6.2. Изготовление панелей с усиленными пенопластовыми слоями
При всех своих достоинствах заполнитель из пенопласта, имея достаточно высокую плотность, обладает низкой сдвиговой прочностью и прочностью на растяжение, т.е. разрушение происходит чаще не по клеевому слою, соединяющему обшивку с заполнителем, а по самому заполнителю. Поэтому естественным является стремление конструкторов усилить его более прочными элементами.
Усиленные конструкции, по существу, являются комбинированными на основе пенопласта и какой-либо другой структуры. Наиболее распространенными приемами усиления являются:
– прошивка пенопластового блока жгутами;
– установка цилиндрических вставок;
– использование трубчатых элементов, лежащих в плоскости обшивок.
Усиление пенопласта стекложгутами
На рис.6.2, а изображена панель, состоящая из внешних обшивок 1, 2; внутренних обшивок 3, 4 и пенопластового заполнителя 5, прошитого жгутами 6. Достоинством такой конструкции является высокая прочность соединения обшивок с заполнителем на отрыв. Процесс изготовления панели включает следующие операции (рис.6.2, б):
– установку на пенопластовый блок 5 внутренних слоев обшивки в полуотформованном состоянии;
– прошивку такого пакета жгутами;
– установку пакетов препрега, образующих внешние обшивки, вместе с прошитым блоком между плитами пресса 7;
– формование при заданных температуре и давлении.
При изготовлении по такой схеме внешние и внутренние обшивки образуют монолитные листы из ПКМ.
На рис.6.2, в показана многослойная панель, армированная для увеличения жесткости стекложгутами (стержнями).
Рис. 6.2. Усиление пенопластового блока жгутами: а – панель; б - последовательность изготовления панели; в – панель с пенопластом, армированная стекложгутами
Изготовление такой конструкции заключается в обвивке брусков пенопласта 2 стекложгутами 3; укладке брусков между слоями препрега 1 и формовании.
Усиление цилиндричекими вставками
Изготовление панели, усиленной цилиндрическими вставками, показано на рис.6.3. Содержание техпроцесса следующее: на пенопластовый блок 2 с отверстиями (рис.6.3, б) укладываются ленты препрега 4, затем вставляются цилиндрические пробки 3, после чего заполнитель соединяется с обшивками 1.
Заполнитель с цилиндрическими вставками позволяет изготавливать панели криволинейной формы (рис.6.3, в), для чего в пенопластовом блоке 2 и цилиндрических пробках 3 делаются пазы, позволяющие изогнуть заполнитель на нужную кривизну без разрушения.
На рис. 6.4. показана последовательность изготовления панели с облегченным заполнителем, который состоит из цилиндрических трубчатых пенопласто вых элементов 1, 2, связанных между собой стеклопластиковыми лентами 3. Данный заполнитель может быть использован при изготовлении панелей двойной кривизны. Для этой цели ленты стеклопластика 3 имеют компенсирующую складку. Ее образуют на этапе формования с помощью полусферических выступов 4.
Усиление трубчатыми элементами
Панель с усилениями трубчатого типа изображена на рис.6.5.
Процесс ее производства содержит следующие операции:
– на первом этапе из пенопласта изготавливаются бруски прямоугольного сечения 2;
– в прямоугольные поперечные пазы брусков укладываются листы препрега 5, а сверху поперечные бруски 6;
– бруски 2 вместе с поперечными усилениями обматываются препрегом 3;
– заполнитель укладывается между листами обшивки 1 и соединяется с ней.
При оценке технологических качеств заполнителя следует иметь в виду три критерия:
– трудоемкость изготовления панелей одинарной и двойной кривизны;
– возможность изготовления панелей переменной толщины;
– возможность обеспечения большой площади контакта между заполнителем и обшивкой с целью увеличения прочности.
Рис. 6.3. Усилие пенопластового блока цилиндрическими вставками: а – панель; б - последовательность изготовления плоской панели; в – изготовление криволинейной панели
Рис. 6.4. Схема получения панели с облегченным пенопластовым заполнителем: а – панель; б, в – последовательность изготовления; г – придание заполнителю кривизны
Рис. 6.5. Последовательность изготовления панели, усиленной трубчатыми элементами:
а – панель; б, в, г – последовательность изготовления
С этих позиций пенопласт является самым технологичным заполнителем, т.к. механической обработкой или вспениванием в форме ему может быть придана любая геометрия, включая поверхность двойной кривизны и переменной толщины. Естественным путем обеспечивается также большая поверхность контакта с обшивкой.
Пенопласт используется при изготовлении рулевых поверхностей и органов механизации в самолетах и особенно широко в малоразмерной авиации: спортивные модели, планеры, легкие самолеты.
Пенопласт удобен также для изготовления технологической оснастки, в частности, эталонов поверхностей агрегатов и узлов, с которых потом методом слепка изготавливаются оправки и матрицы для формования.