×
12.10.2019
219.017.d4d7

Способ изготовления складчатого заполнителя из композиционных материалов для многослойных панелей

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002702583
Дата охранного документа
08.10.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии изготовления конструкций со складчатой структурой из композиционных материалов и может быть использовано в авиастроении и других отраслях промышленности. Способ включает укладку на формообразующую оснастку плоского листа армированного композиционного материала с термопластичным связующим, разметку линий гиба с получением плоской заготовки-полуфабриката в виде совокупности граней заполнителя, отделенных друг от друга линией разметки. При разметке выделяют повторяющиеся фрагменты в виде совокупности граней заполнителя, включающих центральную грань ячейки, боковые и диагональные грани. Повторяющиеся фрагменты отстоят друг от друга на величину центральной грани. Кроме того, выполняют дополнительную разметку линий реза вдоль диагоналей повторяющихся фрагментов по диагоналям диагональных граней и их внешним сторонам. Вдоль линий гиба заготовки-полуфабриката производят подвод тепла до пластичного состояния связующего. Затем производят формообразование заготовки-полуфабриката гибкой-складыванием с получением рельефа заполнителя требуемой геометрии. При формообразовании заготовки гибкой-складыванием полученные в результате прорезания элементы диагональных граней фиксируют на боковых гранях, прилежащих к центральной грани, с обеспечением перекрытия щелей в стыках боковых граней. Затем производят окончательное отверждение складчатого заполнителя. Изобретение позволяет обеспечить изготовление заполнителя с повышенной прочностью и устойчивостью с сохранением возможности укладки на поверхность двойной кривизны. 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии изготовления конструкций со складчатой структурой из композиционных материалов и может быть использовано в авиастроении других отраслях промышленности.

Известен способ изготовления складчатого заполнителя из композитов (патент RU 2381084, МПК B21D 13/00, В29С 59/00, опубл. 10.02.2010, бюл. №. 4). Способ включает укладку листового армирующего материала на плоскую поверхность, нанесение связующего на участки, образующие грани, и на участки, образующие полосы, шириной не менее двух толщин листового армирующего материала, разделяющие эти грани и расположенные вдоль линии сгиба. Последующее формообразование полуфабриката осуществляют гибкой вдоль полос с получением гофрированной конструкции с заданными геометрическими параметрами и отверждение связующего. При этом в качестве листового армирующего материала используют непрерывную ленту и связующее разных типов, отличающихся параметрами отверждения, при этом отверждение связующего по участкам, образующим грани, обеспечивают раньше, чем по разделяющим их участкам, образующим полосы.

Недостатком данного способа является недостаточные прочность и устойчивость геометрической формы заполнителя, полученного гибкой-складыванием полуфабриката согласно разметке с последующим его отверждением. Это обусловлено тем, что схема развертки заполнителя предусматривает расположение граней заполнителя после окончательного отверждения под углом друг к другу вершинами в виде ребер вверх и вниз. Грани заполнителя не зафиксированы, т.е. при приложении нагрузки на панель, силы действуют на ребро гиба, раскрывая угол, образованный гранями. Полученный по предложенной технологии складчатый заполнитель не имеет развитой поверхности приклея с верхними и нижними обшивками, что снижает прочность на сжатие конструкции.

Известна полезная модель по патенту №107213, МПК Е04С 2/36, опубликовано 10.12.2011, бюл. №34 на складчатый заполнитель многослойной панели, который состоит из повторяющихся фрагментов, образованных гранями, соединенными между собой по ребрам, при этом структура повторяющихся фрагментов имеет четвертую степень осевой симметрии. Каждый из фрагментов состоит из квадратной грани, расположенной в центре фрагмента, соединенной четырьмя прямоугольными гранями, между которыми расположены четыре треугольные грани, образующие на развертке квадрат, при этом треугольные грани соединены между собой по диагонали квадрата, проходящей под углом 45° по отношению к ребрам прямоугольных граней и по ломаной линии, определяющей наилучшую плотность расположения повторяющихся фрагментов в структуре, которая состоит из двух равных отрезков, две вершины которых являются вершинами соседних прямоугольных граней, а срединная вершина, образующая излом, лежит на пересечении с диагональю квадрата, при этом фрагменты соединены между собой по ребрам с помощью соединительной ленты, состоящей из квадратных и прямоугольных граней, которая объединяет фрагменты с образованием структуры заполнителя. Данное техническое решение обеспечивает эффективность складчатого заполнителя многослойной панели, которая заключается в получении одинаковых механических характеристик в ортогональных направлениях, обеспечении возможности укладки панели на криволинейную поверхность. Однако, складчатая конструкция образована гранями без фиксирования их любым способом, не обладает достаточной жесткостью т.к. треугольные грани соединены между собой по диагонали квадрата, проходящей под углом 45° по отношению к ребрам прямоугольных граней складываются по ломаной линии и утапливаются вершиной внутрь ячейки. Вследствие чего, при приложении нагрузки на заполнитель изменяется геометрическая форма ячеек в ортогональных направлениях и снижается несущая способность заполнителя, конструкция теряет устойчивость, причем нарушение геометрической формы ячеек происходит при приложении любой нагрузки - на сжатие, на отрыв, боковой. К недостаткам известного заполнителя относится также недостаточно плотное заполнение площади заполнителя ячейками обусловленное расположением прямоугольных граней под углом к центральным квадратным граням и отсутствием фиксации треугольных граней, соединенных между собой по диагонали квадрата, проходящей под углом 45° по отношению к ребрам прямоугольных граней, сложенных по ломаной линии и утопленных вершиной внутрь ячейки, все это в совокупности не позволяет обеспечить расположение прямоугольных граней под углом 90 град. к центральным квадратным граням, при котором обеспечивается максимальная плотность заполнения площади заполнителя ячейками. Кроме того, как следует из описания, данная конструкция заполнителя может быть изготовлена складыванием из тонколистовых материалов - бумага, фольга и так далее.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к заявленному способу является способ изготовления складчатого заполнителя из композитов для многослойных панелей, описанный в патенте №2371315, МПК В32В 3/12, B29D 16/00, опубл. 27.10.2009. Способ включает укладку на формообразующую оснастку плоского листа заготовки, состоящего из тканого армирующего материала, пропитанного полимерным связующим составом, подвод тепла с получением плоской заготовки-полуфабриката в виде совокупности жестких участков, имеющих форму граней заполнителя и отделенных друг от друга полосами вдоль линий разметки складчатой структуры, последующее формообразование заготовки гибкой-складыванием по полосам вдоль линий разметки с получением рельефа заполнителя требуемой геометрии и окончательное отверждение связующего по ребрам заполнителя. В качестве заготовки используют твердый лист армированного композита с термопластичным связующим, а заготовку-полуфабрикат получают подводом тепла по полосам вдоль линий разметки до пластичного состояния связующего в этих полосах, при этом грани остаются в твердом состоянии.

Известный способ изготовления складчатого заполнителя из композитов не обеспечивает получения прочной конструкции складчатого заполнителя. При приложении нагрузки не обеспечивается сохранение геометрических параметров ячеек в ортогональных направлениях ввиду отсутствия элементов фиксации граней заполнителя относительно друг друга. При выкладке заполнителя на выпуклую поверхность двойной кривизны образуются впадины на его поверхности, что приводит к потере устойчивости конструкции и не обеспечивает плотного прилегания заполнителя к пластинам, например, при изготовлении многослойных панелей на криволинейных поверхностях. Таким образом, конструкция складчатого заполнителя, изготовленная известным способом, не обладает достаточной прочностью, устойчивостью и несущей способностью. Способ не обеспечивает упрочнения и удерживания полученной гибкой-складыванием и последующим отверждением геометрической формы ячеек. Кроме того, ребра, полученные в процессе разметки и последующего гиба, не имеют развитую поверхность приклея или просто соприкосновения с соседними (верхним и нижним) панелями. Грани заполнителя не зафиксированы, т.е. при приложении нагрузки на панель, силы действуют на ребро гиба, раскрывая угол, образованный гранями, что снижает прочность на сжатие конструкции, полученной по предложенной технологии.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание технологического процесса, обеспечивающего повышение прочности и устойчивости складчатого заполнителя с сохранением возможности укладки на поверхность двойной кривизны.

При решении поставленной задачи достигаются следующие технические результаты:

- сохранение устойчивости заполнителя при приложении нагрузки Обеспечивается путем сохранения геометрической формы элементов ячейки в ортогональных направлениях за счет фиксирования элементов диагональных граней на боковых гранях, прилежащих к центральной грани;

- повышение несущей способности (прочности) заполнителя за счет того, что полученные в результате прорезания элементы диагональных граней фиксируют на боковых гранях, прилежащих к центральной грани, с обеспечением перекрытия щелей в стыках боковых граней;

- увеличение прочности на отрыв с обшивками многослойной панели, за счет увеличения площади контакта складчатого заполнителя, образованной центральными гранями ячеек, полученных гибкой-складыванием заготовки-полуфабриката по линиям гиба, выделяющим повторяющиеся фрагменты, включающие центральную грань ячейки, боковые и диагональные грани и отстоящие друг от друга на величину центральной грани;

- возможность укладки заполнителя на поверхность двойной кривизны. Обеспечивается за счет того, что выполняют дополнительную разметку линий реза вдоль диагоналей фрагментов по диагоналям диагональных граней и их внешним сторонам, а при формообразовании заготовки-полуфабриката гибкой-складыванием полученные в результате резания элементы диагональных граней фиксируют на боковых гранях, прилежащих к центральной грани, с обеспечением перекрытия щелей в стыках боковых граней.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления складчатого заполнителя из композиционных материалов для многослойных панелей, включающем укладку на формообразующую оснастку плоского листа армированного композиционного материала с термопластичным связующим, разметку линий гиба с получением плоской заготовки -полуфабриката в виде совокупности граней заполнителя отделенных друг от друга линией разметки, подвод тепла вдоль линий гиба до пластичного состояния связующего, последующее формообразование заготовки - полуфабриката гибкой-складыванием с получением рельефа заполнителя требуемой геометрии и окончательное отверждение, новым является то, что в процессе разметки линий гиба выделяют повторяющиеся фрагменты, включающие центральную грань ячейки, боковые и диагональные грани и отстоящие друг от друга на величину центральной грани, затем выполняют дополнительную разметку линий реза вдоль диагоналей фрагментов по диагоналям диагональных граней и их внешним сторонам, при формообразовании заготовки гибкой-складыванием полученные в результате прорезания элементы диагональных граней фиксируют на боковых гранях прилежащих к центральной грани, с обеспечением перекрытия щелей в стыках боковых граней.

Способ изготовления складчатого заполнителя из композиционных материалов для многослойных панелей поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен плоский лист заготовки-полуфабриката тканого армирующего материала с нанесенной разметкой;

на фиг. 2 - повторяющийся фрагмент;

на фиг. 3 - приведены этапы трансформации заготовки-полуфабриката в процессе ее гибки-складывания;

на фиг.4 представлен складчатый заполнитель из композиционного материала.

Способ осуществляют следующим образом. На формообразующую оснастку выкладывают плоский лист из армированного композиционного материала с термопластичным связующим, например, препрегом ВПС 33, и по шаблону выполняют разметку линий 1 гиба с получением заготовки - полуфабриката 2 (фиг. 1). При разметке выделяют повторяющиеся фрагменты 3 (фиг. 2) в виде совокупности граней заполнителя, включающих центральную грань 4 ячейки, боковые 5 и диагональные грани 6. Повторяющиеся фрагменты 3 отстоят друг от друга на величину центральной грани 4. Затем вдоль диагоналей фрагментов 3 выполняют дополнительную разметку линии реза по диагоналям 7 диагональных граней 6 и их внешним сторонам 8 (фиг. 1, 2).

По размеченным линиям 1 гиба заготовки - полуфабриката 2 осуществляют нагрев композиционного материала до придания связующему составу пластичного состояния. При этом, разогретые линии 1 гиба выполняют роль пластичных шарниров. Нагрев может быть осуществлен одним из известных способов, например, с помощью проволоки с высоким электрическим сопротивлением, уложенной вдоль размеченных линий 1 гиба с подключением электроэнергии; нагретыми ножами, расположенными вдоль линий 1 гиба; лазерным лучом или ультразвуковым воздействием. По дополнительной разметке линий реза вдоль диагоналей фрагментов 3 по диагоналям 7 и внешним сторонам 8 диагональных граней 6 пневмо-ножами прорезают щели, с образованием элементов 9, 10 диагональных граней 6 (фиг. 2). Процесс прорезания по дополнительным линиям реза - диагоналям 7 и внешним сторонам 8 диагональных граней 6 можно производить в процессе разметки пневмо-ножами или последующей операцией после разметки.

Далее проводят формообразование плоского полуфабриката-заготовки 2 гибкой складыванием для получения рельефа заполнителя требуемой геометрии (фиг. 3 - этапы трансформации 1-7). По линиям 1 гиба, разогретым до состояния пластичного шарнира, производят формообразование заготовки - полуфабриката 2 гибкой складыванием, например, с помощью роликов (или пневмоцилиндров). Формообразование плоского полуфабриката-заготовки 2 гибкой - складыванием обеспечивает формирование центральных граней в вершины ячеек. Полученные при прорезании диагональных граней 6 по диагоналям 7 и внешним сторонам 8 элементы 9, 10 в процессе формообразования заготовки-полуфабриката 2 остаются свободными (фиг. 3 - этапы трансформации 2-6).

Для усиления геометрической формы ячеек заполнителя в ортогональных направлениях и сохранения возможности укладки на поверхность двойной кривизны каждый элемент 9, 10 диагональных граней 6 фиксируют на боковых гранях 5, прилежащих к центральной грани 4, клеем для склеивания, например - ВК. Отверждение заполнителя производят, например, в печах. После отверждения форма заполнителя окончательно фиксируется (фиг. 3, этапы трансформации 6-7).

Таким образом, предложенный способ изготовления складчатого заполнителя для многослойных панелей определяет технологический процесс, обеспечивающий получение конструкции заполнителя с более высокими прочностными характеристиками при приложении нагрузки (давление) и на отрыв, устойчивостью к боковым нагрузкам с сохранением возможности укладки на поверхность двойной кривизны.

Способ изготовления складчатого заполнителя из композиционных материалов для многослойных панелей, включающий укладку на формообразующую оснастку плоского листа армированного композиционного материала с термопластичным связующим, разметку линий гиба с получением плоской заготовки-полуфабриката в виде совокупности граней заполнителя, отделенных друг от друга линией разметки, подвод тепла вдоль линий гиба до пластичного состояния связующего, последующее формообразование заготовки-полуфабриката гибкой-складыванием с получением рельефа заполнителя требуемой геометрии и окончательное отверждение, отличающийся тем, что при разметке линий гиба выделяют повторяющиеся фрагменты, включающие центральную грань ячейки, боковые и диагональные грани и отстоящие друг от друга на величину центральной грани, затем выполняют дополнительную разметку линий реза вдоль диагоналей фрагментов по диагоналям диагональных граней и их внешним сторонам, при формообразовании заготовки гибкой-складыванием полученные в результате прорезания элементы диагональных граней фиксируют на боковых гранях, прилежащих к центральной грани, с обеспечением перекрытия щелей в стыках боковых граней.
Способ изготовления складчатого заполнителя из композиционных материалов для многослойных панелей
Способ изготовления складчатого заполнителя из композиционных материалов для многослойных панелей
Способ изготовления складчатого заполнителя из композиционных материалов для многослойных панелей
Способ изготовления складчатого заполнителя из композиционных материалов для многослойных панелей
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 18.
25.08.2017
№217.015.a40c

Кабельный ввод

Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельным вводам, работающим в жидких и газообразных средах, где требуются герметичность и надежность конструкции. Кабельный ввод содержит кабель (1) в полимерной оболочке, на котором размещен металлический корпус. Корпус выполнен разъемным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607465
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.b412

Способ изготовления изделий из композиционных материалов

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов (КМ), а именно оболочек вращения для силовых конструкций. Способ изготовления изделий из КМ включает нанесение пропитанных связующим слоев исходного материала на жесткую оправку, отверждение под воздействием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613993
Дата охранного документа: 22.03.2017
29.12.2017
№217.015.f02a

Разборная оправка для изготовления крупногабаритных оболочек из композиционных материалов с профилированной внутренней полостью

Изобретение относится к разборной оправке для изготовления крупногабаритных оболочек. Техническим результатом является уменьшение массы оправки, упрощение процесса сборки-разборки, повышение точности геометрических параметров профилированной рабочей поверхности оправки. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629081
Дата охранного документа: 24.08.2017
29.12.2017
№217.015.f057

Разборная оправка для изготовления крупногабаритных оболочек из композиционных материалов

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к разборным оправкам для изготовления крупногабаритных оболочек из полимерных материалов с профилированной внутренней полостью. Оправка содержит центральный вал с установленными на нем большим и малым фланцами, на которых установлены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629082
Дата охранного документа: 24.08.2017
29.12.2017
№217.015.f9ef

Способ нанесения теплозащитного покрытия на наружную поверхность корпусных изделий

Изобретение относится к ракетно-космической технике, в частности к способам нанесения теплозащитного покрытия на наружную поверхность корпусных изделий, а именно, корпусов твердотопливных ракетных двигателей, обтекателей и головных частей ракет, в том числе гиперзвуковых летательных аппаратов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639417
Дата охранного документа: 21.12.2017
20.01.2018
№218.016.1757

Способ электронно-лучевой сварки деталей

Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки и может быть использовано для стыковых соединений титановых сплавов со сквозным проплавлением толщиной до 15 мм. Способ включает разделку свариваемых кромок деталей под сварку с выполнением на одной из деталей с ее наружной стороны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635637
Дата охранного документа: 14.11.2017
25.06.2018
№218.016.6572

Складчатый заполнитель панели

Изобретение относится к конструкциям заполнителей, применяемых в различных областях промышленности, в частности, для изготовления многослойных панелей. Складчатый заполнитель панели состоит из повторяющихся ячеистых фрагментов, образованных гранями, соединенными между собой по ребрам. Каждый из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658722
Дата охранного документа: 22.06.2018
28.08.2018
№218.016.7fe5

Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов

Изобретение относится к технологии изготовления крупногабаритных изделий в виде тел вращения с поверхностью переменной кривизны из полимерных композиционных материалов (ПКМ) многослойной разборной конструкции и может быть использовано при изготовлении оболочек, оправок и других изделий. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664942
Дата охранного документа: 23.08.2018
08.04.2019
№219.016.feb2

Способ изготовления звукопоглощающего устройства турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к изготовлению звукопоглощающих устройств турбореактивных двигателей. Способ включает изготовление звукопоглощающего заполнителя и последующее соединение его с трактовой и наружной оболочками. Звукопоглощающий заполнитель выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684292
Дата охранного документа: 05.04.2019
14.05.2019
№219.017.51cb

Гидродинамический стенд

Изобретение относится к области экспериментальной техники и может быть использовано для опытного определения динамических характеристик моделей подводных аппаратов. Устройство содержит заполненную рабочей средой камеру, жестко позиционированные между собой пусковое устройство с затворными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687350
Дата охранного документа: 13.05.2019
Показаны записи 1-8 из 8.
27.08.2013
№216.012.64d1

Мембранная машина объемного действия

Изобретение относится к области компрессоро- и насосостроения и может быть использовано в мембранных компрессорах и насосах. Машина содержит корпус с рабочей камерой, соединенной с всасывающим и нагнетательным клапанами, шток и защемленные в корпусе и на штоке не менее двух мембраны. Полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491446
Дата охранного документа: 27.08.2013
20.01.2014
№216.012.977a

Способ изготовления ячеистой звукопоглощающей панели

Изобретение относится к многослойных звукопоглощающим конструкциям для использования в самолетостроении, судостроении, автомобилестроении и касается способа изготовления ячеистой звукопоглощающей панели. Способ включает изготовление пропитанных полимерным связующим внутренней обшивки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504477
Дата охранного документа: 20.01.2014
25.08.2017
№217.015.a40c

Кабельный ввод

Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельным вводам, работающим в жидких и газообразных средах, где требуются герметичность и надежность конструкции. Кабельный ввод содержит кабель (1) в полимерной оболочке, на котором размещен металлический корпус. Корпус выполнен разъемным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607465
Дата охранного документа: 10.01.2017
29.12.2017
№217.015.f02a

Разборная оправка для изготовления крупногабаритных оболочек из композиционных материалов с профилированной внутренней полостью

Изобретение относится к разборной оправке для изготовления крупногабаритных оболочек. Техническим результатом является уменьшение массы оправки, упрощение процесса сборки-разборки, повышение точности геометрических параметров профилированной рабочей поверхности оправки. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629081
Дата охранного документа: 24.08.2017
29.12.2017
№217.015.f057

Разборная оправка для изготовления крупногабаритных оболочек из композиционных материалов

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к разборным оправкам для изготовления крупногабаритных оболочек из полимерных материалов с профилированной внутренней полостью. Оправка содержит центральный вал с установленными на нем большим и малым фланцами, на которых установлены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629082
Дата охранного документа: 24.08.2017
25.06.2018
№218.016.6572

Складчатый заполнитель панели

Изобретение относится к конструкциям заполнителей, применяемых в различных областях промышленности, в частности, для изготовления многослойных панелей. Складчатый заполнитель панели состоит из повторяющихся ячеистых фрагментов, образованных гранями, соединенными между собой по ребрам. Каждый из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658722
Дата охранного документа: 22.06.2018
28.08.2018
№218.016.7fe5

Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов

Изобретение относится к технологии изготовления крупногабаритных изделий в виде тел вращения с поверхностью переменной кривизны из полимерных композиционных материалов (ПКМ) многослойной разборной конструкции и может быть использовано при изготовлении оболочек, оправок и других изделий. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664942
Дата охранного документа: 23.08.2018
29.03.2019
№219.016.f6b4

Звукопоглощающая конструкция

Изобретение относится к звукопоглощающим конструкциям с сотовым заполнителем и может быть использовано в авиастроении, автомобилестроении, судостроении, строительстве и других отраслях промышленности. Звукопоглощающая конструкция включает наружную и внутреннюю обшивки, между которыми размещен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002432259
Дата охранного документа: 27.10.2011
+ добавить свой РИД