СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ СОТОВОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ С ОБШИВКАМИ Российский патент 2010 года по МПК B29C65/48 C09J5/00 

Изобретение относится к технологии изготовления многослойных конструкций, а именно к способам соединения обшивок с сотовым заполнителем в трехслойных панелях, и может найти применение в авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения.

Известен способ изготовления трехслойной панели с сотовым заполнителем, заключающийся в том, что сотовый заполнитель заполняется пенополиуретановой композицией, содержащей ориентированные упругие волокна из неэлектропроводного ворса. После полимеризации сотовый пакет механически обрабатывают, оставляя технологический припуск, который разрыхляют механически и растворяют органическим растворителем, освобождая упругий ворс. Затем к этому сотовому пакету приклеивают обшивки, обеспечивая таким образом прочное соединение пакета с обшивками (патент РФ №2220849).

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость и сложность в применении.

Известен способ приклейки к сотовому заполнителю обшивок с использованием предварительно уложенного на сотовый заполнитель вспенивающегося клеевого слоя (WO 2006080835).

Недостатком известного способа является невысокая прочность соединения обшивок с сотовым заполнителем, т.к. образующиеся галтели из вспененного клея обладают невысокой прочностью.

Известен способ приклейки обшивок к сотовому заполнителю, при котором на сотовый заполнитель наносят валками клейкую массу, вдавливая ее в сотовый заполнитель на небольшую глубину(патент Японии №9254284).

Недостатком этого способа является низкая прочность соединения верхней обшивки с сотовым заполнителем, что объясняется тем, что при нагреве с верхней части сотового заполнителя будет стекать разогретый клей, не образуя с верхней обшивкой соединения.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению, принятому за прототип, является способ соединения сотового заполнителя с обшивками, включающий нанесение клеевой композиции на торцы сотового заполнителя для образования наплывов, отверждение наплывов, последующее нанесение на торцы сотового заполнителя той же клеевой композиции, сборку обшивок и сотового заполнителя и склеивания их при повышенной температуре. При этом склеивание сотового заполнителя и обшивок осуществляют под действием постоянного магнитного поля напряженностью 1200-1350 Э. С целью снижения массы конструкции в клеевую композицию добавляют 30-35 мас.ч. легкого пустотелого заполнителя (авт. св. СССР №1270014).

Недостатком способа-прототипа является недостаточно высокая прочность соединения обшивок с торцами сотового заполнителя, т.к. связующее и (или) заполнитель в связующем в очень слабой степени подвержены воздействию магнитного поля, что приводит к недостаточно высокой прочности склеивания обшивок с торцами сотового заполнителя.

Технической задачей изобретения является создание способа, позволяющего повысить прочность соединения обшивок с сотовым заполнителем, что обеспечивает надежность конструкции трехслойной панели.

Для решения поставленной задачи предложен способ соединения сотового заполнителя с обшивками, включающий нанесение клеевой композиции на торцы сотового заполнителя, сборку обшивок и сотового заполнителя и соединение их при повышенной температуре под воздействием постоянного магнитного поля, отличающийся тем, что перед нанесением клеевой композиции в ее состав вводят ферромагнитный порошок в количестве 5-10% от массы клеевой композиции, а величина постоянного магнитного поля составляет 300-500 Э.

Предлагаемый способ соединения основан на том, что в ферромагнитном порошке, находящемся в магнитном поле, образуется собственное магнитное поле с противоположной полярностью. Действие внешнего магнитного поля на ферромагнитный порошок приводит к тому, что он притягивается к источнику магнитного поля, в котором он находится. При этом частицы ферромагнитного порошка увлекают с собой и клеевую композицию, которая в свою очередь образует клеевой шов, посредством которого приклеивается обшивка к сотовому заполнителю. Клеевой шов зависит от количества внесенного в клеевую композицию ферромагнитного порошка и величины магнитного поля и легко регулируется изменением соотношения количества внесенного в клеевую композицию ферромагнитного порошка и величины магнитного поля.

Выбранные параметры - количество внесенного в клеевую композицию ферромагнитного порошка (5-10 мас.%) и величины магнитного поля (300-500 Э) определялись эмпирическим путем, исходя из достижения наибольшей прочности склеиваемого соединения.

Примеры осуществления способа

Пример 1. Обшивки, изготовленные из 5 слоев стеклоткани Т-10 (ТУ 6-48-118-95), приклеивали к сотовому заполнителю, изготовленному из стеклоткани марки Т-24(II), (ТУ РБ 5780349-026), клея БФ-2 (ГОСТ 12172) и бакелитового лака ЛБС-1(ГОСТ 901). Сторона ячейки сотового заполнителя составляла 4,2 мм, высота 10 мм.

Клеевая композиция имела следующий состав, мас.ч.: смола ЭД 20-100 ч, дибутилфталат 20 ч, ПЭПА - 10 ч.

В клеевую композицию добавляли ферромагнитный порошок, полученный из стали СТ-3 (ГОСТ 380-94), в количестве 5-10 мас.%. Затем клеевую композицию с добавленным ферромагнитным порошком перемешивали до получения однородной композиции и валиком наносили на торцы сотового заполнителя, производили сборку сотового заполнителя с обшивками. Затем собранный с обшивками сотовый заполнитель обрабатывали магнитным полем в пределах 300-500 Э.

После проведения процесса соединения при температуре ~ 80°C из полученной 3-слойной панели вырезались образцы диаметром 60 мм для проведения испытаний на отрыв.

Испытания на отрыв проводили по ОСТ 90069-72 «Клеи. Метод определения прочности при отрыве клеевого заполнителя с обшивкой».

Пример 2 - по способу-прототипу.

Применяемые материалы, в том числе и состав клеевой композиции использовали те же, что и в примере 1 (кроме добавления ферромагнитного порошка), а параметры изготовления использовали, указанные в способе-прототипе. Величина магнитного поля, накладываемого на формуемую трехслойную панель составила около 1300 Э. Определенная прочность на отрыв составила ~ 3,9-4,0 МПа, что примерно на 20% меньше, чем по предлагаемому способу.

Результаты испытаний с использованием разных количеств ферромагнитного порошка при разных напряженностях магнитного поля приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предложенный способ соединения сотового заполнителя с обшивками позволяет повысить прочность трехслойных конструкций и соответственно повысить надежность готовых изделий при эксплуатации.

Таблица № образца Содержание ферромагнитного порошка мас.% Напряженность магнитного поля, Э Прочность на отрыв, МПа 1 5 300 5,0 2 7 400 5,2 3 10 500 5,1 4 микросферы 30 1300 3,9

Изобретение относится к способу соединения обшивок с сотовым заполнителем в трехслойных панелях и может найти применение в авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения. Способ включает нанесение клеевой композиции на торцы сотового заполнителя, сборку обшивок и сотового заполнителя и соединение их при повышенной температуре под воздействием постоянного магнитного поля. При этом в клеевую композицию предварительно вводят ферромагнитный порошок в количестве 5-10% от массы нанесенной клеевой композиции, а величина постоянного магнитного поля составляет 300-500 Э. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении прочности соединения, что позволяет повысить надежность готовых изделий при эксплуатации. 1 табл.

Способ соединения сотового заполнителя с обшивками, включающий нанесение клеевой композиции на торцы сотового заполнителя, сборку обшивок и сотового заполнителя и соединение их при повышенной температуре под воздействием постоянного магнитного поля, отличающийся тем, что перед нанесением клеевой композиции в ее состав вводят ферромагнитный порошок в количестве 5-10% от массы клеевой композиции, а величина постоянного магнитного поля составляет 300-500 Э.