МНОГОСЛОЙНАЯ ПАНЕЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
MULTI-LAYER PANEL AND METHOD FOR ITS PRODUCTION

Изобретение относится к технологиям производства легких объемных заполнителей из листовых материалов и может быть использовано в производстве многослойных панелей, применяемых в летательных аппаратах, строительстве и других отраслях промышленности.
Прочность многослойных панелей существенно зависит от площади соединения заполнителя с обшивками, и естественным является поиск способов повышения площади контактных поверхностей заполнителя и обшивок многослойных панелей.
Известна трехслойная панель, содержащая наружные обшивки, соединенные со слоем заполнителя, полученного путем изгиба листовой заготовки по намеченным на развертке зигзагообразным линиям выступов и впадин (авторское свидетельство СССР №1785154, Способ изготовления трехслойной панели криволинейной формы с зигзагообразным гофрированным заполнителем. - МПК В23К 20/00. - Бюл. №28, 30.07.93).
Недостатком данной панели являются низкая прочность и надежность соединения заполнителя с обшивками ввиду малой площади контакта.
Известна многослойная панель, содержащая обшивки, соединенные с помощью клеевого материала с размещенным между ними гофрированным заполнителем зигзагообразной структуры с чередующимися выступами и впадинами, у которого по зигзагообразным линиям выступов и впадин выполнена строчная перфорация с возможностью проникновения в отверстия клеящего материала в процессе сборки заполнителя с обшивками (патент на изобретение РФ №2265552. Многослойная панель. - В64С 3/26. - Бюл. 34, 10.12.05).
Недостатком данной панели является потребная высокая точность изготовления заполнителя для обеспечения полного контакта перфорированных граней заполнителя с обшивками.
В качестве прототипа выбрана многослойная панель, содержащая обшивки и размещенный между ними гофрированный заполнитель зигзагообразной структуры с чередующимися выступами и впадинами, содержащими проходящие вдоль них канавки треугольной формы, заполненные композиционным материалом с адгезионными свойствами (Авторское свидетельство РФ №SU 1646196 А1. Многослойная панель. - МКИ: 6 В64С 3/26. - Бюл.№36, 27.12.96).
Недостатком данной панели является сложность конфигурации гофра в его поперечном сечении, что требует при изготовлении заполнителя наличия конструктивно сложной и дорогостоящей формообразующей оснастки. Кроме того, технологические трудности делают практически невозможным получение канавок на выступах и впадинах гофра при относительно малой его высоте. Наличие в конфигурации гофра дополнительной складки без опоры впадины канавки на обшивку уменьшают жесткость заполнителя в плоскости панели и снижают его точность по высоте, что отрицательно сказывается на качестве панели.
Известен способ изготовления многослойной панели с зигзагообразным гофрированным заполнителем, включающий раздельное формообразование наружных обшивок и слоя заполнителя и их последующее соединение, при этом в листовой заготовке слоя заполнителя в местах пересечения зигзагообразных линий выполняют отверстия (патент на изобретение РФ №2259254. Способ изготовления многослойной панели с зигзагообразным гофрированным заполнителем. - МПК7 B21D 47/04. - Бюл. 24, 27.08.2005).
Недостатком данного способа является то, что получение заполнителя по данному способу не влияет на прочностные свойства панели, а только улучшает технологичность изготовления заполнителя.
Известен способ изготовления многослойной панели с зигзагообразным гофрированным заполнителем, принятый за прототип, включающий раздельное формообразование слоя заполнителя и наружных обшивок, при котором заполнитель получают путем изгиба листовой заготовки по намеченным на развертке зигзагообразным линиям выступов и впадин (Авторское свидетельство СССР №1785154. Способ изготовления многослойной панели криволинейной формы с зигзагообразным гофрированным заполнителем. - МКИ В23К 20/00. - Бюл.28, 30.07.93).
Недостатком известного способа является то, что при формообразовании гофрированного заполнителя в узловых точках, где сходятся по меньшей мере четыре грани складчатой конструкции, происходит подъем материала вследствие наличия некоторого радиуса по линиям изгиба. Это приводит к тому, что при сборке панели контакт заполнителя с обшивками происходит только в узловых зонах, а не по линиям выступов и впадин и носит лишь точечный характер, что снижает прочность панели.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение прочности соединения складчатого заполнителя с обшивками.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является повышение механических характеристик панели, таких как прочность на сдвиг заполнителя в ортогональных направлениях, изгиб панели и отрыв обшивки.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной трехслойной панели, содержащей обшивки и размещенный между ними зигзагообразный заполнитель гофрированной формы с чередующимися выступами и впадинами, согласно изобретению на вершинах каждого выступа и впадины зигзагообразного гофрированного заполнителя выполнены лыски длиной 0,8-0,9 длины ребра стыка боковых граней заполнителя с образованием щели между ними.
Указанный технический результат достигается так же за счет того, что в способе изготовления многослойной панели, заключающемся в раздельном изготовлении обшивок и заполнителя с их последующим соединением, формуют складчатую структуру заполнителя, состоящую из зигзагообразного гофра, ребра которого по зигзагообразным линиям выполняют с возможностью наклона относительно плоскости контакта с обшивками, сжимают блок заполнителя с боковых сторон до предельно сжатого состояния граней и удаляют, например, шлифованием, до заданной высоты образовавшиеся наклонные уступы с образованием щели между боковыми гранями и перемычками в нижней части ребра, которые удерживают заполнитель в целостности, причем соединение ведут по образовавшимся в результате шлифования образовавшимся раздвоенным ребрам.
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
На фиг.1 показан общий вид многослойной панели со складчатым заполнителем, на фиг.2 - увеличенный элемент А фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б по фиг.2, на фиг.4 - сечение В-В по фиг.2, на фиг.5 - сечение Г-Г по фиг.2, на фиг.6 - промежуточное состояние блока заполнителя в сжатом состоянии, на фиг.7 - окончательное состояние блока заполнителя в сжатом состоянии.
На фиг.1-7 цифрами обозначены следующие позиции: 1 - обшивки панели, 2 - складчатый заполнитель, 3 - лыски, 4 - ребра стыка боковых граней заполнителя, 5 - боковые грани заполнителя, 6 - щель между боковыми гранями, 7- перемычки между боковыми гранями заполнителя.
Многослойная панель (фиг.1) содержит обшивки 1 и складчатый заполнитель 2 с зигзагообразной формой гофров в виде чередующихся выступов и впадин. В плоскости контакта заполнителя и обшивок (фиг.2) на вершинах каждого выступа и впадины зигзагообразного гофрированного заполнителя выполнены лыски 3 длиной 0,8-0,9 длины ребра 4 стыка боковых граней 5 заполнителя с образованием щели 6 между ними и перемычками 7 в нижней части ребер 4. При этом увеличивается площадь контакта заполнителя с обшивками за счет раздвоения ребер 4 стыка боковых граней 5 заполнителя 2 (фиг.3-5). Диапазон 0,8-0,9 - это оптимальные размеры, обеспечивающие с одной стороны 0,8 - большую площадь склеивания, т.е. контакта, с другой стороны, 0,9 - обеспечивает целостность структуры.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
1 - изготавливают наружную и внутреннюю обшивки 1 панели;
2 - формуют складчатый заполнитель 2, состоящий из зигзагообразного гофра, ребра 4 которого по зигзагообразным линиям имеют наклон относительно плоскости контакта с обшивками 1;
3 - сжимают блок заполнителя 2 с боковых сторон до предельно сжатого состояния граней 5;
З
4 - удаляют одним из известных приемов, например шлифованием или фрезеровкой, образовавшиеся наклонные уступы с образованием щели 6 между боковыми гранями 5 и перемычками 7 в нижней части ребра, которые удерживают заполнитель в целостности до заданной высоты заполнителя Н;
5 - полученный складчатый заполнитель 2 соединяют с наружной и внутренней обшивками 1 с помощью клеевой композиции по образовавшимся раздвоенным ребрам.
Описанная многослойная панель и способ ее изготовления могут быть использованы в промышленном производстве авиационных многослойных панелей. А способ в отдельности может быть применен также для устранения дефекта производства складчатого заполнителя при износе или некачественной настройке формообразующего оборудования, что приводит к появлению уступов по плоскостям соединения заполнителя с обшивками.