Способ изготовления трехслойной сотовой панели из композиционного материала

Изобретение относится к способам изготовления изделий из композиционных материалов и может применяться в различных областях (авиационной, космической, судостроительной, автомобильной и других).

Известен ближайший аналог заявляемого способа, описанный в патенте US 2009/0252921 А1, опубл. 08.10.2009, в котором между сотовым заполнителем и непропитанными слоями волокнистого композиционного материала помещаются клеевой и барьерный слои, после чего полученная заготовка упаковывается в вакуумной мешок, вакуумируется, клеевой слой полностью или частично отверждается, а затем слои волокнистого композиционного материала пропитываются связующим и отверждаются.

Недостатком известного изобретения является низкая технологичность изготовления за счет необходимости использования барьерных и клеевых слоев, а также двух стадий отверждения: клея, при приклеивании барьерного слоя, и отверждения связующего, при формовании панели.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ изготовления детали из композитного материала с полым сердечником по патенту RU №2566774 С2, МПК В29С 70/08, опубл. 27.10.2015 (прототип). Способ изготовления детали из композитного материала с полым сердечником включает установку на торцы ячеек сотового заполнителя клеевых слоев и непропитанных слоев волокнистого композиционного материала, нанесение связующего с использованием технологии трансферного формования и их полимеризацию, при этом клеевой слой должен обладать свойством барьера между сотовым заполнителем и волокнистым композиционным материалом при его пропитке и отверждении.

Недостатком известного изобретения является низкая технологичность за счет необходимости использования специальных клеевых пленок, которые не пропускают связующее внутрь ячеистой структуры при трансферном формовании панели, а также необходимости подбора режимов совместного отверждения, при котором полимеризация связующего должна произойти прежде, чем клеевой слой утратит барьерные свойства.

Задачей настоящего изобретения является повышение технологичности изготовления трехслойной сотовой панели за счет обеспечения барьера от проникновения связующего при трансферном формовании детали путем частичного или полного внедрения клеевого слоя в структуру слоев волокнистого композиционного материала, примыкающих к торцам ячеек сотового заполнителя.

Задача решается следующим образом:

1. Способ изготовления трехслойной сотовой панели из композиционного материала, включающий установку на торцы ячеек сотового заполнителя клеевых слоев и непропитанных слоев волокнистого композиционного материала, нанесение связующего с использованием технологии трансферного формования и отверждение трехслойной сотовой панели, отличающийся тем, что клеевой слой перед установкой на торцы ячеек сотового заполнителя наносится на слои волокнистого композиционного материала, примыкающие к торцам ячеек сотового заполнителя с частичным или полным внедрением в структуру слоя волокнистого композиционного материала.

2. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что один или оба клеевых слоя являются клеевой пленкой.

3. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что один или оба клеевых слоя являются жидким расплавом или раствором.

4. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что непропитанные слои волокнистого композиционного материала, за исключением примыкающих к торцам ячеек сотового заполнителя, имеют технологическую прошивку.

Клеевой слой в виде клеевой пленки или жидкого раствора или расплава наносится на слои волокнистого композиционного материала, примыкающие к торцам ячеек сотового заполнителя с частичным или полным внедрением в их структуру. Слои волокнистого материала с частично или полностью внедренным клеевым слоем устанавливаются на торцы ячеек сотового заполнителя, после чего на них устанавливаются непропитанные слои волокнистого композиционного материала, которые дополнительно могут иметь технологическую прошивку. Затем полученная заготовка упаковывается в вакуумный мешок, вакуумируется, пропитывается связующим и отверждается.

Такой способ изготовления трехслойной сотовой панели из композиционных материалов позволяет повысить технологичность изготовления трехслойной сотовой панели за счет обеспечения барьера от проникновения связующего при трансферном формовании, который образуется при частичном или полном внедрении клеевого слоя, имеющего, как правило, большую вязкость, чем связующее, в структуру слоев волокнистого композиционного материала, примыкающих к торцам ячеек сотового заполнителя, а также за счет устранения смещения слоев относительно друг друга с использованием технологической прошивки.

На фиг. 1 изображен фрагмент сечения слоя волокнистого композиционного материала, примыкающего к торцам сотового заполнителя с частичным внедрением клеевого слоя.

На фиг. 2 изображено сечение трехслойной сотовой панели из композиционного материала перед пропиткой.

Предлагаемый способ изготовления трехслойной сотовой панели из композиционного материала включает частичное или полное внедрение клеевого слоя 1 в слои волокнистого композиционного материала, примыкающие к торцам сотового заполнителя 2, с формированием барьера 3, выкладку непропитанных слоев волокнистого композиционного материала 4, за исключением слоев, примыкающих к торцам ячеек сотового заполнителя 2, и последовательную сборку трехслойной панели с установкой на оснастку 5: непропитанных слоев волокнистого композиционного материала 4, слоя волокнистого композиционного материала, примыкающего к торцам сотового заполнителя 2 с частично или полностью внедренным клеевым слоем 1, сотового заполнителя 6, слоя волокнистого композиционного материала, примыкающего к торцам сотового заполнителя 2 с частично или полностью внедренным клеевым слоем 1, непропитанных слоев волокнистого композиционного материала 4. Полученная заготовка упаковывается в вакуумный мешок 7, вакуумируется, пропитывается связующим и отверждается. Для повышения технологичности при формировании трехслойной панели непропитанные слои волокнистого материала 4 могут дополнительно содержать линии технологической прошивки 8. При необходимости на непропитанные слои волокнистого материала 4 может устанавливаться жертвенный слой 9. Для равномерности распределения связующего и облегчения его течения может использоваться распределительная сетка 10.

Пример

Предлагаемый способ изготовления трехслойной сотовой панели из композиционного материала был реализован на углепластиковых трехслойных панелях с алюминиевым сотовым заполнителем. В слои углеродной ткани Porcher арт. 3692 внедрялись клеевые слои в виде клеевой пленки ВК-36.

Затем эти слои устанавливались на торцы ячеек сотового заполнителя Hexel CRIII-1/8-5052-0.003N, на них устанавливались непропитанные слои углеродной ткани Porcher арт. 3692, жертвенная ткань Stitch Ply А и распределительная сетка фирмы Airtech. Полученная трехслойная панель упаковывалась в вакуумный мешок, вакуумировалась, пропитывалась эпоксидным двухкомпонентным связующим Araldite LY 8615/Aradur 8615 и отверждалась в промышленной печи под вакуумом.

Изобретение позволяет повысить технологичность изготовления трехслойной сотовой панели за счет обеспечения барьера от проникновения связующего при трансферном формовании детали путем частичного или полного внедрения клеевого слоя в структуру слоев волокнистого композиционного материала, примыкающих к торцам ячеек сотового заполнителя.