RU2185965C1 - Способ изготовления изделий из композиционных материалов - Google Patents
Способ изготовления изделий из композиционных материалов 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 5
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 6
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- -1 titanium-nickel-aluminum Chemical compound 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к авиакосмической технике и радиопромышленности и может быть использовано при изготовлении изделий сложной формы, например антенных устройств. Способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, формование и металлизацию, отличающийся тем, что металлизацию производят путем напыления металлического покрытия электродуговым методом в воздушной среде на металлизированную ткань, заформованную в рабочую поверхность. Техническим результатом изобретения является повышение адгезионной прочности покрытия и получение возможности ремонта и корректировки параметров рабочей поверхности изделия. 1 ил.
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.
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/.
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.
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/.
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.
Кроме того, использование известного метода невозможно при массовом серийном изготовлении изделий сложных геометрических форм.
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.
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.
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.
Пример.
Изготовление из углепластика изделия типа "Пластина с поверхностью сложной геометрической формы с металлическим покрытием" заявляемым способом.
Сборку пакета осуществляют путем укладки слоев пропитанного связующим армирующего материала.
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).
Применяемое связующее - ФФЭ-70 ОСТ 92-0957-74, объемная доля которого в углепластике составляла 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.
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.
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.
- 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.
После формования с рабочей стороны пластины удаляют слой фильтровальной ткани (технологический слой), тем самым подготавливая пластину к нанесению покрытия.
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.
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.
- 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.
В предлагаемом в заявке способе увеличение адгезионной прочности покрытия достигается за счет сцепления частиц напыляемого покрытия с заформованной в наружный слой изделия металлизированной тканью.
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.
Изделие, изготовленное заявленным способом, ремонтопригодно, т.к. существует возможность ремонта поврежденного покрытия методом электродугового напыления.
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.
Заявленный способ позволяет изготавливать металлизированные изделия сложных геометрических форм.
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.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Портной К.И. и др. Структура и свойства композиционных материалов. М. : Машиностроение, 1979, с.168-176 - аналог.
1. Портной К.И. и др. Структура и свойства композиционных материалов. М. : Машиностроение, 1979, с.168-176 - аналог.
2. Авторское свидетельство СССР, 1775316 А1, кл. В 32 В 15/14, 7/14, 1992 - прототип.
3. Определение соответствия технических решений критерию "существенные отличия". - Вопросы изобретательства, 1984г., 4, с.62.
4. Патентный закон Российской Федерации, 1992г., 3517 - 1.
Claims (1)
- Способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, формование и металлизацию, отличающийся тем, что металлизацию производят путем напыления металлического покрытия электродуговым методом в воздушной среде на металлизированную ткань, заформованную в рабочую поверхность.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000129418/02A RU2185965C1 (ru) | 2000-11-24 | 2000-11-24 | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000129418/02A RU2185965C1 (ru) | 2000-11-24 | 2000-11-24 | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2185965C1 true RU2185965C1 (ru) | 2002-07-27 |
Family
ID=20242537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000129418/02A RU2185965C1 (ru) | 2000-11-24 | 2000-11-24 | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2185965C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2306364C2 (ru) * | 2002-12-06 | 2007-09-20 | Александр Валерьянович Полетаев | Композиционный материал, способ изготовления из него корпуса типа оболочки и устройства для его осуществления |
| RU2660863C2 (ru) * | 2016-02-25 | 2018-07-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ изготовления изделий из композиционных материалов с отражающим покрытием |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU491440A1 (ru) * | 1973-08-13 | 1975-11-15 | Предприятие П/Я Р-6209 | Способ получени композиционного материала,армированного волокнами |
| RU2030471C1 (ru) * | 1991-06-25 | 1995-03-10 | Самарский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей | Способ изготовления изделий из углерод-углеродного композиционного материала |
| RU2037549C1 (ru) * | 1991-07-08 | 1995-06-19 | Сибирская аэрокосмическая академия | Способ изготовления полуфабриката композиционного материала |
| FR2772049A1 (fr) * | 1997-12-04 | 1999-06-11 | Aerospatiale | Piece en materiau composite a matrice metallique a haute rigidite et a grande stabilite dans une direction longitudinale |
-
2000
- 2000-11-24 RU RU2000129418/02A patent/RU2185965C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU491440A1 (ru) * | 1973-08-13 | 1975-11-15 | Предприятие П/Я Р-6209 | Способ получени композиционного материала,армированного волокнами |
| RU2030471C1 (ru) * | 1991-06-25 | 1995-03-10 | Самарский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей | Способ изготовления изделий из углерод-углеродного композиционного материала |
| RU2037549C1 (ru) * | 1991-07-08 | 1995-06-19 | Сибирская аэрокосмическая академия | Способ изготовления полуфабриката композиционного материала |
| FR2772049A1 (fr) * | 1997-12-04 | 1999-06-11 | Aerospatiale | Piece en materiau composite a matrice metallique a haute rigidite et a grande stabilite dans une direction longitudinale |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2306364C2 (ru) * | 2002-12-06 | 2007-09-20 | Александр Валерьянович Полетаев | Композиционный материал, способ изготовления из него корпуса типа оболочки и устройства для его осуществления |
| RU2660863C2 (ru) * | 2016-02-25 | 2018-07-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ изготовления изделий из композиционных материалов с отражающим покрытием |
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 | |
| EP3509831B1 (en) | Manufacturing method of optical and microwave reflectors comprising tendrillar mat structure | |
| US4412854A (en) | Method of producing fiber reinforced glass matrix composite articles of complex shape | |
| US5176949A (en) | Textile reinforcements for composite materials and method of manufacturing thereof | |
| US5496602A (en) | Low resin content unidirectional fiber tape | |
| US10999960B2 (en) | Electromagnetic wave shielding material using perforated metal thin plate and method of manufacturing same | |
| EP3059081B1 (en) | Nanofiber interlaminar layer for ceramic matrix composites | |
| US6682619B2 (en) | Composite pre-preg ply having tailored dielectrical properties and method of fabrication thereof | |
| RU2185965C1 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционных материалов | |
| RU2166432C2 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционных материалов | |
| US3841942A (en) | Apparatus for forming a composite metallic preform tape | |
| GB1492666A (en) | Process for the production of composites comprising filaments embedded in a metal matrix | |
| RU2201871C1 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционных материалов | |
| US4784903A (en) | Fibrous mat for hot molding to molded articles | |
| EP0858912A2 (en) | Process for film transfer metallization | |
| JPH068240A (ja) | 繊維強化プラスチック成形体 | |
| WO2010008599A1 (en) | Improved method of applying powder coatings as an in-mold coating on composite molds or composite tools | |
| US3551247A (en) | Laminated vacuum coated titanium structural material | |
| KR101925258B1 (ko) | 금속박막과 라이너를 갖는 전자파 차폐재 및 그 제조방법 | |
| RU2232681C2 (ru) | Способ изготовления трубчатых элементов из композиционных материалов с металлическим покрытием внутренней поверхности | |
| JPH04176611A (ja) | 繊維強化複合材からなる成形用型 | |
| US5024710A (en) | Process of applying a specular surface finish to a carbon-carbon substrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031125 |