[go: up one dir, main page]

RU2152306C1 - Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding - Google Patents

Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding Download PDF

Info

Publication number
RU2152306C1
RU2152306C1 RU98124006A RU98124006A RU2152306C1 RU 2152306 C1 RU2152306 C1 RU 2152306C1 RU 98124006 A RU98124006 A RU 98124006A RU 98124006 A RU98124006 A RU 98124006A RU 2152306 C1 RU2152306 C1 RU 2152306C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mandrel
filaments
winding
reinforcing
thermoplastic composite
Prior art date
Application number
RU98124006A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.В. Павловский
Г.С. Головкин
А.М. Куперман
Э.С. Зеленский
Original Assignee
Московский государственный авиационный технологический университет им. К.Э. Циолковского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский государственный авиационный технологический университет им. К.Э. Циолковского filed Critical Московский государственный авиационный технологический университет им. К.Э. Циолковского
Priority to RU98124006A priority Critical patent/RU2152306C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2152306C1 publication Critical patent/RU2152306C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of structural materials in aeronautical engineering, electrical engineering, shipbuilding, mechanical engineering, oil-and-gas industry, construction engineering and medical industry. SUBSTANCE: method includes preheating of semifinished items. Matrix component is molten, wound on mandrel and force is applied at area where filaments are laid on mandrel. Reinforcing and matrix filaments are used fibrous semifinished items. Preheating is combined with impregnation of reinforcing filaments by means of hot roller. In applying the force at area where filaments are laid on mandrel, article is molded by means of additional hot roller. EFFECT: reduced duration of technological cycle; reduced power requirements; improved service characteristics of thermoplastic composite material. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления конструкционных материалов для авиационной, электротехнической, судостроительной, машиностроительной, нефтегазовой, строительной, медицинской промышленности и предназначено для изготовления изделий из термопластичных композиционных материалов (ТКМ) методом намотки. The invention relates to the manufacturing technology of structural materials for the aviation, electrical, shipbuilding, engineering, oil and gas, construction, medical industries and is intended for the manufacture of products from thermoplastic composite materials (TCM) by winding.

Известны способы изготовления изделий из термопластичных композиционных материалов методом намотки различных видов волокнистых полуфабрикатов, когда весь процесс разделен на две стадии. Один из способов заключается в применении сочетания чередующихся армирующих и матричных (термопластичных) волокон по методу "волоконной технологии" [1], когда после намотки системы волокон на оправку полученную заготовку формуют одним из известных методов (прессовым, автоклавным и т.д.). Known methods of manufacturing products from thermoplastic composite materials by winding various types of fibrous semi-finished products, when the whole process is divided into two stages. One of the methods is to use a combination of alternating reinforcing and matrix (thermoplastic) fibers according to the “fiber technology” method [1], when after winding the fiber system onto the mandrel, the obtained preform is formed by one of the known methods (press, autoclave, etc.).

К основным недостаткам данного способа относятся значительные затраты на материально-техническое оснащение (пресса, автоклавы и т.п.), а также невысокая производительность процесса. The main disadvantages of this method include significant costs for material and technical equipment (press, autoclaves, etc.), as well as the low productivity of the process.

Наиболее близким по технической сути и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ изготовления изделий из ТКМ методом намотки, при котором волокнистые полуфабрикаты предварительно нагревают, расплавляют матричный компонент полуфабрикатов, наматывают на оправку и прикладывают усилие в месте укладки волокон на оправку [2]. The closest in technical essence and the achieved results to the proposed invention is a method of manufacturing products from TCM by the method of winding, in which the fibrous semi-finished products are preheated, the matrix component of the semi-finished products is melted, wound on the mandrel and apply force in the place of laying the fibers on the mandrel [2].

Недостатками данного способа являются, во-первых, двухкратный нагрев термопластичного материала до температуры плавления и, следовательно, опасность негативных изменений механических и других свойств в результате термоокислительной деструкции, во-вторых, низкая производительность технологического процесса. The disadvantages of this method are, firstly, the double heating of the thermoplastic material to the melting temperature and, therefore, the danger of negative changes in mechanical and other properties as a result of thermo-oxidative degradation, and secondly, the low productivity of the process.

Целью изобретения является уменьшение времени технологического цикла производства, сокращение энергоемких рабочих мест и, как следствие, повышение эксплуатационных характеристик термопластичного композиционного материала в изделии. The aim of the invention is to reduce the time of the technological cycle of production, reduce energy-intensive jobs and, as a result, increase the operational characteristics of the thermoplastic composite material in the product.

Эта цель достигается за счет того, что в качестве волокнистых полуфабрикатов используют армирующие и матричные волокна, предварительный нагрев совмещают с началом пропитки армирующих волокон посредством горячего прикаточного ролика, а при приложении усилия в месте укладки волокон на оправку осуществляют формование изделия с помощью дополнительного горячего ролика. This goal is achieved due to the fact that reinforcing and matrix fibers are used as fibrous semi-finished products, preliminary heating is combined with the beginning of the impregnation of the reinforcing fibers by means of a hot rolling roller, and when a force is applied at the place of laying the fibers on the mandrel, the product is formed using an additional hot roller.

Схема намотки изображена на чертеже. Способ осуществляется в одну стадию следующим образом. Нити двух видов - неплавкие армирующие 1 и плавкие матричные 2 разматываются с разных бобин и, проходя через собирающее кольцо 3 и раскладочный механизм 4, укладываются на теплоизолированную оправку 5. При укладке они чередуются через одну. The winding circuit is shown in the drawing. The method is carried out in one stage as follows. The threads of two types - non-fusible reinforcing 1 and fusible matrix 2 are unwound from different bobbins and, passing through the collecting ring 3 and the folding mechanism 4, are laid on a thermally insulated mandrel 5. When laying, they alternate through one.

Далее нити проходят через систему горячих прикаточных роликов 6 и 7. Первый по ходу движения ролик 6 (верхний) осуществляет прикатку нитей, транспортирование матричных нитей (на случай их обрыва), а также предварительный подогрев, при этом осуществляется начало пропитки армирующих волокон. Перед вторым роликом волокна расплавляются при помощи струи горячего воздуха, подаваемого из сопла 8, а ролик 7 (боковой) монолитизирует расплав, то есть осуществляется формование изделия на оправке. После окончания намотки изделие охлаждается и снимается с оправки. Next, the threads pass through a system of hot rolling rollers 6 and 7. The first roller 6 (top) in the direction of rolling carries out the rolling of the threads, transporting the matrix threads (in case of breakage), and also preheating, while the reinforcing fibers are impregnated. Before the second roller, the fibers are melted using a jet of hot air supplied from the nozzle 8, and the roller 7 (side) monolizes the melt, that is, the product is formed on the mandrel. After winding, the product is cooled and removed from the mandrel.

Пример. Процесс осуществлялся по схеме, изображенной на чертеже. Наматывали однонаправленные кольца стандартного размера (диаметр 150 мм, ширина 10 мм). Для намотки использовались нити поликапроамида и нити стекловолокна (состав ВМП). Технологические параметры процесса приведены в табл. 1. Определялись физико-механические характеристики полученных материалов (табл. 2). Example. The process was carried out according to the scheme depicted in the drawing. Unidirectional rings of standard size were wound (diameter 150 mm, width 10 mm). For winding, polycaproamide yarns and fiberglass yarns (VMP composition) were used. Technological process parameters are given in table. 1. The physicomechanical characteristics of the obtained materials were determined (Table 2).

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает одностадийный технологический процесс, что дает возможность, во-первых, повысить эксплуатационные характеристики композиционного материала в изделии, уменьшить энергоемкость процесса за счет значительного сокращения времени температурного воздействия на термопластичную матрицу, во-вторых, значительно увеличить производительность процесса за счет совмещения операций намотки заготовки, пропитки армирующих волокон и формования изделия. Thus, the proposed method provides a one-stage technological process, which makes it possible, firstly, to increase the operational characteristics of the composite material in the product, to reduce the energy consumption of the process due to a significant reduction in the time of temperature exposure to the thermoplastic matrix, and secondly, to significantly increase the productivity of the process due to Combining operations of winding a workpiece, impregnating reinforcing fibers and molding a product.

Литература
1. Волоконная технология переработки термопластичных композиционных материалов / Г.С. Головкин, В.А. Гончаренко, В.П. Дмитренко и др. Под ред. Г. С. Головкина.- М.: Изд-во МАИ, 1993, - 232 с.
Literature
1. Fiber technology for processing thermoplastic composite materials / G.S. Golovkin, V.A. Goncharenko, V.P. Dmitrenko et al. Ed. G.S. Golovkina.- M .: Publishing House of the Moscow Aviation Institute, 1993, 232 p.

2. Пат. 2053124 РФ, МПК B 29 C 53/72. Способ изготовления композиционного изделия (прототип). 2. Pat. 2053124 RF, IPC B 29 C 53/72. A method of manufacturing a composite product (prototype).

Claims (1)

Способ изготовления изделий из термопластичных композиционных материалов методом намотки, при котором волокнистые полуфабрикаты предварительно нагревают, расплавляют матричный компонент полуфабрикатов, наматывают на оправку и прикладывают усилие в месте укладки волокон на оправку, отличающийся тем, что в качестве волокнистых полуфабрикатов используют армирующие и матричные волокна, предварительный нагрев совмещают с пропиткой армирующих волокон посредством горячего прикаточного ролика, а при приложении усилия в месте укладки волокон на оправку осуществляют формование изделия с помощью дополнительного горячего ролика. A method of manufacturing products from thermoplastic composite materials by the method of winding, in which the fibrous semi-finished products are preheated, the matrix component of the semi-finished products is melted, wound on the mandrel and a force is applied at the place of laying the fibers on the mandrel, characterized in that reinforcing and matrix fibers are used as the fibrous semi-finished products, preliminary heating is combined with the impregnation of reinforcing fibers by means of a hot rolling roller, and when a force is applied at the place of laying windows on the mandrel carry out the molding of the product using an additional hot roller.
RU98124006A 1998-12-30 1998-12-30 Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding RU2152306C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98124006A RU2152306C1 (en) 1998-12-30 1998-12-30 Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98124006A RU2152306C1 (en) 1998-12-30 1998-12-30 Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2152306C1 true RU2152306C1 (en) 2000-07-10

Family

ID=20214193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98124006A RU2152306C1 (en) 1998-12-30 1998-12-30 Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2152306C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697334C1 (en) * 2018-06-21 2019-08-13 Рустам Маратович Субханкулов Method of making multilayer articles from polymer composite materials and machine for realizing the method
RU2750379C1 (en) * 2020-06-10 2021-06-28 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева Method for manufacture of sheets of polymer composite material

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2053124C1 (en) * 1990-06-25 1996-01-27 Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани Method for manufacture of composition article

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2053124C1 (en) * 1990-06-25 1996-01-27 Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани Method for manufacture of composition article

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Волоконная технология переработки термопластичных композиционных материалов. - М.: Издательство МАИ, 1993, с.8, 9, 188-191. *
ЦЫПЛАКОВ О.Г. Конструирование изделий из композиционно-волокнистых материалов. - Л.: Машиностроение, 1984. ЦЫПЛАКОВ О.Г. Научные основы технологии композиционно-волокнистых материалов. - Пермское книжное издательство, 1974. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697334C1 (en) * 2018-06-21 2019-08-13 Рустам Маратович Субханкулов Method of making multilayer articles from polymer composite materials and machine for realizing the method
RU2750379C1 (en) * 2020-06-10 2021-06-28 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева Method for manufacture of sheets of polymer composite material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4010054A (en) Thermoplastic filament winding process
EP0361795B1 (en) Process for continuously forming reinforced articles
US4883552A (en) Pultrusion process and apparatus
EP0814916B1 (en) Flexible low bulk pre-impregnated tow
US4992229A (en) Thermoplastic re-pultrusion
US5626700A (en) Method for forming reinforcing structural rebar by pultruding a core and molding thereover
EP0300321A3 (en) Method of manufacturing continuous fiber-reinforced thermoplastic prepregs and an apparatus for carrying out the same
JP2017507045A (en) Method for producing thermoplastic polymer pre-impregnated fiber material in a fluidized bed
EP0423954A1 (en) Thermoplastic matrix filament winding head
CA2257514C (en) Method of and apparatus for producing a composite web
RU2152306C1 (en) Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding
EP0207938B1 (en) Method and apparatus for producing fiber-reinforced plastics bodies
US20230120788A1 (en) Prepreg tape slitting apparatus and method
JP2000355629A (en) Molding material impregnated with thermoplastic resin and its production
US10543648B2 (en) Processing arrangement and a method for producing a fiber-reinforced plastic component
US11034102B2 (en) Process arrangement and a method for producing a fiber-reinforced plastic component
CN114800937A (en) Continuous enhanced composite material producing apparatus and method in waterfall double-side spraying mold presoaking mode
JP7352462B2 (en) Resin film, thermoplastic carbon fiber prepreg, and manufacturing method thereof
JPH06143273A (en) Molding material and filament winding molded product
RU2738529C1 (en) Production line for composite long products and bent reinforcement elements
Romagna et al. Thermoplastic filament winding—An experimental investigation of the on-line consolidation of poly (ether imide) fit preforms
CN115175811A (en) Shaped composite carrier skin and method for high speed manufacturing thereof
CN110757840A (en) Processing method of composite material of resin and multilayer fiber material
JPH02216237A (en) Production of fibrous composite material
SU981004A1 (en) Method of producing reinforced articles