Способ изготовления сотового заполнителя из полимерных композиционных материалов

Авторы патента:

B32B3/12 - отличающиеся слоем равномерно расположенных ячеек, выполненных как одно целое или каждая по отдельности, или путем соединения отдельных полос, например подобно структуре пчелиных сот

Владельцы патента RU 2770124:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) (RU)

Изобретение относится к способу изготовления сотового заполнителя из полимерных композиционных материалов для многослойных панелей и оболочек. Изобретение может использоваться для изготовления изделий с высокими удельными механическими характеристиками в авиационной и ракетно-космической технике. Способ изготовления сотового заполнителя из полимерных композиционных материалов, включающий укладку армирующего материала в форму путем чередования материала и формообразующих стержней до заданной толщины, затем материал отверждают и демонтируют стержни. Новым в изобретении является то, что сухой армирующий материал равномерно пропитывают связующим под давлением после укладки в герметичную форму, внутренняя поверхность которой повторяет внешнюю поверхность сотового заполнителя. После затвердевания формы разбираются, вынимаются формообразующие стержни и сотовый заполнитель готов для использования в многослойных панелях и оболочках. Представленный способ позволяет изготавливать сотовые заполнители различной высоты, с разнообразными формами и размерами ячеек. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам изготовления сотового заполнителя из полимерных композиционных материалов для использования в трехслойных конструкциях. Изобретение может использоваться для изготовления изделий с высокими удельными механическими характеристиками в авиационной и ракетно-космической технике.

Известны способы изготовления сотового заполнителя - метод растяжки сотопакета (патент RU 2272712 C1, RU 2540665 С1). Суть способа заключается в склейке сухого армирующего материала клеевыми полосами через определенный шаг. После сушки клея, пакет растягивают до образовании шестигранной ячейки и следом опускают в емкость со связующим. Следующий шаг, это полимеризация в сушильных печах.

Данный способ является высокопроизводительным, но требует большого количества вспомогательного оборудования. Этим способом возможно изготавливать сотовые заполнители из полимерных композиционных материалов только с шестигранной ячейкой.

В качестве прототипа выбран способ изготовления сотового заполнителя из препрега (армирующего материала), представляющего собой листы тканых или нетканых волокнистых материалов, пропитанных не отвержденными полимерными связующими (патент DE3710416 A1 от 13/10.1988 г.). Способ включает укладку препрега в форму путем чередования армирующего материала и формообразующих стержней до заданной толщины, в котором в качестве формообразующего элемента выбран жесткий шестигранный стержень. В данном способе препрег формуется шестигранными стержнями, собранными и зафиксированными в решетку. Полимеризация препрега осуществляется в сушильном шкафу, затем конструкцию охлаждают и стержни демонтируют.

К недостаткам данного способа можно отнести: невозможность обеспечить равномерную склейку сотового заполнителя, в связи с возникновения зазоров между формообразующими стержнями, что влияет на качество изделия. При укладке препрега данным способом возникают внутренние напряжения в материале, т.к. шестигранные стержни растягивают препрег, что неблагоприятно влияют на механические характеристики сотового заполнителя. Стоит отметить, что использование препрега в конструкции сотового заполнителя удорожают себестоимость изделия. Так же технологическая оснастка должна выдерживать высокие температуры в сушильном шкафу. Данным способом можно изготавливать сотовые заполнители только одного типа-размера ячеек.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является обеспечение равномерной склейки сотового заполнителя, обеспечивающее качество изделия, устранение внутренних напряжений в материале, влияющих на механические характеристики сотового заполнителя, и уменьшение влияния высоких температур на оснастку.

Данная задача решается за счет того, что заявленный способ изготовления сотового заполнителя из полимерных композиционных материалов, включает укладку армирующего материала в форму путем чередования материала и формообразующих стержней до заданной толщины, затем армирующий материал, отверждают и демонтируют стержни. Новым в способе является то, что сухой армирующий материал равномерно пропитывают связующим под давлением (во время) после его укладки в герметичную форму, внутренняя поверхность которой повторяет внешнюю поверхность сотового заполнителя.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность изготовления сотового заполнителя с требуемой геометрической точностью и высокими удельными механическими характеристиками, а также использования связующего холодного отверждения, что устраняет влияния высоких температур на оснастку.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

на фиг. 1 - схема укладки сухого армирующего материала;

на фиг. 2 - схема пропитки сотового заполнителя под давлением;

на фиг. 3 - геометрические характеристики сотового заполнителя;

на фиг. 4 - фотография изготовленного сотового заполнителя.

Способ изготовления сотового заполнителя состоит из нескольких этапов. Схема укладки сухого армирующего материала показана на фиг 1. Сначала выкраивают армирующий материал 2 по размерам изделия. Укладку армирующего материала в форму осуществляют путем чередования армирующего материала 2 и формообразующих стержней 3 до заданной толщины. Последний слой прижимается специальной крышкой 4, имеющей выступы равные половине высоты формообразующих стержней(на фиг. не показано) Такие же выступы имеет и поверхность 1. Чтобы уменьшить внутренние напряжение сухого армирующего материала при укладке, он формуется до плотного соприкосновения с крышкой.

Вся композиция устанавливается в герметичную форму 5, представленной на фиг. 2. Поверхность 1 и крышка 4, представленные на фиг. 1, могут быть частью данной формы. В этом случае монтируются боковые фланцы (на фиг.1 не показаны), которые плотно соприкасаются со стержнями 3 и обеспечивают герметичность внутренней полости, где располагается сухой армирующий материал 2. В форму 5 под давлением через запорное устройство 6 подается связующее 8, которое находится в емкости 9, и пропитывает сухой армирующий материал 2. Равномерная пропитка армирующего материала происходит из-за пониженного давления в конструкции, созданного вакуумной системой, представленной на фиг. 2. Пропитка продолжается до тех пор, пока связующее не заполнит внутреннюю полость формы, после чего закрываются запорные устройства 6 и 7. Излишки связующего 8 стекают в емкость 10. Затем осуществляется процесс полимеризации.

После затвердевания связующего полученный сотовый заполнитель со стержнями вынимается из формы. Затем жесткие формообразующие стержни демонтируются из сотового заполнителя. Затвердевшее связующее прочно скрепляет слои волокна, тем самым обеспечивая форму конструкции.

Для подтверждения реализуемости данной технологии был изготовлен шестигранный сотовый заполнитель со следующими габаритными размерами: 70*73, высотой 40 мм, размер ячейки 8 мм, который представлен нафиг.3 и 4. Армирующий материал: стеклоткань. Связующее: эпоксидная смола ЭД-20 с отвердителем холодного затвердевания ЭТАЛ.

Способ изготовления сотового заполнителя из полимерных композиционных материалов, включающий укладку армирующего материала в форму путем чередования материала и формообразующих стержней до заданной толщины. Затем сухой армирующий материал равномерно пропитывают связующим под пониженным давлением и полимеризуют.

После затвердевания форма разбирается, вынимаются формообразующие стержни и сотовый заполнитель готов для использования в многослойных панелях и оболочках. Представленный способ позволяет изготавливать сотовые заполнители различной высоты, с разнообразными формами и размерами ячеек.

В таблице 1 представлены характеристики полученного опытного образца сотового заполнителя, масса конструкции 45 гр., и объемная масса составляет 220 кг/м. Объемная доля наполнителя 38%.

Стоит отметить, что предложенным методом можно изготавливать не только шестигранные ячейки, а также множество других вариантов. Форма и размер ячейки будут зависеть только от формы и размера стержней. Способ укладки армирующего материала при этом не меняется.

Данным способом можно изготавливать сотовые заполнители с любым радиусом кривизны. В настоящее время это обеспечивается фрезеровкой готового сотового заполнителя. Для изготовления сотового заполнителя с искривлением необходимо изготовить оснастку, которая будет повторять искривленную форму изделия.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: возможностью изготавливать детали сложной формы с высокой геометрической точностью, высокими механическими характеристиками сотового заполнителя и высокой производительностью и обеспечивающей улучшенное качество изделия.

Способ изготовления сотового заполнителя из полимерных композиционных материалов, включающий укладку армирующего материала в форму путем чередования материала и формообразующих стержней до заданной толщины, затем материал отверждают и демонтируют стержни, отличающийся тем, что сухой армирующий материал равномерно пропитывают связующим под давлением после укладки в герметичную форму, внутренняя поверхность которой повторяет внешнюю поверхность сотового заполнителя.

Изобретение относится к области композиционных материалов и касается композиционного слоистого материала для акустической обработки. Композиционный слоистый материал имеет систему отверстий.

Способ изготовления термостойкой сотовой трехслойной конструкции // 2764476

Изобретение относится к области изготовления композиционных материалов и касается трехслойных сотовых конструкций, применяемых в авиакосмической промышленности для изготовления различных узлов самолетов и летательных аппаратов. Изготовление термостойкой сотовой трехслойной конструкции включает изготовление сотового заполнителя и обшивок из стеклоткани, а также пропитку их связующим.

Композитный продукт // 2748732

Изобретение относится к композитному продукту и способу получения композитного продукта. Композитный продукт (1), содержит первый слой пластика (2) и поддерживающую структуру (11, 3), включающую второй слой пластика (3), и расположенный между ними слой волокон (4).

Система для амортизации колебаний // 2748563

Группа изобретений относится к области машиностроения. Система для применения в напольных покрытиях воздушных судов содержит ячеистую панель и вибродемпфирующее покрытие.

Гофрированная панель с гомогенным наполнителем // 2743501

Изобретение может использоваться в изделиях авиационной техники, судостроения и в отраслях машиностроения. Гофрированная панель включает перфорированную обшивку 1, заполнитель 3, выполненный из чередующихся между собой верхних и нижних перфорированных и гофрированных полос, и сплошную обшивку.

Усовершенствования, относящиеся к подложкам для прикрепления молекул // 2742666

Изобретение относится к области аналитической химии и лабораторной диагностики и представляет собой керамическую подложку для микроматрицы, содержащую покрытие в виде маскирующего материала и несколько дискретных реакционных зон, пригодных для прикрепления одного или более связующего вещества, причем упомянутые зоны представляют собой непокрытые области на подложке, в которой маскирующий материал содержит пигмент, акриловую смолу, эпоксидную смолу и структурирующее вещество, причём структурирующее вещество представляет собой воск ПТФЭ.

Разновысотная звукопоглощающая конструкция // 2734246

Изобретение относится к звукопоглощающим панелям с ячейками резонансного типа, предназначенным для использования в области авиакосмической техники, транспортной техники, радиотехники, строительства. Разновысотная звукопоглощающая конструкция содержит наружные панели, одна из которых выполнена перфорированной, и расположенный между ними ячеистый заполнитель с разной высотой ячеек.

Способ изготовления звукопоглощающей конструкции // 2729624

Изобретение относится к способу изготовления звукопоглощающей конструкции в области авиастроения, транспорта и промышленного оборудования. Способ включает укладку заполнителя, ячейки которого разбивают на группы.

Способ изготовления композитного бампера для наземного транспортного средства // 2723856

Изобретение относится к области машиностроения, в частности автомобилестроения, и может быть использовано при изготовлении конструктивных элементов наземных транспортных средств, в том числе грузовых и автобусов, таких как бамперы транспортных средств, выполняющие защитную функцию, функцию декоративного дизайна.

Звукоизоляционный материал // 2723476

Настоящее изобретение относится к звукоизоляционному материалу. Звукоизоляционный материал содержит лист, имеющий упругость, и опорную часть, разделяющую лист на раздельную часть, при этом поддерживая лист, причем жесткость (k) поверхности листа и поверхностная плотность (m) листа в раздельной части удовлетворяют соотношению следующего выражения: .

Ячеистый многослойный композитный материал и способ его производства // 2772271

Изобретение относится к области композитных материалов и касается ячеистого многослойного композитного материала и способа его производства. Композитный материал включает по крайней мере один слой из синтактного композиционного материала, полученного из смеси, включающей терморасширяемые полимерные микросферы, отвердитель горячего отверждения, связующее вещество, при этом синтактный композиционный материал имеет ячеистую структуру с каналами, заполненными связующим веществом, а конфигурация и форма каналов ячеек ячеистой структуры определена по заранее рассчитанной математической модели. Изобретение обеспечивает создание ячеистого многослойного композитного материала с повышенными прочностными характеристиками. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.