СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ СОТОВОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ С ОБШИВКАМИ
METHOD JOINTING CELLULAR FILLER WITH COVERINGS

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