RU2705964C1 - Method for manufacturing of long hollow composite parts with closed loop - Google Patents
Method for manufacturing of long hollow composite parts with closed loop Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705964C1 RU2705964C1 RU2019112670A RU2019112670A RU2705964C1 RU 2705964 C1 RU2705964 C1 RU 2705964C1 RU 2019112670 A RU2019112670 A RU 2019112670A RU 2019112670 A RU2019112670 A RU 2019112670A RU 2705964 C1 RU2705964 C1 RU 2705964C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- molding
- preform
- vacuum
- tsulags
- prepreg
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims abstract 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 4
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007666 vacuum forming Methods 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 9
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000009755 vacuum infusion Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
- B29C51/10—Forming by pressure difference, e.g. vacuum
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области изготовления деталей авиационного назначения на основе полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумного формования.The invention relates to the field of manufacturing aviation parts based on polymer composite materials (PCM) by vacuum molding.
В настоящее время полимерные композиционные материалы получили широкое распространение в самолетостроении, что объясняется уникальным сочетанием их свойств, таких как высокая прочность и низкая плотность.Currently, polymer composite materials are widely used in aircraft construction, which is explained by a unique combination of their properties, such as high strength and low density.
Планер современного самолета, выполненный на основе полимерных композиционных материалов, состоит из множества отдельно формуемых деталей. Соединение этих деталей между собой производится различными способами. Существуют три основных вида соединений, применяемых в самолетостроении: клеевые, механические и комбинированные клеемеханические. Необходимость сборки планера из отдельных деталей обуславливает высокие требования к точности их размеров.The glider of a modern aircraft, made on the basis of polymer composite materials, consists of many separately molded parts. The connection of these parts with each other is made in various ways. There are three main types of joints used in aircraft construction: adhesive, mechanical, and combined adhesive-mechanical. The need to assemble the airframe from individual parts leads to high requirements for the accuracy of their sizes.
В планере самолета используются детали, представляющие собой длинномерные пустотелые конструкции с замкнутым контуром. К таким деталям могут относится лонжерон, рессора, короба для кабелей и др. Лонжерон стыкуется с металлическими кронштейнами, нервюрами, обшивками и другими деталями консоли крыла, короба также сопрягаются с элементами силового набора, на рессору устанавливаются металлические кронштейны. Любое отклонение от заданной геометрии стыкуемых деталей не позволит выполнить их сборку. Поэтому геометрическая точность композитных деталей авиационного назначения наряду с механическими характеристиками является важнейшим показателем их качества.The airframe uses parts that are long, hollow, closed-loop structures. Such parts may include a spar, spring, cable duct, etc. The spar is joined with metal brackets, ribs, skins and other parts of the wing console, the ducts are also mated with power set elements, metal brackets are installed on the spring. Any deviation from the given geometry of the joined parts will not allow them to be assembled. Therefore, the geometric accuracy of composite parts for aviation purposes along with mechanical characteristics is an important indicator of their quality.
Известен способ изготовления деталей на основе ПКМ, который получил широкое распространение в самолетостроении и вертолетостроении - автоклавное формование [1, 2]. Технология автоклавного формования заключается в следующем: на подготовленную оснастку укладывается препрег. Оснастка устанавливается в вакуумный мешок и помещается в автоклав. К ней подводится вакуумная линия. Автоклав герметично закрывается, нагнетается избыточное давление 0,3-0,6 МПа и обеспечивается температура, необходимая для отверждения композита.A known method of manufacturing parts based on PCM, which is widely used in aircraft construction and helicopter engineering - autoclave molding [1, 2]. The technology of autoclave molding is as follows: a prepreg is laid on the prepared tooling. The equipment is installed in a vacuum bag and placed in an autoclave. A vacuum line is brought to it. The autoclave is hermetically closed, an excess pressure of 0.3-0.6 MPa is pumped, and the temperature necessary to cure the composite is ensured.
Главными преимуществами данного метода формования ПКМ являются обеспечение гладкой поверхности детали и ее высокой геометрической точности. Недостаток метода автоклавного формования заключается в том, что он довольно дорог вследствие необходимости использования специального оборудования - автоклава.The main advantages of this PCM molding method are ensuring a smooth surface of the part and its high geometric accuracy. The disadvantage of the autoclave molding method is that it is quite expensive due to the need to use special equipment - an autoclave.
Известен способ изготовления композитных деталей методом вакуумного формования, принятый авторами за прототип [3]. Суть способа заключается в следующем: на предварительно пропитанный связующим армирующий материал или препрег укладываются вспомогательные материалы и вакуумная пленка. В дальнейшем внутри вакуумного мешка создается разряжение, которое способствует удалению воздуха и обеспечивает давление формования.A known method of manufacturing composite parts by vacuum molding, adopted by the authors as a prototype [3]. The essence of the method is as follows: auxiliary materials and a vacuum film are laid on a reinforcing material pre-impregnated with a binder or prepreg. Subsequently, a vacuum is created inside the vacuum bag, which helps to remove air and provides molding pressure.
Поскольку данный метод не требует наличия дорогостоящего оборудования его использование для получения деталей из ПКМ является целесообразным с точки зрения экономической эффективности. Однако, данный способ имеет существенный недостаток - низкая геометрическая точность формуемых деталей, выражающаяся в следующем:Since this method does not require expensive equipment, its use to obtain parts from RMB is appropriate from the point of view of economic efficiency. However, this method has a significant drawback - low geometric accuracy of the molded parts, expressed in the following:
- наличие волнистости на поверхности композитных деталей;- the presence of undulation on the surface of composite parts;
- наличие локальных утолщений в местах сращивания заготовок тканного армирующего материала;- the presence of local thickenings in places of splicing of blanks of woven reinforcing material;
- несоответствие между внутренним и внешним радиусами в области скругленного угла детали;- mismatch between the inner and outer radii in the region of the rounded corner of the part;
- отклонение по толщине.- deviation in thickness.
Технология вакуумного формования предполагает изготовление композитных деталей на открытой оснастке, использование которой приводит к тому, что у готовой детали сторона, прилегающая к оснастке (лицевая), имеет структуру поверхности отличную от обратной стороны, на которую устанавливался вакуумный пакет (фиг. 1).Vacuum molding technology involves the manufacture of composite parts on an open tooling, the use of which leads to the fact that the finished part has a side adjacent to the tooling (front) that has a surface structure different from the back side on which the vacuum bag was installed (Fig. 1).
Лицевая сторона достаточно точно воспроизводит геометрию, задаваемую оснасткой. В то время как обратная сторона детали характеризуется наличием волнистости. Волнистость - совокупность, расположенных на обратной стороне детали, периодически повторяющихся неровностей. Волнистость композиционного материала формируется в результате наследования волнистой структуры ткани, образованной основными и уточными перекрытиями.The front side accurately reproduces the geometry specified by the snap. While the reverse side of the part is characterized by the presence of waviness. Waviness - a set of irregularities periodically repeated on the back of the part. The waviness of the composite material is formed as a result of the inheritance of the wavy structure of the fabric formed by the main and weft overlaps.
В процессе выкладки тканного материала в оснастку сращивание его краев при вырезании складки или при соединении двух заготовок осуществляется «внахлест» (фиг. 2). При формовании детали на открытой оснастке с вакуумным пакетом при давлении не более 0,1 МПа это приводит к образованию локального утолщения по всей площади перехлеста.In the process of laying out woven material in a snap, the splicing of its edges when cutting a fold or when connecting two blanks is "overlapped" (Fig. 2). When forming a part on an open tooling with a vacuum bag at a pressure of not more than 0.1 MPa, this leads to the formation of a local thickening over the entire overlap area.
При формовании композитной детали на открытой оснастке позитивного типа в области скругления угла детали внутренний радиус скругления (Rвнут.) не соответствует внешнему (Rвнеш). (фиг. 3).In forming a composite component on the open snap-in type positive rounding corner parts inner rounding radius (R int.) Corresponds to the outside (R ext). (Fig. 3).
Несоответствие внешнего и внутреннего радиусов объясняется повышенным давлением формования, создаваемым в области скругления угла.The mismatch between the outer and inner radii is explained by the increased molding pressure created in the corner rounding area.
Толщина композитной детали изготовление которой выполняется автоклавным и безавтоклавными методами зависит от давления формования [5]. Использование метода автоклавного формования, позволяющего формовать изделия при давлении до 0,7 МПа, способствует получению наименьшей толщины композита по сравнению с безавтоклавными методами. Вакуумное формование, создающее давление ~ 0,1 МПа, позволяет получать детали с толщиной ~ 120% от соответствующей характеристики изделий, сформованных в автоклаве. При этом для деталей, полученных методом вакуумного формования характерен разброс значений толщины до 20%.The thickness of the composite part, the manufacture of which is carried out by autoclave and autoclave-free methods, depends on the molding pressure [5]. Using the autoclave molding method, which allows molding products at pressures up to 0.7 MPa, helps to obtain the smallest composite thickness compared to autoclaveless methods. Vacuum molding, creating a pressure of ~ 0.1 MPa, allows you to get parts with a thickness of ~ 120% of the corresponding characteristics of products molded in an autoclave. In this case, the details obtained by the vacuum molding method are characterized by a spread in thickness values of up to 20%.
В связи с перечисленными недостатками технология вакуумного формования практически не используются для изготовления авиационных деталей.In connection with these shortcomings, vacuum molding technology is practically not used for the manufacture of aircraft parts.
Технической задачей настоящего изобретения является обеспечение высокой геометрической точности деталей, изготавливаемых методом вакуумного формования.An object of the present invention is to provide high geometric accuracy for parts manufactured by vacuum molding.
Техническая задача решается за счет сращивания краев препрега при его укладке на оснастку «встык». При этом для формирования радиусных зон и плоскостей со стороны вакуумного пакета устанавливаются формозадающие технологические вставки - цулаги, которые равномерно распределяют давление формования. Уплотнение преформы при подформовке и окончательном отверждении осуществляется при помощи установки на собранный пакет слоев цулаг с их обмоткой термоусадочной лентой и установкой вакуумного пакета с последующим поддержанием в нем остаточного давления на уровне не более 0,3 кПа при температуре переработки или отверждения связующего.The technical problem is solved by splicing the edges of the prepreg when laying on the butt butt. At the same time, for forming radius zones and planes from the side of the vacuum package, form-setting technological inserts are installed - tsulags, which evenly distribute the molding pressure. The preform is sealed during preforming and final curing by installing tsulag layers on the assembled package with their shrink tape and installing a vacuum package, followed by maintaining a residual pressure in it of no more than 0.3 kPa at the processing or curing temperature of the binder.
Анализ зависимости относительной прочности σр/σрн (отношение прочности углепластика к прочности углепластика, армированного непрерывным тканным материалом) при растяжении образцов углепластика на основе ткани 22502 от количества срощенных участков (фиг. 4) показывает, что увеличение количества близкорасположенных сращиваний приводит к снижению прочности ПКМ не зависимо от способа соединения краев тканного армирующего материала. Выполнение сращивания краев препрега «в стык» позволяет предотвратить образование утолщения, что препятствует локальному отклонению фактической геометрии детали от заданной геометрии. Кроме того, данный способ не приводит к ощутимому снижению прочности ПКМ по сравнению с аналогичным композитом, соединение краев армирующего материала в котором выполнялось «внахлест».An analysis of the dependence of the relative strength σ p / σ ph (the ratio of the strength of carbon fiber to the strength of carbon fiber reinforced with continuous fabric material) when tensile samples of carbon fiber based on fabric 22502 on the number of spliced sections (Fig. 4) shows that an increase in the number of closely spliced leads to a decrease in strength PCM, regardless of the method of joining the edges of the fabric reinforcing material. Performing splicing of the edges of the prepreg "in the joint" prevents the formation of thickening, which prevents local deviation of the actual geometry of the part from the given geometry. In addition, this method does not lead to a noticeable decrease in the strength of PCM in comparison with a similar composite, the connection of the edges of the reinforcing material in which was overlapped.
Известен способ формования деталей из ПКМ с использованием цулаг [4]. Применяемые в данных способах цулаги представляют собой оболочки-контуры, практически полностью покрывающие поверхность преформы, с рифлением и канавками, обеспечивающими эвакуацию воздуха, а также перфорацией для отжима избытка связующего и последующего его удаления.A known method of forming parts from PCM using tsulag [4]. The tsulags used in these methods are shell-contours that almost completely cover the surface of the preform, with corrugations and grooves providing air evacuation, as well as perforation for wringing out excess binder and its subsequent removal.
Данный способ имеет следующий недостаток. Проектирование и изготовление цулаг, точно задающих форму всей поверхности детали и имеющих перфорацию, канавки, а также рифление, является сложной задачей, решение которой требует больших материальных затрат.This method has the following disadvantage. Designing and manufacturing tsulag, precisely setting the shape of the entire surface of the part and having perforation, grooves, as well as corrugation, is a complex task, the solution of which requires large material costs.
Предлагаемые в настоящем изобретении цулаги представляют собой формозадающую технологическую вставку (табл. 1) для формирования наиболее ответственных участков детали - плоскостей и радиусных зон при использовании открытой оснастки позитивного типа.The tsulags proposed in the present invention are a form-setting technological insert (Table 1) for forming the most critical parts of a part — planes and radius zones when using open equipment of a positive type.
Установка на набранный пакет слоев предлагаемых в настоящем изобретении цулаг позволяет равномерно распределить давление формования в области их контакта с преформой (фиг. 5) и тем самым снизить волнистость, а также несоответствие между внешним и внутренним радиусами в области скругленного угла. Это позволяет обеспечить высокую геометрическую точность композитных деталей, изготавливаемых методами вакуумной инфузии и вакуумного формования.The installation of the layers on the pack of layers proposed in the present invention allows the tsulag to evenly distribute the molding pressure in the area of their contact with the preform (Fig. 5) and thereby reduce the waviness, as well as the mismatch between the outer and inner radii in the region of the rounded corner. This allows for high geometric accuracy of composite parts manufactured by vacuum infusion and vacuum molding.
С целью обеспечения геометрической точности одной или нескольких радиусных зон в процессе подформовок и окончательного формования используются цулаги для формирования радиусных зон. Если требуется обеспечить заданную геометрию плоскостных участков детали, то при подформовках и окончательном формовании используются цулаги для формирования плоскостей. Для обеспечения геометрической точности радиусных зон и плоскостей детали при проведении подформовок и окончательном формовании поочередно используются цулаги для формирования плоскостей и радиусных зон. То есть часть операций, связанных с уплотнением преформы, выполняются с цулагами одного типа, оставшиеся операции - с цулагами другого типа.In order to ensure the geometric accuracy of one or more radius zones in the process of forming and final molding, tsulags are used to form radius zones. If it is required to provide the given geometry of the planar sections of the part, then during moldings and final molding, tsulags are used to form planes. To ensure the geometric accuracy of the radius zones and planes of the part during the forging and final molding, tsulags are alternately used to form planes and radius zones. That is, part of the operations associated with the preform compaction are performed with tsulags of one type, the remaining operations - with tsulags of another type.
Конструкция предлагаемых цулаг значительно проще по сравнению с цулагами, описанными в [4], что обеспечивает низкую трудоемкость и материалоемкость их изготовления. Данные цулаги могут с одинаковой эффективностью быть применены в процессах вакуумной инфузии, вакуумного и автоклавного формования.The design of the proposed tsulag is much simpler compared to the tsulag described in [4], which ensures low labor and material consumption of their manufacture. These tsulags can be used with equal efficiency in the processes of vacuum infusion, vacuum and autoclave molding.
При формовании длинномерных пустотелых деталей с замкнутым контуром методом вакуумного формования в рамках предложенного способа основное давление на цулаги создается посредством термоусадочной ленты. Намотанная поверх цулаг термоусадочная лента в процессе термообработки сжимается и уплотняет преформу. При этом давление формования может доходить до 0,5 МПа, что значительно превышает давление, создаваемое вакуумными методами. Высокое давление способствует лучшему уплотнению преформы и, как следствие, снижению разброса толщины детали до 5-9%. Таким образом, совместное использование цулаг и термоусадочной ленты позволяет обеспечить высокую геометрическую точность формуемых деталей.When forming long hollow parts with a closed loop by vacuum molding in the framework of the proposed method, the main pressure on the tsulag is created using heat-shrink tape. The heat-shrink tape wound over the tsulag during the heat treatment is compressed and compacts the preform. Moreover, the molding pressure can reach up to 0.5 MPa, which significantly exceeds the pressure created by vacuum methods. High pressure contributes to a better compaction of the preform and, as a result, to a decrease in the spread of the thickness of the part to 5-9%. Thus, the combined use of tsulag and heat-shrinkable tape allows for high geometric accuracy of the molded parts.
Использование термоусадочной ленты для вакуумного формования практически полностью сводит функции вакуумирования к удалению находящегося в преформе воздуха.The use of heat-shrink tape for vacuum molding almost completely reduces the function of evacuation to remove the air in the preform.
Для обеспечения геометрической точности деталей с толщиной более 4 мм в рамках предложенного способа используется подформовка, представляющая собой уплотнение преформы после укладки каждых 4-8 слоев препрега. Подформовка выполняется следующим образом. На преформу укладываются цулаги с последующей их обмоткой термоусадочной пленкой и установкой вакуумного пакета. Затем преформа вакуумируется в течение 20-30 минут при повышенной температуре.To ensure the geometric accuracy of parts with a thickness of more than 4 mm in the framework of the proposed method, a preform is used, which is a preform seal after laying every 4-8 layers of the prepreg. Shaping is performed as follows. Tsulags are placed on the preform with their subsequent shrink wrapping and installation of a vacuum bag. Then the preform is evacuated for 20-30 minutes at elevated temperature.
Подформовка позволяет осуществлять последовательное уплотнение каждого уложенного пакета слоев, тем самым минимизировав зазоры между ними и, как следствие, обеспечив высокую геометрическую точность изделия.Shaping allows sequential sealing of each stacked stack of layers, thereby minimizing the gaps between them and, as a result, ensuring high geometric accuracy of the product.
Предложенный способ, включающий в себя совместное использование цулаг, термоусадочной ленты и вакуумного пакета, также подходит для автоклавного формования. Данный способ может быть использован для изготовления высокоточных деталей любого назначения.The proposed method, including the combined use of tsulag, shrink tape and a vacuum bag, is also suitable for autoclave molding. This method can be used for the manufacture of precision parts for any purpose.
Ниже приведены конкретные примеры реализации изобретения.The following are specific examples of the invention.
Пример 1Example 1
Методом вакуумного формования изготовлена стеклопластиковая рессора - длинномерная пустотелая деталь с замкнутым контуром толщиной ~ 12 мм. Формование детали выполнялось на оснастке позитивного типа, сращивание краев препрега при его укладке в оснастку выполнялось «внахлест». Собранная на оснастке преформа была помещена в вакуумный пакет. Отверждение рессоры осуществлялось при максимальной температуре 180°С при остаточном давлении в вакуумном пакете 25 кПа. На готовой детали отмечено наличие локальных утолщений, образованных перехлестами в местах сращивания краев препрега, в том числе и в радиусных зонах. Внешние радиуса скругления детали, формируемые со стороны вакуумного пакета, отличались от заданных значений более чем на 60%. При этом разброс фактических значений Rвнеш характеризовался коэффициентом вариации 28,1%. Толщина детали колебалась в интервале от 10,9 до 12,6 мм, что обусловлено волнистостью и недостаточным давлением формования.A fiberglass spring is made by vacuum molding - a long hollow part with a closed loop ~ 12 mm thick. The forming of the part was carried out on a positive-type snap-in, the splicing of the edges of the prepreg during its laying in the snap-in was carried out “with an overlap”. The pre-assembled preform was placed in a vacuum bag. The spring was cured at a maximum temperature of 180 ° C with a residual pressure in the vacuum package of 25 kPa. On the finished part, the presence of local thickenings formed by overlaps at the joints of the edges of the prepreg, including in the radius zones, is noted. The external rounding radii of the part formed from the side of the vacuum package differed from the set values by more than 60%. Moreover, the scatter of actual values of R ex was characterized by a coefficient of variation of 28.1%. The thickness of the part ranged from 10.9 to 12.6 mm, due to the undulation and insufficient molding pressure.
Наличие локальных утолщений, разница между максимальным и минимальным значениями толщины детали 1,7 мм, а также существенные различия между внутренним и внешним радиусами являются свидетельством низкой геометрической точности деталей.The presence of local thickenings, the difference between the maximum and minimum values of the part thickness of 1.7 mm, as well as significant differences between the inner and outer radii are evidence of low geometric accuracy of the parts.
Пример 2Example 2
Методом вакуумного формования в соответствии с предлагаемым способом изготовлена стеклопластиковая рессора - длинномерная пустотелая деталь с замкнутым контуром толщиной ~ 12 мм. Формование детали выполнялось на оснастке позитивного типа. Сращивание краев ткани при ее укладке в оснастку выполнялось «встык». В процессе укладки преформы было проведено 6 подформовок с цулагами для формирования плоскостей. Давление при подформовке создавалось при помощи совместного использования термоусадочной ленты и вакуумирования. Температурно-временной режим подформовки - (110-120)°С в течение (25±5) мин. Остаточное давление в вакуумном пакете при подформовке 28 кПа. Окончательное формование осуществлялось с цулагами для формирования радиусных зон (фиг. 6). Давление при окончательном формовании рессоры создавалось при помощи совместного использования термоусадочной ленты и вакуумирования.By the method of vacuum molding in accordance with the proposed method, a fiberglass spring is made - a long hollow part with a closed loop ~ 12 mm thick. Forming of the part was carried out on snap-in of a positive type. The splicing of the edges of the fabric when laying in the snap was performed “butt”. In the process of laying the preform, 6 subforms with tsulags were performed to form the planes. The pressure during molding was created using the combined use of heat-shrinkable tape and evacuation. The temperature-time regime of the molding - (110-120) ° С for (25 ± 5) min. The residual pressure in the vacuum package during the shaping of 28 kPa. The final molding was carried out with tsulag for the formation of radius zones (Fig. 6). The pressure during the final molding of the spring was created by the joint use of heat-shrinkable tape and evacuation.
На готовой рессоре отмечено отсутствие локальных утолщений. Волнистость поверхности в зоне установки цулаг была незначительной, радиусные зоны полностью соответствуют заданной геометрии. Разброс фактических значений Rвнеш характеризовался коэффициентом вариации 7,2%. Толщина детали колебалась в интервале от 11,3 до 11,9 мм. Все вышеперечисленное является свидетельством высокой геометрической точности детали.On the finished spring, the absence of local thickenings was noted. The surface undulation in the area of the tsulag installation was insignificant, the radius zones completely corresponded to the given geometry. The scatter of the actual values of R ex was characterized by a coefficient of variation of 7.2%. The thickness of the part ranged from 11.3 to 11.9 mm. All of the above is evidence of the high geometric accuracy of the part.
Пример 3Example 3
Методом автоклавного формования в соответствии с предлагаемым способом изготовлен стеклопластиковая рессора - длинномерная пустотелая деталь с замкнутым контуром толщиной ~ 12 мм. Формование детали выполнялось на оснастке позитивного типа. Сращивание краев ткани при ее укладке в оснастку выполнялось «встык». В процессе укладки преформы было проведено 6 подформовок с цулагами для формирования плоскостей. Давление при подформовке создавалось при помощи совместного использования термоусадочной ленты и вакуумирования. Температурно-временной режим подформовки - (110-120)°С в течение (25±5) мин. Остаточное давление в вакуумном пакете при подформовке 20-30 кПа. Окончательное формование осуществлялось в автоклаве с цулагами для формирования радиусных зон. Давление при окончательном формовании рессоры создавалось при помощи совместного использования термоусадочной ленты, вакуумирования и автоклава.By the method of autoclave molding in accordance with the proposed method, a fiberglass spring is made - a long hollow part with a closed loop ~ 12 mm thick. Forming of the part was carried out on snap-in of a positive type. The splicing of the edges of the fabric when laying in the snap was performed “butt”. In the process of laying the preform, 6 subforms with tsulags were performed to form the planes. The pressure during molding was created using the combined use of heat-shrinkable tape and evacuation. The temperature-time regime of the molding - (110-120) ° С for (25 ± 5) min. The residual pressure in the vacuum package during the shaping of 20-30 kPa. The final molding was carried out in an autoclave with tsulag for the formation of radius zones. The pressure during the final molding of the spring was created using the combined use of heat-shrinkable tape, evacuation and an autoclave.
На готовой рессоре отмечено отсутствие локальных утолщений. Волнистость поверхности в зоне установки цулаг была незначительной, радиусные зоны полностью соответствуют заданной геометрии. Толщина детали колебалась в интервале от 11,1 до 11,5 мм. Все вышеперечисленное является свидетельством высокой геометрической точности детали.On the finished spring, the absence of local thickenings was noted. The surface undulation in the area of the tsulag installation was insignificant, the radius zones completely correspond to the given geometry. The thickness of the part ranged from 11.1 to 11.5 mm. All of the above is evidence of the high geometric accuracy of the part.
Пример 4Example 4
Методом вакуумного формования в соответствии с предлагаемым способом изготовлена длинномерная пустотелая деталь с замкнутым контуром толщиной ~ 5 мм на основе углепластика. Формование детали выполнялось на оснастке позитивного типа. Сращивание краев ткани при ее укладке в оснастку выполнялось «встык». В процессе укладки преформы было проведено 2 подформовки с цулагами для формирования плоскостей и 2 с цулагами для формирования радиусных зон. Давление при подформовке создавалось при помощи совместного использования термоусадочной ленты и вакуумирования. Температурно-временной режим подформовки - (90-110)°С в течение (25±5) мин. Остаточное давление в вакуумном пакете при подформовке 20-30 кПа. Окончательное формование осуществлялось с цулагами для формирования радиусных зон. Давление при окончательном формовании рессоры создавалось при помощи совместного использования термоусадочной ленты и вакуумирования.According to the proposed method, a long hollow part with a closed loop ~ 5 mm thick based on carbon fiber is manufactured by vacuum molding in accordance with the proposed method. Forming of the part was carried out on snap-in of a positive type. The splicing of the edges of the fabric when laying in the snap was performed “butt”. In the process of laying the preform, 2 moldings with tsulag for forming planes and 2 with tsulag for forming radius zones were carried out. The pressure during molding was created using the combined use of heat-shrinkable tape and evacuation. The temperature-time regime of the molding - (90-110) ° С for (25 ± 5) min. The residual pressure in the vacuum package during the shaping of 20-30 kPa. The final molding was carried out with tsulag for the formation of radius zones. The pressure during the final molding of the spring was created by the joint use of heat-shrinkable tape and evacuation.
На готовой детали отмечено отсутствие локальных утолщений. Волнистость поверхности в зоне установки цулаг была незначительной, радиусные зоны полностью соответствуют заданной геометрии. Толщина детали колебалась в интервале от 4,9 до 5,3 мм. Все вышеперечисленное является свидетельством высокой геометрической точности детали.On the finished part, the absence of local thickenings was noted. The surface undulation in the area of the tsulag installation was insignificant, the radius zones completely correspond to the given geometry. The thickness of the part ranged from 4.9 to 5.3 mm. All of the above is evidence of the high geometric accuracy of the part.
Пример 5Example 5
Методом вакуумного формования в соответствии с предлагаемым способом изготовлена длинномерная пустотелая деталь с замкнутым контуром толщиной ~ 4 мм на основе органопластика. Формование детали выполнялось на оснастке позитивного типа. Сращивание краев ткани при ее укладке в оснастку выполнялось «встык». В процессе укладки преформы были проведены 2 подформовки с цулагами для формирования плоскостей. Давление при подформовке создавалось при помощи совместного использования термоусадочной ленты и вакуумирования. Температурно-временной режим подформовки - (90-110)°С в течение (25±5) мин. Остаточное давление в вакуумном пакете при подформовке 20-30 кПа. Окончательное формование осуществлялось с цулагами для формирования плоскостей. Давление при окончательном формовании рессоры создавалось при помощи совместного использования термоусадочной ленты и вакуумирования.Using the vacuum molding method, in accordance with the proposed method, a long hollow part with a closed loop ~ 4 mm thick based on organoplastics was manufactured. Forming of the part was carried out on snap-in of a positive type. The splicing of the edges of the fabric when laying in the snap was performed “butt”. In the process of laying the preform, 2 moldings with tsulags were carried out to form planes. The pressure during molding was created using the combined use of heat-shrinkable tape and evacuation. The temperature-time regime of the molding - (90-110) ° С for (25 ± 5) min. The residual pressure in the vacuum package during the shaping of 20-30 kPa. The final molding was carried out with tsulag for the formation of planes. The pressure during the final molding of the spring was created by the joint use of heat-shrinkable tape and evacuation.
На готовой детали отмечено отсутствие локальных утолщений. Волнистость поверхности в зоне установки цулаг была незначительной, радиусные зоны полностью соответствуют заданной геометрии. Толщина детали колебалась в интервале от 3,6 до 4,1 мм. Все вышеперечисленное является свидетельством высокой геометрической точности детали.On the finished part, the absence of local thickenings was noted. The surface undulation in the area of the tsulag installation was insignificant, the radius zones completely correspond to the given geometry. The thickness of the part ranged from 3.6 to 4.1 mm. All of the above is evidence of the high geometric accuracy of the part.
Источники информацииInformation sources
1. Г.Ф. Железина, С.И. Войнов, П.И. Плетинь, Е.А. Вешкин, Р.А. Сатдинов. Разработка и производство конструкционных органопластиков для авиационной техники // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - т. 14. - №4 (2).1. G.F. Zhelezina, S.I. Voinov, P.I. Pletin, E.A. Veshkin, R.A. Satdinov. Development and production of structural organoplastics for aircraft // News of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. - 2012. - T. 14. - No. 4 (2).
2. Кирпичев Н.С. Патент RU 2217309. Способ формования агрегатов из композиционного материала и оснастка для его осуществления.2. Kirpichev N.S. Patent RU 2217309. Method for forming aggregates from composite material and equipment for its implementation.
3. Механика и технология композиционных материалов: Научное издание / С.Л. Баженов - Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2014. - 328 с.3. Mechanics and technology of composite materials: Scientific publication / S.L. Bazhenov - Dolgoprudny: Intellect Publishing House, 2014. - 328 p.
4. Криничный В.И. Патент RU 2348525 С1. Устройство для формования изделий из полимерных композиционных материалов.4. Krinichny V.I. Patent RU 2348525 C1. Device for molding products from polymer composite materials.
5. Yousaf Z. Investigation of deformation behaviour of dry textiles under forming forces by computed tomography.: Thesis… doctor of Philosophy. Manchester, 2014. - 202 p.5. Yousaf Z. Investigation of deformation behavior of dry textiles under forming forces by computed tomography .: Thesis ... doctor of Philosophy. Manchester, 2014 .-- 202 p.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019112670A RU2705964C1 (en) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | Method for manufacturing of long hollow composite parts with closed loop |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019112670A RU2705964C1 (en) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | Method for manufacturing of long hollow composite parts with closed loop |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2705964C1 true RU2705964C1 (en) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019112670A RU2705964C1 (en) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | Method for manufacturing of long hollow composite parts with closed loop |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2705964C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114670464A (en) * | 2022-02-17 | 2022-06-28 | 威海光威复合材料股份有限公司 | Helicopter tail beam integral forming method and forming die thereof |
| RU2778930C1 (en) * | 2021-09-21 | 2022-08-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Method for manufacturing layered tubular products from composite materials based on a non-cured polymer binder |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU502600A3 (en) * | 1970-01-29 | 1976-02-05 | Геваерт-Агфа Н.В. (Фирма) | A device for butt-joint |
| US4740342A (en) * | 1986-08-15 | 1988-04-26 | Personal Products Company | Thermoforming flexible plastic foam shells |
| RU2217309C2 (en) * | 2001-10-31 | 2003-11-27 | Открытое акционерное общество "ОКБ Сухого" | Method for molding of units of composite materials and attachment for its realization |
| RU2348525C1 (en) * | 2007-07-16 | 2009-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Press mould for fabrication of elastomer armature for stator of gerotor-type propeller-driven hydraulic machine |
| US8795578B2 (en) * | 2007-07-19 | 2014-08-05 | Short Brothers Plc | Apparatus and method for forming fibre reinforced composite structures |
-
2019
- 2019-04-25 RU RU2019112670A patent/RU2705964C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU502600A3 (en) * | 1970-01-29 | 1976-02-05 | Геваерт-Агфа Н.В. (Фирма) | A device for butt-joint |
| US4740342A (en) * | 1986-08-15 | 1988-04-26 | Personal Products Company | Thermoforming flexible plastic foam shells |
| RU2217309C2 (en) * | 2001-10-31 | 2003-11-27 | Открытое акционерное общество "ОКБ Сухого" | Method for molding of units of composite materials and attachment for its realization |
| RU2348525C1 (en) * | 2007-07-16 | 2009-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Press mould for fabrication of elastomer armature for stator of gerotor-type propeller-driven hydraulic machine |
| US8795578B2 (en) * | 2007-07-19 | 2014-08-05 | Short Brothers Plc | Apparatus and method for forming fibre reinforced composite structures |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778930C1 (en) * | 2021-09-21 | 2022-08-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Method for manufacturing layered tubular products from composite materials based on a non-cured polymer binder |
| CN114670464A (en) * | 2022-02-17 | 2022-06-28 | 威海光威复合材料股份有限公司 | Helicopter tail beam integral forming method and forming die thereof |
| RU2820650C1 (en) * | 2023-07-27 | 2024-06-07 | Акционерное общество "Кронштадт" | Method of forming composite structure of h-section |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8980152B2 (en) | Method of manufacturing an integral profile monolithic wing structure | |
| CN109849368B (en) | Method for processing composite material belt taper section variable-thickness revolving body connecting structure | |
| CN102282006B (en) | Method for manufacturing panels of complex geometries in prepreg composites | |
| US6254812B1 (en) | Method of making a composite part using a compliant forming surface | |
| JP4986996B2 (en) | Method for manufacturing curved composite structural element | |
| US3962393A (en) | Method for making a hollow laminated article | |
| CN109203515B (en) | Wind power blade and manufacturing method thereof | |
| EP2886311A1 (en) | Three-dimensional reuseable curing caul for use in curing integrated composite components and methods of making the same | |
| JPH04270610A (en) | Crossover formation device for consolidating composite material | |
| US5271986A (en) | Structural member having a stiffener bead therein and comprising plies of composite material extending for the full length and width of the structural member and continuously through the stiffener bead, and the article so made | |
| EP2881238A1 (en) | Hybrid laminate and molded composite structures | |
| CN113829638A (en) | Integrated molding method for composite material cabin section | |
| JP5151668B2 (en) | Manufacturing method of FRP | |
| CN104816488A (en) | Reinforcing rib wall plate co-curing forming method | |
| RU2705964C1 (en) | Method for manufacturing of long hollow composite parts with closed loop | |
| CN112793185A (en) | A kind of co-curing molding method for T-shaped reinforced wall panel composite material | |
| CN112848368A (en) | Thermal diaphragm preforming method | |
| CN109849370B (en) | Processing method of rocket/missile engine interstage connection structure | |
| US20190256185A1 (en) | Method for manufacturing a central wing box from profile sections produced using high-pressure, low-temperature forming, and a central wing box obtained from implementing the method | |
| RU2623773C1 (en) | Method of manufacturing panel with stiffening ribs of polymer composite materials | |
| JP2017013486A (en) | System and tooling for manufacturing composite parts and related methods | |
| RU2680571C1 (en) | Method of producing honeycomb three-layer panels of complex curvature | |
| RU2770124C1 (en) | Method for manufacturing a honeycomb filler from polymer composite materials | |
| RU2820650C1 (en) | Method of forming composite structure of h-section | |
| CN113910637A (en) | Forming method of composite material complex special-shaped air inlet channel |