СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШЕВРОННОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ С ПЛОЩАДКАМИ КОНТАКТА
METHOD FOR MANUFACTURE OF CHEVRON FILLER WITH CONTACT AREAS

Область техники
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.
Уровень техники
Известен способ изготовления складчатого заполнителя из слоистого композиционного материала. Способ состоит в том, что формируют складчатую конструкцию из слоистого композиционного материала (стеклопластик, органопластик и т.п.). Канавки по зигзагообразным линиям выступов и впадин заполняют на небольшую высоту смесью рубленого стекловолокна или стекломикросферы со связующим и после отверждения связующего гребни сошлифовывают и в результате этого по линиям выступов и впадин образуются плоские площадки (Халиулин В.И. Технологические схемы изготовления многослойных конструкций. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 1999, 168 с. ISBN 5-7579-0295-7, с.99).
Недостатком известного способа является то, что данный способ изготовления заполнителя значительно ухудшает весовые характеристики многослойной панели и нарушает сплошность материала заполнителя. Также увеличивается трудоемкость изготовления за счет ручного труда по нанесению в канавки компаунда и его механической обработки.
Известен способ изготовления складчатого заполнителя, заключающийся в том, что при определенных параметрах разметки по гребням линий выступов и впадин выполняют канавки треугольной формы, заполняют их композицией на основе микросферы и получают плоские площадки под склейку с обшивкой (а.с. №1646196 СССР, МКИ6: B29D 9/00. Многослойная панель / В.И.Халиулин, В.Е.Десятов. №4708093; Заявл. 19.06.89; Опубл. 21.08.91, Бюл. №31).
Недостатками данного способа являются избыточность веса панели и высокая трудоемкость заполнения канавок заполнителя каким-либо компаундом и обеспечение общей плоскости контакта с обшивкой.
В качестве прототипа выбран способ изготовления шевронного заполнителя многослойных панелей, имеющего площадки контакта с плоскими слоями панели (Халиулин В.И. Технологические схемы изготовления многослойных конструкций. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 1999, 168 с. ISBN 5-7579-0295-7, с.100, рис.6.8, б).
Способ включает разметку на плоской заготовке линий сгиба, последующие гибку и складывание заготовки с одновременным образованием при этом шевронных гофров с боковыми гранями в форме параллелограммов, а также образование сложных плоских складок по вершинам и впадинам гофров за счет наложения друг на друга дополнительных наружных и внутренних параллелограммных элементов, заполнение складок клеящим материалом и их фиксацию.
Недостатком данного способа является потребность в сложной оснастке для изгибания и складывания листа заготовки с множеством мелких фрагментов - граней конструкции заполнителя, а также существенные трудности с нанесением клеящего материала и фиксацией складок. Последние операции требуют также сложной дополнительной оснастки. В силу отмеченного, данный способ применим только для изготовления заполнителей с относительно большими размерами его структурных элементов.
Кроме того, из-за технологических трудностей формообразования, плоскую складку приходится выполнять большей площади, чем необходимо для обеспечения требуемой прочности соединения заполнителя с плоскими слоями панели. При этом соответственно увеличивается масса заполнителя и наносимого клеящего материала, что снижает удельные массовые характеристики панели в целом. Последнее особенно важно в производстве многослойных панелей для летательных аппаратов.
Раскрытие изобретения
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение прочности и надежности многослойной панели и улучшение ее удельных массовых характеристик.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является расширение номенклатуры размеров шевронных заполнителей с площадками контакта, снижение трудоемкости их изготовления и улучшение удельных массовых характеристик панелей за счет применения новых технологических приемов.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления шевронного заполнителя многослойных панелей с площадками контакта, включающем разметку линий сгиба на плоской заготовке, образование блока заполнителя с шевронными гофрами с боковыми гранями в форме параллелограммов и площадками контакта по вершинам и впадинам гофров, согласно предложенному техническому решению разметку линий сгиба осуществляют по зигзагообразным линиям с образованием чередующихся пар зигзагообразных полос с расчетным значением разности размеров по их ширине в каждой паре в виде совокупности участков в форме параллелограммов, блок заполнителя с шевронными гофрами с боковыми гранями в форме параллелограммов получают сжатием заготовки с боковых сторон с образованием складчатой структуры ступенчатой формы с клиновидными выступами в узловых зонах зигзагообразных линий выступов и впадин, при этом упомянутое сжатие осуществляют до предельного состояния, определяемого полным взаимным контактом граней гофров с обшивками блока, площадки контакта получают обжимом блока по высоте путем смятия клиновидных выступов с получением плоских площадок переменной ширины по длине стыка зигзагообразных полос в пределах каждой грани, после чего блок заполнителя растягивают до заданного состояния, определяемого номинальным значением высоты блока, при этом клиновидные выступы выполняют высотой, равной разности размеров по ширине зигзагообразных полос, назначаемой из условия получения потребной площади площадки контакта.
Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».
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».
Краткое описание чертежей.
Сущность нового способа поясняется чертежами, где на фиг.1 показана развертка заполнителя, на фиг.2 - промежуточное состояние блока заполнителя (вид сбоку) с точечным контактом узловых зон зигзагообразных линий выступов заполнителя с обшивками, на фиг.3 - общий вид многослойной панели, на фиг.4 - фрагмент складчатого заполнителя с плоскими площадками контакта переменной ширины, на фиг.5 - сечение В-В по фиг.2.
На фиг.1-5 цифрами обозначены следующие позиции: 1 - зигзагообразная линия изгиба, 2, 3 - зигзагообразные полосы разной ширины, 4 - блок заполнителя в промежуточном состоянии, 5 - плоские площадки контакта переменной ширины.
Осуществление изобретения
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
На листовой заготовке размечают линии изгиба 1, образующие зигзагообразные полосы 2 и 3 разной ширины. Величина разности значений ширины полос определяет высоту уступа узловой зоны от номинальной высоты заполнителя, которая в свою очередь определяет потребный размер площади контакта. Далее трансформируют заготовку в рельефное состояние, в котором она принимает вид блока 4 складчатой структуры ступенчатой формы с клиновыми выступами в узловых зонах зигзагообразных линий выступов и впадин заполнителя. Сжимание блока заполнителя с боковых сторон продолжают до достижения им предельно сжатого состояния, определяемого полным взаимным контактом граней. После этого блок обжимают по высоте до получения плоских площадок контакта 5 переменной ширины по всей длине стыка каждой пары полос. Полученный блок растягивают до заданного состояния, определяемого номинальным значением высоты блока.
Промышленная применимость
Использование данного изобретения позволит получать шевронный заполнитель с увеличенной площадью контакта с обшивками многослойной панели, что повысит ее эксплуатационные характеристики, например, прочность на сдвиг, изгиб и отрыв обшивки.