RU2185965C1 - Process of manufacture of articles from composite materials - Google Patents
Process of manufacture of articles from composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2185965C1 RU2185965C1 RU2000129418/02A RU2000129418A RU2185965C1 RU 2185965 C1 RU2185965 C1 RU 2185965C1 RU 2000129418/02 A RU2000129418/02 A RU 2000129418/02A RU 2000129418 A RU2000129418 A RU 2000129418A RU 2185965 C1 RU2185965 C1 RU 2185965C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manufacture
- coating
- articles
- metallization
- composite materials
- Prior art date
Links
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области авиакосмической техники, радиопромышленности, в частности к производству слоистых изделий из композиционных материалов и может быть использовано при разработке и изготовлении изделий сложных геометрических форм, например антенных устройств. The present invention relates to the field of aerospace engineering, the radio industry, in particular to the production of layered products from composite materials and can be used in the development and manufacture of products of complex geometric shapes, such as antenna devices.
Известен способ изготовления элемента для антенных устройств, включающий сборку несущего пакета путем укладки слоев пропитанного связующим углеволокнистого наполнителя, отверждение связующего, нанесение непосредственно на внешние поверхности углепластикового пакета комбинированного тонкопленочного покрытия "титан - никель - алюминий". Покрытие наносится ионно-плазменным вакуумным методом на установке с системой планарных магнетронов /1/. A known method of manufacturing an element for antenna devices, including assembling a carrier package by laying layers of a carbon-fiber filler impregnated with a binder, curing the binder, applying a combined titanium-nickel-aluminum combined thin-film coating directly to the outer surfaces of the carbon-fiber package. The coating is applied by the ion-plasma vacuum method in an installation with a planar magnetron system / 1 /.
Однако данный способ технологически неприемлем для серийного производства изделий, а также изготовления изделий больших габаритов. Кроме того, высокая стоимость технологии, ее нерентабельность значительно повышает стоимость изделий. However, this method is technologically unacceptable for mass production of products, as well as the manufacture of products of large dimensions. In addition, the high cost of technology, its unprofitability significantly increases the cost of products.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ изготовления изделий из углепластика, включающий сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанных термореактивным связующим преимущественно эпоксидным, заформовку в наружные армирующие слои листов металлической фольги и формование, причем перфорированные листы фольги заформовывают заподлицо с внешней стороны наружных слоев. Эта технология повышает стабильность геометрических размеров изделия и позволяет изготавливать изделия больших габаритов /2/. Closest to the claimed method in technical essence is a method of manufacturing carbon fiber products, comprising assembling a package by laying layers of a reinforcing material impregnated with a thermosetting binder predominantly epoxy, forming into the outer reinforcing layers of metal foil sheets and molding, and the perforated foil sheets are molded flush from the outside outer layers. This technology increases the stability of the geometric dimensions of the product and allows the manufacture of products of large dimensions / 2 /.
Недостатком данного способа является низкая адгезионная прочность покрытия, которая выше, чем у аналогичного способа, из-за применения перфорированной фольги. Однако в местах, где перфорация отсутствует, выделение летучих веществ из пакета композита в поверхностных микропустотах создает внутри конструкции избыточное давление и напряжение в покрытии. Да и технология нанесения готовой гладкой фольги на поверхность пакета с микронеровностями, микропорами не позволяет осуществить надежное сцепление металла со всеми участками поверхности. Адгезионная прочность при этом снижается. The disadvantage of this method is the low adhesive strength of the coating, which is higher than that of the similar method, due to the use of perforated foil. However, in places where there is no perforation, the release of volatile substances from the composite package in surface micro-voids creates excessive pressure and stress in the coating inside the structure. And the technology of applying finished smooth foil to the surface of the bag with microroughnesses, micropores does not allow for reliable adhesion of metal to all parts of the surface. Adhesion strength is reduced.
Кроме того, использование известного метода невозможно при массовом серийном изготовлении изделий сложных геометрических форм. In addition, the use of the known method is impossible with mass serial production of products of complex geometric shapes.
Задача предлагаемого изобретения - повышение адгезионной прочности покрытия, возможность изготовления изделий сложных геометрических форм, больших и малых габаритов, упрощение технологического процесса, а также получение возможности ремонта покрытия и корректировки геометрических параметров рабочей поверхности изделия. The objective of the invention is to increase the adhesive strength of the coating, the possibility of manufacturing products of complex geometric shapes, large and small dimensions, simplifying the process, as well as obtaining the possibility of repairing the coating and adjusting the geometric parameters of the working surface of the product.
Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из композиционных материалов, включающем сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанных термореактивным связующим, формование и металлизацию - металлизация производится путем напыления в воздушной среде электродуговым методом на слой металлизированной ткани, заформованной в наружный слой изделия. This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing products from composite materials, including assembling a package by laying layers of reinforcing material impregnated with a thermosetting binder, molding and metallization - metallization is performed by spraying in air with an electric arc method on a layer of metallized fabric molded into the outer layer of the product .
Описание технологии изготовления образца, значение отдельных параметров будут приведены ниже. Здесь лишь отметим, что изготовление заявляемым способом образцов в сравнении с прототипом отличается технологической простотой и позволяет получать образцы любых габаритов и с любой сложностью геометрической формы изделия. Description of the manufacturing technology of the sample, the meaning of the individual parameters will be given below. Here we only note that the manufacture of the claimed method of samples in comparison with the prototype is distinguished by technological simplicity and allows you to get samples of any size and with any complexity of the geometric shape of the product.
Пример. Example.
Изготовление из углепластика изделия типа "Пластина с поверхностью сложной геометрической формы с металлическим покрытием" заявляемым способом. The manufacture of carbon fiber products of the type "Plate with a surface of complex geometric shape with a metal coating" of the claimed method.
Сборку пакета осуществляют путем укладки слоев пропитанного связующим армирующего материала. The assembly of the package is carried out by laying layers of a binder-impregnated reinforcing material.
В качестве материала применена углеродная лента ЛУ-П-0,2 ГОСТ 28006-88, ткань металлизированная APT 56041 ТУ 17 РСФСР 62-4504-77, ткань фильтровальная N3 ГОСТ 15978-93 (технологический слой). The material used was carbon tape LU-P-0.2 GOST 28006-88, metallized fabric APT 56041 TU 17 RSFSR 62-4504-77, filter cloth N3 GOST 15978-93 (technological layer).
Применяемое связующее - ФФЭ-70 ОСТ 92-0957-74, объемная доля которого в углепластике составляла 44%. The binder used is FFE-70 OST 92-0957-74, the volume fraction of which in carbon fiber is 44%.
Изготовление изделия осуществляют в следующей последовательности (схема сборки изделия представлена на чертеже):
На рабочей поверхности формы (1) с нанесенной на нее и термообработанной смазкой К-21 ТУ 6-02-909-79 собирают пакет, состоящий из слоя ткани фильтровальной (2), слоя металлизированной ткани (3), двенадцати слоев углеленты (4), пропитанных связующим и собранных по схеме армирования 0o, 90o, 0o, 90o, 0o, 90o, 90o, 0o, 90o, 0o, 90o, 0o; слоя стеклоткани Э2-62 (5), пропитанной связующим.The manufacture of the product is carried out in the following sequence (product assembly diagram is shown in the drawing):
On the working surface of the mold (1) with the heat-treated grease K-21 TU 6-02-909-79 coated on it and a package consisting of a layer of filter cloth (2), a layer of metallized cloth (3), twelve layers of carbon tape (4) are collected impregnated with a binder and assembled according to the reinforcement scheme 0 o , 90 o , 0 o , 90 o , 0 o , 90 o , 90 o , 0 o , 90 o , 0 o , 90 o , 0 o ; a layer of fiberglass E2-62 (5), impregnated with a binder.
На собранный пакет укладывают цулагу, и производят укладку дренажного слоя (четыре слоя стеклоткани Э3-400 и слой металлической сетки) и установку вакуумного мешка. Далее осуществляется вакуумное формование углепластиковой пластины в печи полимеризации /термошкафу/ по следующему режиму:
- создают давление под вакуумным мешком 0,8÷0,95 кгс/см2;
- поднимают температуру в печи до 150±5oС в течение 4 ч;
- выдерживают изделие при температуре 150±5oС в течение 1-го ч;
- поднимают температуру в печи до 160±5oС со скоростью не более 0,3oС в мин;
- выдерживают изделие при температуре 160±5oС в течение 2-х ч;
- охлаждают изделие в печи со скоростью не более 2oС в мин.The tsulag is laid on the assembled bag, and the drainage layer is laid (four layers of E3-400 fiberglass and a layer of metal mesh) and a vacuum bag is installed. Next, the vacuum molding of the carbon fiber plate is carried out in the polymerization furnace / oven / in the following mode:
- create a pressure under a vacuum bag of 0.8 ÷ 0.95 kgf / cm 2 ;
- raise the temperature in the furnace to 150 ± 5 o C for 4 hours;
- maintain the product at a temperature of 150 ± 5 o C for 1 h;
- raise the temperature in the furnace to 160 ± 5 o With a speed of not more than 0.3 o With in min;
- maintain the product at a temperature of 160 ± 5 o C for 2 hours;
- cool the product in the furnace at a speed of not more than 2 o C per min.
После формования с рабочей стороны пластины удаляют слой фильтровальной ткани (технологический слой), тем самым подготавливая пластину к нанесению покрытия. After molding, a layer of filter cloth (technological layer) is removed from the working side of the plate, thereby preparing the plate for coating.
Затем на металлизированную ткань, заформованную в рабочую поверхность пластины, напыляют слой цинка, толщиной 90 мкм, при помощи установки электродугового напыления ARC SPREY 8830. Напыленное покрытие подвергается обработке (шлифовка, полировка) в соответствии с требованиями по шероховатости рабочей поверхности. Then a metallized fabric molded into the working surface of the plate is sprayed with a 90 μm thick zinc layer using an ARC SPREY 8830 electric arc spraying machine. The sprayed coating is processed (grinding, polishing) in accordance with the requirements for roughness of the working surface.
Изготовленное заявленным способом изделие характеризуется следующими показателями адгезионной прочности, плотности покрытия:
- адгезионная прочность покрытия к материалу подложки не менее 90 МПа;
- плотность покрытия цинком - 2,87 г/см2 (плотность цинка 7,13 г/см2), следовательно покрытие является пористым.Made by the claimed method, the product is characterized by the following indicators of adhesive strength, coating density:
- adhesive strength of the coating to the substrate material is not less than 90 MPa;
the density of the zinc coating is 2.87 g / cm 2 (zinc density is 7.13 g / cm 2 ), therefore, the coating is porous.
В предлагаемом в заявке способе увеличение адгезионной прочности покрытия достигается за счет сцепления частиц напыляемого покрытия с заформованной в наружный слой изделия металлизированной тканью. In the method proposed in the application, an increase in the adhesion strength of the coating is achieved by adhesion of the particles of the sprayed coating to the metallized fabric molded into the outer layer of the product.
В изделиях, изготовленных с применением гладкой металлической фольги нет надежного сцепления покрытия со всеми поверхностными неровностями слоев армирующего материала, кроме того, выделение летучих веществ из материала пакета создает изнутри конструкции избыточное давление, что ухудшает адгезионную прочность покрытия, чего не происходит при нанесении покрытия заявленным способом, т.к. покрытие получается достаточно пористым. In products made using smooth metal foil, there is no reliable adhesion of the coating to all surface irregularities of the layers of the reinforcing material, in addition, the release of volatile substances from the material of the package creates excessive pressure from the inside of the structure, which impairs the adhesive strength of the coating, which does not occur when applying the coating by the claimed method because the coating is quite porous.
Изделие, изготовленное заявленным способом, ремонтопригодно, т.к. существует возможность ремонта поврежденного покрытия методом электродугового напыления. The product manufactured by the claimed method, maintainable, because there is the possibility of repairing a damaged coating by electric arc spraying.
При изготовлении изделий с высокими точностными требованиями к геометрическим параметрам рабочей поверхности (например, зеркало космического радиотелескопа) появляется возможность корректировки геометрических параметров рабочей поверхности изделий путем допыления в определенных местах дополнительной толщины покрытия с последующей полировкой. In the manufacture of products with high accuracy requirements for the geometric parameters of the working surface (for example, a mirror of a space radio telescope), it becomes possible to adjust the geometric parameters of the working surface of the products by dusting in certain places the additional coating thickness with subsequent polishing.
Заявленный способ позволяет изготавливать металлизированные изделия сложных геометрических форм. The claimed method allows to manufacture metallized products of complex geometric shapes.
Способ экономичен по сравнению с известными, так как одна из самых сложных операций - металлизация поверхности изделия -предельно упрощена /покрытие наносится электродуговым методом в воздухе с помощью известной высокопроизводительной установки/. Себестоимость изделий, изготовленных указанным способом, ниже известных. Габариты изделия определяются только величиной печи полимеризации - термошкафа, но при этом по сравнению с известными способами технология изготовления таких изделий проще. Возможно использование связующих холодного отверждения /на воздухе без термошкафа/. В этом случае габариты изготавливаемого изделия практически не имеют ограничений. The method is economical in comparison with the known ones, since one of the most complicated operations — metallization of the product’s surface — is extremely simplified / the coating is applied by the electric arc method in air using the well-known high-performance installation /. The cost of products manufactured in this way, below known. The dimensions of the product are determined only by the size of the polymerization furnace - a heating cabinet, but at the same time, in comparison with known methods, the manufacturing technology of such products is simpler. It is possible to use cold curing binders (in air without a heating cabinet). In this case, the dimensions of the manufactured product are practically unlimited.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Портной К.И. и др. Структура и свойства композиционных материалов. М. : Машиностроение, 1979, с.168-176 - аналог.SOURCES OF INFORMATION
1. Tailor K.I. et al. Structure and properties of composite materials. M.: Mechanical Engineering, 1979, p.168-176 - analogue.
2. Авторское свидетельство СССР, 1775316 А1, кл. В 32 В 15/14, 7/14, 1992 - прототип. 2. Copyright certificate of the USSR, 1775316 A1, cl. B 32 B 15/14, 7/14, 1992 - prototype.
3. Определение соответствия технических решений критерию "существенные отличия". - Вопросы изобретательства, 1984г., 4, с.62. 3. Determination of compliance of technical solutions with the criterion of "significant differences". - Issues of invention, 1984, 4, p. 62.
4. Патентный закон Российской Федерации, 1992г., 3517 - 1. 4. Patent Law of the Russian Federation, 1992, 3517-1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000129418/02A RU2185965C1 (en) | 2000-11-24 | 2000-11-24 | Process of manufacture of articles from composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000129418/02A RU2185965C1 (en) | 2000-11-24 | 2000-11-24 | Process of manufacture of articles from composite materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2185965C1 true RU2185965C1 (en) | 2002-07-27 |
Family
ID=20242537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000129418/02A RU2185965C1 (en) | 2000-11-24 | 2000-11-24 | Process of manufacture of articles from composite materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2185965C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660863C2 (en) * | 2016-02-25 | 2018-07-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of manufacture of composite material articles with reflective coating |
-
2000
- 2000-11-24 RU RU2000129418/02A patent/RU2185965C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660863C2 (en) * | 2016-02-25 | 2018-07-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of manufacture of composite material articles with reflective coating |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7198739B2 (en) | Manufacture of thick preform composites via multiple pre-shaped fabric mat layers | |
US3779851A (en) | Method of fabricating thin graphite reinforced composites of uniform thickness | |
CA2888615C (en) | Surface engineering of thermoplastic materials and tooling | |
CA1178409A (en) | Method of fabricating carbon composites | |
US5176949A (en) | Textile reinforcements for composite materials and method of manufacturing thereof | |
JPS58217434A (en) | Manufacture of fiber reinforced glass matrix composite material article | |
CN103296437B (en) | Manufacturing method for metamaterial board, metamaterial antenna housing and manufacturing method for metamaterial antenna housing | |
US5496602A (en) | Low resin content unidirectional fiber tape | |
US10999960B2 (en) | Electromagnetic wave shielding material using perforated metal thin plate and method of manufacturing same | |
WO2018048744A1 (en) | Manufacturing method of optical and microwave reflectors comprising tendrillar mat structure | |
US6682619B2 (en) | Composite pre-preg ply having tailored dielectrical properties and method of fabrication thereof | |
EP3059081B1 (en) | Nanofiber interlaminar layer for ceramic matrix composites | |
RU2185965C1 (en) | Process of manufacture of articles from composite materials | |
US3841942A (en) | Apparatus for forming a composite metallic preform tape | |
RU2162033C2 (en) | Method for manufacture of products of composite materials | |
GB1492666A (en) | Process for the production of composites comprising filaments embedded in a metal matrix | |
RU2201871C1 (en) | Method of making articles from composite materials | |
CN105137512A (en) | Manufacturing method of ultra-light reflector | |
RU2166432C2 (en) | Method for manufacture of products of composite materials | |
CN113646161B (en) | Composite material and preparation method thereof | |
EP0858912A2 (en) | Process for film transfer metallization | |
JPH068240A (en) | Fiber-reinforced plastic molded body | |
WO2010008599A1 (en) | Improved method of applying powder coatings as an in-mold coating on composite molds or composite tools | |
KR101925258B1 (en) | Electro Magnetic Shielding Materials Having Metal Foil & Liner and Process for Producing The Same | |
RU2232681C2 (en) | Method of manufacture of tubular members from composite materials with metallic coat on inner surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031125 |