеронов.

Изобретение относится к изготовлению трехслойных конструкций из композиционного материала и может быть использовано в интерьере современных пассажирских самолетов для изготовления панелей интерьера. Способ изготовления криволинейной трехслойной композитной панели включает последовательную выкладку из слоев препрега на прямолинейную формообразующую оснастку раздельно нижней обшивки с сотовым наполнителем и верхней обшивки, термоформование в прессе при температуре 140°С, давлении 0-60 МПа, выдержку в течение 40 мин и охлаждение до 80°С, распрессовку, последующую укладку на криволинейную формообразующую оснастку нижнего слоя обшивки с сотовым наполнителем, с предварительным выполнением надрезов сотового наполнителя вдоль линии гиба, заполнение пустот полимерным заполнителем при необходимости увеличения прочности на сгибе, укладку верхнего слоя обшивки на сотовый наполнитель клеевой стороной, полученной предварительным нанесением смолы на шероховатую поверхность, закрепление заготовки термоустойчивой лентой с последующим размещением ее в вакуумном мешке, отверждением при подъеме температуры до 70°С со скоростью 1-3°Смин под вакуумом 10 кПа, выдержкой при 70°С в течение 30 мин, охлаждением до 60°С со скоростью 5°Смин и сбросом вакуума при достижении температуры 60°С, с последующей распрессовкой. Изобретение обеспечивает технологичность производственного процесса, а также повышение качества внешнего вида криволинейных трехслойных сотовых панелей. 2 з.п. ф-лы.

Наверх