IMPROVING THE QUALITY OF MANUFACTURING PARTS FROM METAL-POLYMER COMPOSITE MATERIALS
Authors: Максименков В.И. , Молод М.В. , Гребенников Д.С. 
Published: February 2023

Рассмотрены вопросы применения композиционных материалов в отечественных и зарубежных самолётах. Показаны их преимущества, обеспечивающие решение вопросов по снижению веса и повышению прочности деталей, узлов, агрегатов и в целом изделия. В то же время отмечены недостатки, связанные с низкой ударной стойкостью, что снижает эффективность их применения в высоконагруженных зонах планера. Одно из направлений решения данного вопроса - это применение в конструкциях металлополимерных композиционных материалов (МПКМ). Сформулированы цель и задачи исследования. Приведены варианты изготовления МПКМ, которые представляют собой сочетание алюминиевых заготовок и ПКМ. Учитывая, что ПКМ имеет низкую пластичность - 1-2 %, то рассмотрен процесс раздельного деформирования алюминиевого листа и ПКМ. Формообразование алюминиевого листа осуществляли методом обтяжки. Применяемый обтяжной пуансон изготовляли из алюминиевого сплава методом литья, который после обработки обеспечивал процесс формообразования листа на заданную кривизну с последующим его использованием для выкладки и термостатирования в автоклаве. Одна из важных решаемых задач - это обеспечение равномерности деформаций и обеспечение стабильных свойств в полученной заготовке при обтяжке. Это достигается за счёт снижения трения на поверхности пуансона с использованием решения, приведенного в патенте №2459680. Проведен анализ формообразования образцов из ПКМ. Разработан технологический процесс изготовления деталей из МПКМ, который включает все этапы: от получения заготовки до процесса обтяжки, последующей выкладки, термостатирования и контроля готовой детали. Приведены результаты испытания на растяжение образцов из МПКМ - алюминиевого - Д16чАТ, из ПКМ и МПКМ, которые показали прочностные и пластические характеристики испытуемых материалов. Проведен весовой расчёт составляющих элементов МПКМ, который выявил весовую эффективность разработанной конструкции МПКМ по сравнению с Д16чАТ. Выявлено повышение прочности обшивки из МПКМ и снижение веса больше чем на 20%. Применение данной технологии изготовления МПКМ позволяет обеспечить повышение качества получаемых деталей требуемой точности

The article discusses the use of composite materials in domestic and foreign aircrafts. We show their advantages, providing solutions to issues of weight reduction and increasing the strength of parts, assemblies, aggregates and the whole product. At the same time, we note disadvantages associated with low impact resistance, which reduces the effectiveness of their use in highly loaded airframe zones. One of the ways to solve this issue is the use of metal-polymer composite materials (MPCM) in structures. We formulated the purpose and objectives of the study and gave manufacturing options of MPCM, which is a combination of aluminum blanks and PCM. Considering that the PCM has a low plasticity-1-2%, we considered the process of separate deformation of aluminum sheet and PCM. The shaping of the aluminum sheet was carried out by the method of skinning. The applied tight punch was made of aluminum alloy by casting, which, after processing, ensured the process of forming the sheet to a given curvature, followed by its use for laying out and temperature control in an autoclave. One of the important tasks to be solved is to ensure uniformity of deformations and ensure stable properties in the resulting workpiece during fitting. This is achieved by reducing friction on the surface of the punch using the solution given in Patent No. 2459680. We analyzed the formation of samples from PCM and developed the technological process of manufacturing parts from MPCM, which includes all stages from obtaining the workpiece, to the process of fitting, subsequent laying out, temperature control and control of the finished part. Here we present the results of tensile testing of samples from MPCM - aluminum - D16CHAT, from PCM and MPCM, which tested the strength and plastic characteristics of the tested materials. We carried out a weight calculation of the components of the MPCM, which revealed the weight efficiency of the developed MPCM design compared to SD16CHAT. We revealed an increase in the strength of the MPCM cladding and a weight reduction of more than 20%. The use of this MPCM manufacturing technology allows us to ensure an increase in the quality of the parts obtained with the required accuracy.