RU2201871C1 - Способ изготовления изделий из композиционных материалов - Google Patents
Способ изготовления изделий из композиционных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201871C1 RU2201871C1 RU2001121118A RU2001121118A RU2201871C1 RU 2201871 C1 RU2201871 C1 RU 2201871C1 RU 2001121118 A RU2001121118 A RU 2001121118A RU 2001121118 A RU2001121118 A RU 2001121118A RU 2201871 C1 RU2201871 C1 RU 2201871C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- article
- product
- working surface
- binder
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 10
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims description 9
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 2
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 2
- 206010000060 Abdominal distension Diseases 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000024330 bloating Diseases 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к авиакосмической технике, в частности к производству слоистых изделий из композиционных материалов, например зеркала космического радиотелескопа. Предложен способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, формование изделия отверждением связующего и нанесение на рабочую поверхность изделия металлического покрытия путем электродугового плазменного напыления в воздушной среде. Подготовка поверхности изделия под нанесение покрытия производится путем введения в пакет из слоев армирующего материала технологического слоя из фильтровальной ткани, уложенного на рабочую поверхность изделия и снятия его после формирования изделия непосредственно перед напылением покрытия. Техническим результатом изобретения является увеличение адгезионной прочности, сокращение длительности и упрощение технологического процесса, обеспечение безвредных условий труда и снижение затрат на изготовление изделий.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области авиакосмической техники, в частности к производству слоистых изделий из композиционных материалов, и может быть использовано при разработке и изготовлении изделий в радиопромышленности, авиакосмической технике.
Известен способ изготовления изделий из углепластика (например, антенных устройств), включающий сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, металлизацию путем напыления на слои армирующего материала пропитанного термореактивным связующим металлического покрытия электродуговым методом в воздушной среде и формование путем отверждения связующего [1].
Однако данный способ неприменим для массовой серийной технологии изготовления изделий, и, кроме того, в некоторых случаях требуется сначала формование изделия, что делает невозможным нанесение покрытия вышеуказанным способом. Например, напыление покрытия на неотвержденный пакет из слоев углеленты, пропитанных термореактивным связующим, может привести к "раздуванию" пакета в стыках частей углеленты в местах переходов поверхности из-за возникновения вихревых воздушных потоков. При укладке на форму слоя армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим с напыленным на него покрытием, состоящим из частей, не всегда удается обеспечить надежный электроконтакт между частями слоя, что неприемлемо для создания радиоотражающего покрытия. Недостатком известного способа также является возможность осмоления покрытия, что снижает коэффициент радиоотражения. Кроме того, внедрение частиц напыляемого металла в слои армирующего материала, приводящее к увеличению адгезионной прочности и износостойкости покрытия, вместе с тем приводит к увеличению массы изделия за счет увеличения толщины покрытия.
Наиболее близким к заявленному способу по технической сущности является способ нанесения металлического покрытия методом электродугового напыления в воздушной среде на изделия из термореактивных пластмасс. При этом для обеспечения прочного сцепления покрытия с основой перед нанесением покрытия производят обдувку поверхности изделия абразивными материалами, например кварцевым песком или мелкозернистым корундом [2].
Эта технология обеспечивает придание поверхности заданной структуры шероховатости, необходимой для прочного сцепления напыляемого материала с поверхностью изделия.
Недостатком данного способа является высокая трудоемкость технологического процесса подготовки поверхности. Применение данного метода приводит к загрязнению рабочего участка используемыми материалами (песком, мелкозернистым корундом). Кроме того, после окончания процесса обработки необходимо произвести контроль подготовляемой поверхности и убедиться в однородности ее шероховатости, что увеличивает длительность технологического процесса. Также время между обработкой и нанесением покрытия должно быть по возможности минимальным, т. к. шероховатая основа, имея развитую поверхность, является активной. С увеличением этого промежутка времени ухудшается сцепление покрытия с основой. При такой обработке необходимо также обращать внимание, чтобы сжатый воздух не содержал влагу и особенно масло, так как присутствие в воздухе этих компонентов не обеспечивает надежной прочности сцепления покрытия. Кроме того, использование известного метода неудобно при массовом серийном изготовлении изделий сложных геометрических форм. Адгезионная прочность покрытия, полученного данным способом, как показала практика, недостаточна для изделий космического базирования (например, спутниковых антенн), эксплуатируемых в условиях большого перепада температур, что приводит к отслоению покрытия.
Задача предлагаемого изобретения - увеличение адгезионной прочности покрытия, сокращение длительности и упрощение технологического процесса, обеспечение безвредных условий труда, а также снижение затрат на изготовление изделия.
Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из композиционных материалов, включающем сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, формование изделия отверждением связующего и нанесение на рабочую поверхность изделия металлического покрытия путем электродугового плазменного напыления в воздушной среде - подготовка поверхности изделия под нанесение покрытия производится путем введения в пакет из слоев армирующего материала технологического слоя из фильтровальной ткани, уложенного на рабочую поверхность изделия, и снятия его после формования изделия непосредственно перед напылением покрытия.
Описание технологии изготовления образца, значение отдельных параметров будут приведены ниже. Здесь лишь отметим, что изготовление образцов заявляемым способом в сравнении с прототипом отличается технологической простотой. Кроме того, этот способ позволяет получать образцы любых габаритов и с любой сложностью геометрической формы изделия с повышенной адгезионной прочностью покрытия.
Пример: Изготовление из углепластика изделия типа "Пластина со сложной геометрической формой поверхности с требуемой шероховатостью под нанесение металлического покрытия" заявляемым способом.
Сборку пакета осуществляют путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного связующим.
В качестве материала применена углеродная лента ЛУ-П/0,1 ГОСТ 28006-88, ткань фильтровальная 3 ГОСТ 15978-93 (технологический слой).
Применяемое связующее - ФФЭ-70 ОСТ 92-0957-74, объемная доля которого в углепластике составляла 42%.
Изготовление изделия осуществляется в следующей последовательности.
На рабочей поверхности формы с нанесенной на нее и термообработанной смазкой К-21 ТУ 6-02-909-79 собирают пакет, состоящий из слоя ткани фильтровальной, восьми слоев углеленты, пропитанных связующим и сборных по схеме армирования 0', 90', 0', 90', 90', 0', 90', 0'.
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 /термошкафе/ по следующему режиму:
- создают давление под вакуумным мешком (0,8÷0,95) кгс/см2;
- принимают температуру в печи до (150±5)oC в течение 4 ч;
- выдерживают изделие при температуре (150±5)oC в течение 1ч;
- поднимают температуру в печи до (160±5)oC со скоростью не более 0,3oС/мин;
- выдерживают изделие при температуре (160±5)oC в течение 2 ч;
- охлаждают изделие в печи со скоростью не более 2oС/мин.
- создают давление под вакуумным мешком (0,8÷0,95) кгс/см2;
- принимают температуру в печи до (150±5)oC в течение 4 ч;
- выдерживают изделие при температуре (150±5)oC в течение 1ч;
- поднимают температуру в печи до (160±5)oC со скоростью не более 0,3oС/мин;
- выдерживают изделие при температуре (160±5)oC в течение 2 ч;
- охлаждают изделие в печи со скоростью не более 2oС/мин.
После формования с рабочей стороны пластины удаляют слой фильтровальной ткани (технологический слой), тем самым подготавливая пластину к нанесению покрытия.
Затем на рабочую поверхность пластины напыляют слой алюминия при помощи установки электродугового напыления ARC SPREY 8830. Напыленное покрытие подвергается обработке (шлифовка, полировка) в соответствии с требованиями по шероховатости рабочей поверхности.
Изготовленные предлагаемым способом изделия отличаются повышенной адгезионной прочностью покрытия (>90 кгс/см2).
Заявляемый способ позволяет изготавливать изделия с заранее подготовленной поверхностью под нанесение покрытия, так как тиснение, оставляемое на поверхности после снятия ткани фильтровальной, образует однородную развитую шероховатую поверхность, которая повышает механическое сцепление наносимого покрытия с основой, то есть с увеличением шероховатости и однородности основы повышается адгезионная прочность покрытия.
В предлагаемом в заявке способе не требуется предварительной подготовки поверхности, а наличие требуемой шероховатости обеспечивается тиснением ткани фильтровальной после ее снятия. Снятие ткани фильтровальной не представляет особых трудностей и не требует больших затрат времени.
Развитая шероховатая структура поверхности способствует повышению прочности сцепления напыленного покрытия с основой, вместе с тем не ухудшает шероховатости покрытия, так как толщина покрытия, получаемого методом электродугового (плазменного) напыления 0,12-0,15 мм, превышает величину рельефа рабочей поверхности (отпечатка структуры фильтровальной ткани), а при высоких требованиях к шероховатости рабочей поверхности изделия производится шлифование и полирование напыленного покрытия.
Кроме того, учитывая, что толщина технологического слоя (ткани фильтровальной) соответствует толщине покрытия, наносимого методом электродугового (плазменного) напыления, при изготовлении изделий с высокими точностными требованиями к геометрическим параметрам рабочей поверхности возможно использование форм, предназначенных для изготовления изделий с металлизацией рабочей поверхности путем нанесения тонкопленочного покрытия (например, термовакуумного, ионно-плазменного напыления или гальванической металлизации) без дополнительной доработки формы, то есть появляется возможность перехода на более экономичный и простой способ металлизации изделия без дополнительных затрат.
При подготовке поверхности изделий пескоструйной обработкой не достигается однородность шероховатости поверхности, что приводит к повышенному расходу напыляемого материала за счет низкого коэффициента осаждения материала покрытия на поверхность изделия, кроме того, нанесение покрытия необходимо производить сразу после подготовки поверхности.
Подготовка поверхности, производимая заявляемым способом, дает возможность наносить покрытие в любое время после снятия ткани фильтровальной, причем приформованная фильтровальная ткань до снятия предохраняет рабочую поверхность от попадания грязи, масла, воды.
Кроме того, используемая при изготовлении изделий ткань фильтровальная впитывает в себя часть выделяемого при формовании связующего, благодаря чему на кромках сформованных изделий отсутствуют наплывы связующего, что также исключают дополнительную зачистку шлифовальной шкуркой кромок изделия. Это позволяет исключить образование вредной для организма угольной пыли на рабочих участках и позволяет сократить длительность технологического процесса изготовления изделия.
Заявленный способ позволяет изготавливать изделия сложных геометрических форм и больших габаритов.
Способ экономичен по сравнению с известными, так как одна из самых основных операций - предварительная подготовка поверхности к нанесению покрытия - предельно упрощена. Себестоимость изделий, изготовленных указанным способом, ниже известных, так как не требуется приобретение пескоструйной установки, снижается расход материала наносимого покрытия, уменьшается трудоемкость изготовления изделия. Габариты изготавливаемого изделия определяются только величиной печи полимеризации (автоклава, термошкафа), но при этом, сравнивая 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. Патент на изобретение RU 2166432 C2, B 32 B 15/14, 2001 г. - аналог.
1. Патент на изобретение RU 2166432 C2, B 32 B 15/14, 2001 г. - аналог.
2. Хасуй А. Техника напыления. Пер с японского. - М.: Машиностроение, 1975, с. 38-49, 278-279 - прототип.
Claims (1)
- Способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, формование изделия отверждением связующего и нанесение на рабочую поверхность изделия металлического покрытия путем электродугового плазменного напыления в воздушной среде, отличающийся тем, что подготовка поверхности изделия под нанесение покрытия производится путем введения в пакет из слоев армирующего материала технологического слоя из фильтровальной ткани, уложенного на рабочую поверхность изделия, и снятия его после формирования изделия непосредственно перед напылением покрытия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121118A RU2201871C1 (ru) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121118A RU2201871C1 (ru) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2201871C1 true RU2201871C1 (ru) | 2003-04-10 |
Family
ID=20252142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001121118A RU2201871C1 (ru) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201871C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600057C1 (ru) * | 2015-07-01 | 2016-10-20 | Наби Магомедаминович Абдулов | Способ контактного формирования изделия из композиционного материала |
| 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 |
| RU2787625C1 (ru) * | 2022-05-20 | 2023-01-11 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Способ изготовления формующей оснастки в виде комплекта единичных тонкостенных цулаг из полимерных композиционных материалов |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU2162033C2 (ru) * | 1999-03-24 | 2001-01-20 | Симонов Владимир Федорович | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
| RU2166432C2 (ru) * | 1999-03-24 | 2001-05-10 | Симонов Владимир Федорович | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
-
2001
- 2001-07-26 RU RU2001121118A patent/RU2201871C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU2162033C2 (ru) * | 1999-03-24 | 2001-01-20 | Симонов Владимир Федорович | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
| RU2166432C2 (ru) * | 1999-03-24 | 2001-05-10 | Симонов Владимир Федорович | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600057C1 (ru) * | 2015-07-01 | 2016-10-20 | Наби Магомедаминович Абдулов | Способ контактного формирования изделия из композиционного материала |
| 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 |
| RU2787625C1 (ru) * | 2022-05-20 | 2023-01-11 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Способ изготовления формующей оснастки в виде комплекта единичных тонкостенных цулаг из полимерных композиционных материалов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2954423B2 (ja) | 繊維強化プラスチック本体の被覆方法 | |
| US4908046A (en) | Multilayer abrading tool and process | |
| US5022895A (en) | Multilayer abrading tool and process | |
| CA2100724C (en) | Method of forming coatings by plasma spraying magnetic- cermet dielectric composite particles | |
| JPH10504495A (ja) | ダイアモンド状コーティング層を有する研磨物品およびその方法 | |
| NZ501453A (en) | Structured abrasives having a patterned abrasive grit/curable resin binder composite deposited on a substrate coated with functional powders | |
| AU2008337558A1 (en) | Method for producing highly mechanically demanded pieces and specially tools from low cost ceramics or polymers | |
| CN108025421A (zh) | 具有磨料团聚体的研磨旋转工具 | |
| US6479104B1 (en) | Cementitious ceramic surface having controllable reflectance and texture | |
| GB2143462A (en) | Method for bonding mouldings to sheets or shapes | |
| EP3285935B1 (en) | Method of producing thermally protected composite | |
| RU2201871C1 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционных материалов | |
| US5211991A (en) | Method of plasma spraying magnetic-cermet dielectric coatings | |
| CN100484360C (zh) | 用于生产浸渍复合材料的方法 | |
| JP4212669B2 (ja) | 積層体及びその製造方法 | |
| US20180169909A1 (en) | Method of Making a Reinforced Friction Material | |
| RU2185965C1 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционных материалов | |
| CN1091688A (zh) | 磨削工具及其制造方法 | |
| RU2166432C2 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционных материалов | |
| CA1162467A (en) | Wear resistant composites | |
| RU2162033C2 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционных материалов | |
| JPH10226035A (ja) | フィルム移着金属化方法 | |
| EP0975436B1 (en) | Method for coating | |
| JPH01178442A (ja) | 繊維強化熱硬化性樹脂成形品の接着方法 | |
| JPH02167670A (ja) | 砥石の製造方法 |