Разработка технологии частичного отверждения тонкостенных оболочек при создании конструкций из полимерных композиционных материалов

Автор: Власов А.Ю., Пасечник К.А., Мартынов В.А.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Технологические процессы и материалы

Статья в выпуске: 4 т.16, 2015 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрены вопросы создания формостабильных интегральных тонкостенных конструкций из полимерных композиционных материалов методом частичного отверждения связующего. Актуальность работы обусловлена возрастающими требованиями, предъявляемыми к конструкциям аэрокосмического назначения: увеличение прочности конструкции и снижение ее веса. Используя метод частичного отверждения, возможно создание интегральных конструкций с пониженным весом за счет отсутствия механических креплений, с высокой прочностью, жесткостью и размеростабильностью, ввиду отсутствия дополнительных материалов, помимо материала матрицы и армирующего наполнителя, что позволяет добиться принципа непрерывности конечного материала. Дополнительным преимуществом приема частичного отверждения является возможность формования конструкции за один технологический цикл. Описано актуальное состояние технологии производства изделий методом частичного отверждения, выделены результаты исследовательских предшествующих работ. Проведен анализ стадии отверждения полимерного связующего горячего отверждения. Определены оптимальные параметры режима отверждения связующего, учитывающего задачу обеспечения максимальной адгезии между деталями интегральной конструкции и минимального времени цикла для решения вопроса организации серийного изготовления. Кроме того, рассмотрена возможная конструкция технологической оснастки, пригодной для изготовления деталей методом трансферного формования с использованием приема частичного отверждения связующего в различных зонах тонкостенных оболочечных конструкций. Рассмотрена конструкция теплообменника для осуществления отвода тепла из зон с требуемым частичным отверждением. Проведен тепловой расчет различных конструкций теплообменников, показана теоретическая эффективность выбранной схемы. Показаны пути оценки эффективности разрабатываемой технологии на основе проведения прочностных и теплофизических испытаний. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и изготовлении прецизионных размеростабильных изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов аэрокосмического назначения.

Еще

Интегральные конструкции, полимерные композиционные материалы, частичное отверждение связующего

Короткий адрес: https://sciup.org/148177512

IDR: 148177512

Список литературы Разработка технологии частичного отверждения тонкостенных оболочек при создании конструкций из полимерных композиционных материалов

Influence of partial cross-linking degree on basic physical properties of RTM6 epoxy resin/J. Moosburger-Will //Journal of Applied Polymer Science. 2013. Vol. 130. I.6. P. 4338-4346.
Поциус А. Клеи, адгезия, технология склеивания. СПб.: Профессия, 2007. 373 c.
Разработка прецизионных антенных рефлекторов из полимерных композиционных материалов: конечно-элементное моделирование конструкции/А. В. Лопатин //Вестник СибГАУ. 2013. № 3 (49). С. 73-78.
Власов А. Ю., Пасечник К. А., Мартынов В. А. Исследование процесса отверждения полимерных связующих на основе анализа их диэлектрических параметров при создании тонкостенных формостабильных конструкций, устойчивых к негативным факторам космического пространства//Вестник СибГАУ. 2014. № 4(56). С. 197-201.
Method for manufacturing fiber composite component, particularly structural component for vehicle, involves providing primary structure by partial curing of fiber material infiltered with matrix material: пат. DE 102011010384 A1 Германия: N DE 102011010384 B 4. заявл. 05.02.11; опубл. 09.08.12.
Joining of carbon fiber reinforced polymer laminates by a novel partial cross-linking process/J. Moosburger-Will //Journal of Applied Polymer Science. 2015. Vol. 132. P. I.27.
Moosburger-Will J., Greisel M., Horn S. Physical aging of partially crosslinked RTM6 epoxy resin//Journal of Applied Polymer Science. 2014. Vol. 131. I.23.
Система мониторинга течения и отверждения связующего DIAMon Plus . URL: http://cct-kai.com/index.php/ru/struktura-tsentra/lab-compositn-konstrucs-ru/transfernoe-formovanie-ru/diamonplus-inasco-ru (дата обращения: 25.05.2015).
Reed W. F., Alb A. M. Monitoring from polymerization reactions: Fundamentals to applications. Wiley, 2013. 488 p.
Senturia S. D., Sheppard N. F. Dielectric analysis of thermoset cure//Advance in polymer science. 1986. Vol. 80. P. 1-47.
Kruckenberg T., Paton R. Resin Transfer Moulding for Aerospace Structures. Springer, 1999. 522 p.
Characterization of the resin transfer moulding process/K. N. Kendall //Composites Manufacturing. 1992. Vol. 3, № 4. P. 235-249.
Власов А. Ю., Пасечник К. А., Мартынов В. А. Определение диапазонов изменения ключевых параметров, обеспечивающих стабильность технологического процесса производства изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов методом RTM//Вестник СибГАУ. 2014. № 4(56). С. 202-208.
Кинетика отверждения эпоксидных связующих и микроструктура полимерных матриц в углепластиках на их основе/В. Б. Литвинов //Материаловедение. 2011. № 7. С. 15-20.
Власов А. Ю., Филенкова Н. В., Кравчук Д. В. Разработка прецизионных антенных рефлекторов из полимерных композиционных материалов: система адаптивного управления технологическим процессом//Вестник СибГАУ. 2013. № 3(49). С. 166-168.
Microdielectric study of epoxy-amine systems: Gelation and relationships between conductivity and kinetics/J. P. Elandou //Die Angewandte Makromolekulare Chemie. 1999. Vol. 263, № 1. P. 57-70.
Moosburger-Will J. Influence of partial cross-linking degree on basic physical properties of RTM6 epoxy resin. Journal of Applied Polymer Science, 2013, Vol.130, P. 4338-4346.
Pocius A. Klei, adgezivy, tekhnologiya skleivaniya . Saint Petersburg, Professiya, 2007, 373 p.
Lopatin A. V. . Vestnik SibGAU. 2013, No. 3(49), P. 73-78 (In Russ.).
Vlasov A. Yu. . . Vestnik SibGAU. 2014, Vol. 4(56), P. 197-201 (In Russ.).
Horn Siegfried. Method for manufacturing fiber composite component, particularly structural component for vehicle, involves providing primary structure by partial curing of fiber material infiltered with matrix material. Patent DE, No. DE102011010384 A1, 2012.
Moosburger-Will J. Joining of carbon fiber reinforced polymer laminates by a novel partial cross-linking process, Journal of Applied Polymer Science, 2015,
Vol. 132, P. I.27.
Moosburger-Will J. Physical aging of partially crosslinked RTM6 epoxy resin, Journal of Applied Polymer Science, 2014, Vol. 131, P. I.23.
Sistema monitoringa techeniya i otverzhdeniya svyazuyushego DIAMon Plus . (In Russ). Available at: http://cct-kai.com/index.php/ru/struktura-tsentra/lab-compositn-konstrucs-ru/transfernoe-formovanie-ru/diamonplus-inasco-ru (accessed 25.05.2015).
Reed W. F., Alb A. M. Monitoring from polymerization reactions: Fundamentals to applications. Wiley, 2013, 488 p.
Senturia S. D., Sheppard N. F. Dielectric analysis of thermoset cure. Advance in polymer science. 1986, Vol. 80, P. 1-47.
Kruckenberg T., Paton R. Resin Transfer Moulding for Aerospace Structures. Springer, 1999, 522 p.
Kendall K. N., Rudd C. D., Owen M. J. Characterization of the resin transfer moulding process. Composites Manufacturing. 1992, Vol. 3, P. 235-249.
Vlasov A. Yu. . . Vestnik SibGAU, 2014, Vol. 4(56),
P. 202-208 (In Russ.).
Litvinov V. B. . Materialovedenie, 2011, Vol. 7, P. 15-20 (In Russ.).
Vlasov A. Yu. . . Vestnik SibGAU, 2013, Vol. 3 (49), P. 166-168 (In Russ.).
Elandou J. P., Gerard J. F., Pascault J. P. Microdielectric study of epoxy-amine systems: Gelation and relationships between conductivity and kinetics. Die Angewandte Makromolekulare Chemie, 1999, Vol. 263, P. 57-70.

Еще

Статья научная