RU2770124C1 - Method for manufacturing a honeycomb filler from polymer composite materials - Google Patents
Method for manufacturing a honeycomb filler from polymer composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2770124C1 RU2770124C1 RU2021111417A RU2021111417A RU2770124C1 RU 2770124 C1 RU2770124 C1 RU 2770124C1 RU 2021111417 A RU2021111417 A RU 2021111417A RU 2021111417 A RU2021111417 A RU 2021111417A RU 2770124 C1 RU2770124 C1 RU 2770124C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- honeycomb
- composite materials
- manufacturing
- reinforcing material
- honeycomb filler
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 title abstract description 14
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 29
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
- B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
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.The invention relates to methods for manufacturing honeycomb filler from polymer composite materials for use in three-layer structures. The invention can be used for the manufacture of products with high specific mechanical characteristics in aviation and rocket and space technology.
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.Known methods of manufacturing a honeycomb filler - a method of stretching a honeycomb package (patent RU 2272712 C1, RU 2540665 C1). The essence of the method lies in gluing dry reinforcing material with adhesive strips through a certain step. After the glue has dried, the package is stretched to form a hexagonal cell and then lowered into a container with a binder. The next step is polymerization in drying ovens.
Данный способ является высокопроизводительным, но требует большого количества вспомогательного оборудования. Этим способом возможно изготавливать сотовые заполнители из полимерных композиционных материалов только с шестигранной ячейкой.This method is highly productive, but requires a large amount of auxiliary equipment. With this method, it is possible to produce honeycombs from polymer composite materials with only a hexagonal cell.
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.As a prototype, a method for manufacturing a honeycomb filler from a prepreg (reinforcing material), which is a sheet of woven or non-woven fibrous materials impregnated with non-cured polymer binders (patent DE3710416 A1 dated 13/10.1988), was chosen. The method includes laying a prepreg into a mold by alternating reinforcing material and forming rods to a predetermined thickness, in which a rigid hexagonal rod is selected as a forming element. In this method, the prepreg is formed with hexagonal rods assembled and fixed into a grid. The polymerization of the prepreg is carried out in an oven, then the structure is cooled and the rods are dismantled.
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.The disadvantages of this method include: the inability to ensure uniform gluing of the honeycomb core, due to the occurrence of gaps between the forming rods, which affects the quality of the product. When laying the prepreg in this way, internal stresses arise in the material, because hexagonal rods stretch the prepreg, which adversely affect the mechanical characteristics of the honeycomb core. It should be noted that the use of prepreg in the construction of honeycomb filler increases the cost of the product. Also, technological equipment must withstand high temperatures in the drying cabinet. In this way, it is possible to produce honeycomb cores of only one type-size of cells.
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.The task to be solved by the claimed invention is to ensure uniform gluing of the honeycomb core, which ensures the quality of the product, the elimination of internal stresses in the material that affect the mechanical characteristics of the honeycomb core, and to reduce the effect of high temperatures on the tooling.
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.This problem is solved due to the fact that the claimed method of manufacturing a honeycomb filler from polymer composite materials includes laying a reinforcing material into a mold by alternating the material and forming rods to a predetermined thickness, then the reinforcing material is cured and the rods are dismantled. The novelty of the method is that the dry reinforcing material is evenly impregnated with a binder under pressure (during) after it is laid in a sealed form, the inner surface of which repeats the outer surface of the honeycomb core.
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.The technical result provided by the above set of features is the possibility of manufacturing a honeycomb core with the required geometric accuracy and high specific mechanical characteristics, as well as using a cold curing binder, which eliminates the effects of high temperatures on the tooling.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The essence of the invention is illustrated by drawings:
на фиг. 1 - схема укладки сухого армирующего материала;in fig. 1 - scheme of laying dry reinforcing material;
на фиг. 2 - схема пропитки сотового заполнителя под давлением;in fig. 2 - scheme of honeycomb core impregnation under pressure;
на фиг. 3 - геометрические характеристики сотового заполнителя;in fig. 3 - geometric characteristics of the honeycomb core;
на фиг. 4 - фотография изготовленного сотового заполнителя.in fig. 4 - photograph of the manufactured honeycomb core.
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.The honeycomb core manufacturing method consists of several stages. The layout of the dry reinforcing material is shown in Fig. 1. First, the reinforcing
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.The entire composition is installed in a sealed
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.After the binder hardens, the resulting honeycomb with cores is taken out of the mold. Then the rigid shaping rods are dismantled from the honeycomb core. The cured binder firmly holds the fiber layers together, thereby providing the shape of the structure.
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.To confirm the feasibility of this technology, a hexagonal honeycomb core was made with the following overall dimensions: 70 * 73, height 40 mm,
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.A method for manufacturing a honeycomb filler from polymer composite materials, including laying a reinforcing material into a mold by alternating the material and forming rods to a predetermined thickness. Then the dry reinforcing material is evenly impregnated with a binder under reduced pressure and polymerized.
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.After hardening, the mold is disassembled, the forming cores are removed and the honeycomb core is ready for use in multilayer panels and shells. The presented method makes it possible to produce honeycomb cores of various heights, with various shapes and sizes of cells.
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%.Table 1 shows the characteristics of the obtained prototype honeycomb core, the mass of the structure is 45 g, and the bulk density is 220 kg/m. The volume fraction of the filler is 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.It should be noted that the proposed method can be used to produce not only hexagonal cells, but also many other options. The shape and size of the cell will depend only on the shape and size of the rods. The method of laying the reinforcing material does not change.
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.This method can be used to produce honeycomb cores with any radius of curvature. Currently, this is ensured by milling the finished honeycomb core. To manufacture a honeycomb core with a curvature, it is necessary to make a tooling that will repeat the curved shape of the product.
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.The proposed method has the following advantages: the ability to produce complex-shaped parts with high geometric accuracy, high mechanical characteristics of the honeycomb filler and high productivity, which ensures improved product quality.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021111417A RU2770124C1 (en) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | Method for manufacturing a honeycomb filler from polymer composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021111417A RU2770124C1 (en) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | Method for manufacturing a honeycomb filler from polymer composite materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2770124C1 true RU2770124C1 (en) | 2022-04-14 |
Family
ID=81212514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021111417A RU2770124C1 (en) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | Method for manufacturing a honeycomb filler from polymer composite materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2770124C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU215421U1 (en) * | 2022-09-28 | 2022-12-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Composite honeycomb core |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3710416A1 (en) * | 1987-03-28 | 1988-10-13 | Messerschmitt Boelkow Blohm | METHOD FOR PRODUCING A HONEYCOMB-SHAPED CORE FOR A LIGHTWEIGHT COMPOSITE PLATE |
| RU2057647C1 (en) * | 1991-07-30 | 1996-04-10 | Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева | Composition material filler production method |
| RU2631877C1 (en) * | 2016-08-08 | 2017-09-28 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of manufacturing three-layer cellular panel from composite material |
| RU2657078C1 (en) * | 2017-03-22 | 2018-06-08 | Открытое акционерное общество "Межгосударственная Корпорация Развития" | Reflector manufacturing method |
| RU2664942C1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-08-23 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Method of manufacture of large-sized bodies of rotation with surface of variable curvature of a multi-layer designed construction from polymer composite materials |
| RU2680571C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-02-22 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of producing honeycomb three-layer panels of complex curvature |
-
2021
- 2021-04-20 RU RU2021111417A patent/RU2770124C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3710416A1 (en) * | 1987-03-28 | 1988-10-13 | Messerschmitt Boelkow Blohm | METHOD FOR PRODUCING A HONEYCOMB-SHAPED CORE FOR A LIGHTWEIGHT COMPOSITE PLATE |
| RU2057647C1 (en) * | 1991-07-30 | 1996-04-10 | Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева | Composition material filler production method |
| RU2631877C1 (en) * | 2016-08-08 | 2017-09-28 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of manufacturing three-layer cellular panel from composite material |
| RU2657078C1 (en) * | 2017-03-22 | 2018-06-08 | Открытое акционерное общество "Межгосударственная Корпорация Развития" | Reflector manufacturing method |
| RU2664942C1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-08-23 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Method of manufacture of large-sized bodies of rotation with surface of variable curvature of a multi-layer designed construction from polymer composite materials |
| RU2680571C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-02-22 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of producing honeycomb three-layer panels of complex curvature |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU215421U1 (en) * | 2022-09-28 | 2022-12-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Composite honeycomb core |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4492607A (en) | Method for producing integrally stiffened fiber reinforced plastic panels | |
| US3962393A (en) | Method for making a hollow laminated article | |
| US20130075025A1 (en) | Method of Manufacturing Hollow Composite Parts with In Situ Formed Internal Structures | |
| RU2535707C2 (en) | Method of preparing resin-based composite material | |
| CN108407332B (en) | Compression molding method for composite material grid skin structural part | |
| CN109849368B (en) | Method for processing composite material belt taper section variable-thickness revolving body connecting structure | |
| CN101663155B (en) | Method for manufacturing complex workpieces from composite materials with long fibers and a thermosetting matrix | |
| RU2703225C2 (en) | Guide blade for gas turbine engine, made of composite material, and method for manufacture thereof | |
| TW201304940A (en) | Composite material of fiber-reinforced resin and weight-saving core, and method and apparatus for producing same | |
| JP6504993B2 (en) | Method of manufacturing curved sandwich structure | |
| JP6862002B2 (en) | Manufacturing method of composite structure | |
| JP5044220B2 (en) | Carbon foam composite tool and method for using the carbon foam composite tool | |
| CN112423970A (en) | Method for producing a composite panel | |
| KR20100045973A (en) | Method for the manufacture of wind vanes | |
| RU2716794C2 (en) | Shaped filler containing matrix of intermittent fibres | |
| JP2007521987A5 (en) | ||
| CN106976253A (en) | A kind of many beam box section co-curing moulding process of composite | |
| US20060280927A1 (en) | Lightweight composite fairing bar an method for manufacturing the same | |
| RU2770124C1 (en) | Method for manufacturing a honeycomb filler from polymer composite materials | |
| CN110901104A (en) | Preform forming method and composite material forming method | |
| US20140360665A1 (en) | Reflector manufactured using multiple use precision extractable tooling | |
| CN114211775A (en) | A composite material laminated origami negative Poisson's ratio structure and preparation method based on hot molding process | |
| US3205288A (en) | Method of manufacture of hollow reinforced plastic articles | |
| CN102431183B (en) | Forming mold and method for manufacturing molded parts using the mold | |
| CN120003100A (en) | A multifunctional carbon fiber multi-stage sandwich cylindrical shell and preparation method thereof |