Способ формования листовых деталей из композитов с синусоидальными гофрами

з) А б В 31 Р 1 20 ОБРЕТЕН 2) ОПИСАН 22) 25,02,91 Г Забашта ический завод ский филиал Нанститута авиации организации о 1 8 гарЬ 11 е/ероху шп 1 оо 1 з: Опппгпап/3, 1-12 Жа 88 епег гаппп аког йе Вест, ТесЬп, Рар.Х., 1977, 388-395 кл, В 31 Р 1/20,Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам к авторскому свидетельств(56) Сагп В. РаЬг 1 сайопяпе юачезрагз оГ а 1 шпипСогрогайопз, ХХ., 1978, 536. Эагпаде 1 о 1 егапсе ргоясоюпроы 1 е з 1 аЬ 111 зег. Со 1181 гис 1 апд та 1 егло 1. А ХПатент США Х 4084029,1978. 9) Ю 3 (11) 1805605 г(54) СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПО 3 ИТОВ С СИНУСОИДАЛЪНЫМИ ГОФРАМИ (57) Сущность изобретения: способ включает выкладку пропитанного связующим пакета заготовки на жесткой матрице с радиусными выступами и впадинами, с технологической фиксацией его во впадинах и последующее формование с применением пуансона, При выкладке производят наращивание длины заготовки на каждом гофре. превышающее длину, задаваемую формующим элементом матрицы, путем установки на нем перед выкладкой посредине гофра в месте его нулевой кривизны или на вершине гофра деформируемых в процессе формования элементов 2 з,п.ф-лы, 5 ил.05605 3 18Изобретение относится к изготовлению силовых конструкций из композитов, в первую очередь таких широко распространенных конструкций, как нервюры, лонжероны, перегородки, стенки которых выполнены гофрированными преимущественно синусоидальной формы, обеспечивающих высокий уровень критических напряжений по сравнению с другими конструктивно-технологическими решениями, Изобретение может найти применение в авиа-, судо- и машиностроении,Целью изобретения является повышение качества изготовления деталей с глухими гофрами и упрощение формующей оснастки, На фиг,1 показана технологическая оснастка (матрица, пуансон, пластина) с отформованной на ней композитной двутавровой балкой, имеющей глухие, синусоидальные гофры; на фиг,2 - характерные конструктивно-технологические элементы балки; на фиг.3 - в разрезе часть матрицы (нижняя полуформа) с выложенным на ней пакетом заготовки и отформованной стенкой балки; на фиг.4 установка на нижней полуформе-матрице деформируемого технологического элемента; на фиг.5 - поперечное сечение полужесткого резинового пуансона (верхняя полуформа).Технологическая оснастка состоит из металлической матрицы 1 в виде фрезерованной жесткой плиты, например, из ШОАТ, полужесткого пуансона 2, выполненного из резины, например, марки ИРПТУ 38103-109-72, прижимных планок 3, На оснастке изготавливается балка 4 из композитного материала, Балка содержит полки 5, плоские участки стенки б, глухие гофры 7, Заготовка детали по оси А-А, проходящая по плоскому участку б, имеет меньшую длину, чем по оси Б-Б, проходящей по криволинейному участку стенки, образованному гофрами 7, Матрица 1 содержит выступы 3 и впадины 9, на матрице выкладывается пакет заготовки 10, формуемый в деталь 4, На матрицу посредине гофров в месте их нулевой кривизны или на вершине гофров устанавливают технологические деформируемые элементы 11, 12. например, в виде полосок пленочного клея марки ВКТУ-б-89 или трубочек, например, полиамидной пленки марки ППНТ ТУ-19-255-84 толщиной 70 мкм, Технологические элементы 11 позволяют осуществить дополнительное наращивание длины заготовки, Полужесткий резиновый пуансон 2 содержит монолитные жесткие стержни 13 соответствующие контуру впадин 9 матрицы 1, при этом стержни могут быть армированы стекловолокном, и тонкостенные перемычки 14 толщиной 0,5-1 мм, проходящие по контуру выступов 8 матрицы 1.Пуансон 2 получают методом укладки листовой сырой резины на матрицу 1 с использованием фальшдетали, имитирующей балку 4, с последующей ее вулканизацией и термообработкой, При этом температура термообработки должна быть выше, чем температура отверждения полимерного композиционного материала. Такая технологии изготовления пуансона позволяет легко увязать его контур с контуром матрицы 1 ,Комплект оснастки в виде жесткой матрицы 1 и полужесткого пуансона 2 позволяет при наличии избыточного материала заготовки на гофрах произвести качественную пропрессовку гофрированных стенок балки 4, поскольку для этого не требуется значительных усилий для дотягивания материала заготовки до дна впадин 9 матрицы 1 Необходимость дополнительного наращивания материала на гофрах вызвана двумя причинами. Во-первых, разность длин заготовки по плоскому участку (ось А-А) и по криволинейному участку (ось Б-Б), в результате чего материал заготовки, расположенный на плоском участке стенки, тормозит заполнение материалом заготовки впадин на гофрированном участке (ось Б-Б), Во-вторых, необходимо учитывать, что толщина выложенного пакета заготовки 10 (толщина АС) больше толщины отпрессованной детали (толщина ВС) в полтора раза, т.е, если ВС = д, то АС=1,5 д Далее необходимо исходить из того, что в процессе формования при подаче вакуумного разрежения армирующие слои мало подвижны относительно друг друга из-за силы трения, вследствие чего каждая точка положительного пакета заготовки (дуга Я 1)МКА) будет двигаться по нормали к поверхности матрицы (В.РС). Таким образом, на позитивной части поверхности формы будет происходить сжатие пакета заготовки 10, т,е. дуга Я 1) занимает положение дуга 3 Е, а дуга КА занимает положение дуги 1.В,На отрицательной части поверхности формы происходит растяжение пакета заготовки 10, и дуга 1:)М К трансформируется в положение, близкое к ЕМ 1., Поэтому точка М зависает не намного меньше того положения, где она была в пакете заготовки и тем более не доходит до точки (теоретического положения в пластике), в результате чего и возникает недопрессовка. Зазор недопрессовки заставляет примерно величину МИ, а точнее (0,4-0,5) д,1805605 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Поэтому необходимо устранить зазор недопрессовки. т,е, технологически создать такие условия, чтобы точка М точно пероместалась в положение точки Х, Для этого в точках перехода поверхности формы с негативной в позитивную укладывают деформируемые технологические элементы 11 или на вершине гофра трубочки 12, Это могут быть пластинки связующего клея, деформируемые трубочки и др, Закладывая таким образом избыток материала (препрега) в точках Е, и получают тот эффект, что материал заготовки тянется пакетом под воздействием давления и температуры,Процесс изготовления, например, нервюры из углепластика с глухими гофрами со стенкой толщиной 1 мм, структурно состоящей из четырех слоев углеткани УТ-2.5 А ТУ 6-06-31-575-87 и связующего ЭДТН, осуществляют следующим образом.На матрицу 1 наносят разделительный слой и посредине гофров укладывают полоски клея ВКтолщиной 0,5 мм и шириной 10-20 мм. После этого укладывают пакет 1. Способ формования листовых деталей из композитов с синусоидальными гофрами, включающий выкладку пропитанного связующим пакета заготовки на жесткой матрице с радиусными выступами и впадинами, с технологической фиксацией его во впадинах и последующее формование с применением пуансона, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изготовления деталей с глухими гофрами и упрощения оснастки, при выкладке производят наращивание длины заготовки на каждом гофре, превышающее длину, задаваемую формующим элементом матрицы, путем установки на нем перед выкладкой посредине гофра в месте его нулевой кривизны или на вершине гофра деформ ируемых в процессе формования элементов,заготовки из четырех пропитанных слоев углеткани, форсируя его в каждой впадине технологической прутковой оправкой, Затем надевают резиновый пуансон 2, заворачивают края стенки для образования полок, укладывают отформованные пояса и устанавливают прижимные планки 3, Формование производят в автоклаве при температуре 125 С под давлением 2 кгс/см в течение 3 ч, Таким образом, процесс полимеризации клея ВКи отверждения композитного материала был совмещен, В процессе формования клей ВКполностью мигрировал в толщу пластика. Пропрессовка гофро в получилась полной,Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает качественную пропрессовку деталей из композитов с гофрированными стенками, особенно при наличии глухих гофров, и позволяет при этом упростить технологическую формовочную оснастку, снизив стоимость изготовления полуформ и их увязку, а также снизив массу оснастки,2, Способ по п,1, отличающийся тем, что в качестве деформируемых технологических элементов используются полоски пленочных связующих или клеев, мигрирующих в тело композита с образованием вторичного связующего с параметрами отверждения, равными первичному связующему, при этом указанные технологические элементы имеют толщину, равную половине толщины стенки композита, и объем, равный объему незаполняемой части впадины матрицы заготовкой композита.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве деформируемых технологических элементов используют расплющиваемые в пленку тонкостенные полимерные трубочки с периметром поперечного сечения, равным длине недотягиваемой части пакета заготовки относительно длины дна впадины матрицы,