Типовые конструкции и способы изготовления деталей узлов и агрегатов из ПКМ

(для конструкторов-разработчиков)

ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ

По геометрическому признаку и функциональному назначению детали, узлы и обводообразующие агрегаты из ПКМ делятся на следующие типовые конструкции, эскизы типовых сечений и фото фрагментов приведены на соответствующих рисунках:

- монолитные детали и обшивки с одной обводообразующей поверхностью;

- отдельные силовые элементы типа лонжеронов, нервюр, шпангоутов (рис.1);

- замкнутые профилированные конструкции со сплошным заполнителем с внешними обводообразующими поверхностями (рис. 2);

- замкнутые профилированные сотовые конструкции с внешними обводообразующими поверхностями (рис. 3);

- подкрепленные панели, имеющие регулярный продольный или продольно-поперечный силовой набор (рис. 4);

- трехслойные панели с одной обводообразующей поверхностью:

- - со сплошным заполнителем в виде пенопласта, пробки, бальзы и др. материалов (рис.5);

- - с сотовым заполнителем (рис. 6);

- - с многостеночным заполнителем (трубчатые панели – рис. 7);

- многостеночные (многозамкнутые) оболочки с внешним обводообразующим контуром (рис. 8);

- интегральные панели, включающие в себя обводообразующую поверхность с внедренными в нее силовыми элементами конструкции и изготовленные за один или несколько циклов формования в одной обводозадающей технологической оснастке (рис.9-1 и 9-2);

- интегральные конструкции (ИК), обводообразующие агрегаты (их отсеки или узлы), включающие в себя все выше перечисленные элементы конструкции (трехслойные или подкрепленные панели, полностью сформированные силовые элементы, а также и узлы навески и стыка или их закладные детали), изготовленные за один или несколько циклов формования в одной обводозадающей технологической оснастке (рис.10).

рисунок 1 Фото секций нервюр и монолитной крышки корпуса.

рисунок 2 Фото срезов байдарочного весла и лопасти ротора ветроустановки.

рисунок 3 Фото сечения сотового хвостового отсека лопасти несущего винта вертолета.

эскиз и фото подкрепленной панели

Рис.4 фото панели с продольно-поперечным силовым набором для сборного экрана

Рисунок 5 эскизы и фото вариантов трехслойных панелей со сплошным заполнителем

рисунок 6 эскиз и фото сотовой панели.

Рисунок 7 эскизы и фото вариантов многостеночных панелей.

рисунок 8 фото многостеночных (многозамкнутых) оболочечных конструкций.

подкрепленная интегральная панель с трехслойной обшивкой

сотовая и многостеночная панели с интегрированными поясами лонжеронов

рисунок 9-1 Схемы формирования силовых элементов и фото вариантов интегральных панелей

интегральная панель фюзеляжа

трехслойные панели с полностью сформированными

лонжеронами

интегральная панель с двумя лонжеронами и стрингерным набором («корыто»)

рисунок 9-2 Схемы формирования силовых элементов и фото вариантов интегральных панелей

рисунок 10 схема и фото сечения интегрального многостеночного агрегата типа аэродинамического руля или лопасти.

1. По способу воспроизведения заданной схемы армирования пакета армирующего материала и способа совмещения со связующим, технологические процессы делятся на следующие группы:

- послойная ручная выкладка или намотка из препрега;

- вакуумная или инжекционная пропитка послойно собранной преформы из «сухих» полотен армирующих материалов, сплошных заполнителей и закладных деталей, или полученной способами объемного ткачества в формозадающей технологической оснастке;

- инжекционная пропитка преформы, полученной намоткой или контурным плетением на оправке.

2. Для создания формующего давления при изготовлении деталей, узлов и ИК процессы формования используются следующие способы:

- прямое прессование, заключающееся в сжатии формуемой детали между двух жестких элементов технологической оснастки (в данном случае матрицы и пуансона, в сборе образующие пресс-форму), позволяет получить деталь с калиброванной толщиной и гладкими внешними поверхностями (см. рис.11);

- вакуумное формование (ВФ) или автоклавно-вакуумное формование (АВФ) – формующее давление создается за счет гидростатического обжатия детали вместе с технологической оснасткой атмосферным или избыточным давлением в автоклаве с использованием герметичного вакуумного ВП (см. рис. 12).

- пневмо-компрессионное формование (ПКФ) – формующее давление создается в герметичной замкнутой полости внутри детали и «прижимает» пакет ПКМ к внутренней поверхности пресс-формы, задающей требуемый геометрический обвод. Герметизация осуществляется специальным рукавом или герметичным форм-блоком, соединенным с внешним источником избыточного давления (компрессор – см. рис. 13).

- термокомпрессионное формование (ТКФ) – формующее давление создается за счет стесненного термического расширения упругого вкладыша, стенка детали «обжимается» между внутренней поверхностью пресс-формы и внешней поверхности вкладыша, характерна прямая зависимость давления формования от температуры и предварительного обжатия вкладыша (см. рис. 14);

- формование упругим элементом или заполнителем (размернокомпрессионное - РКФ) – формующее давление создается за счет обжатия упругого вкладыша при смыкании замкнутой пресс-формы или за счет обжатия блока заполнителя (конструктивный элемент), изготовленного с заранее увеличенным объемом. В этом случае процесс применим только для конструкций со сплошным заполнителем в виде пенопласта и на связующих «холодного» отверждения, причем термообработку детали необходимо проводить до достижения температуры стеклования заполнителя, при этом в процессе нагрева должно пройти и отверждение связующего (см. рис. 15).

- комбинированные – используется при изготовлении ИК и включают в себя сочетание нескольких способов создания формующего давления для разных элементов ИК, например ПКФ+ТКФ для многостеночных оболочек или ВФ+ТКФ для подкрепленных панелей с замкнутым пустотелым сечением стрингеров.

- с постоянным усилием сжатия пресс-формы - в смыкаемой на заданный зазор пресс-форме