Автоклавное или вакуумное формование конструктивных элементов из композитных материалов

Препрег или многослойный пакет из препрега на основе углеродных волокон или тканей выкладывают на форму, вместе с ней помещают в вакуумный мешок и снижают в нем давление. Метод, при котором отверждение проводят, создавая градиент давления по отношению к атмосферному, называют формованием с помощью вакуумного мешка. Так как нередко избыточное внешнее давление создают с помощью автоклава, то этот метод также называют автоклавным формованием. Первоначально он использовался для склеивания деталей самолетов.

Процесс собственно автоклавного формования состоит из следующих основных этапов:

1) на форму накладывают необходимое число слоев препрега;

2) при повышенном давлении и температуре в автоклаве проводят отверждение;

3) осуществляют отделку (зачистку) отвержденных изделий.

Примечание. Чаще всего при отверждении изделий в автоклаве дополнительно используется и вакуумный мешок.

При применении данного метода необходимо отметить следующие положительные особенности характерные для метода автоклавного формования:

1) получения изделий равномерной толщины;

2) возможность формования крупногабаритных изделий;

3) получение требуемой шероховатости поверхности изделий;

4) при использовании вакуумного мешка получаются высококачественные изделия с низкой пористостью.

Глава 6.4. Применение композитов в конструкциях самолётов, вертолётов и двигателей.

6.4.1. Концепция «интегральное качество» при конструировании.

Авиационная техника базируется на использовании новейших научно­технических достижений во всех современных областях знаний, являясь по существу катализатором научно-технического прогресса как в области фундаментальных наук (аэродинамика и газодинамика, механика, физика твердого тела и т.д.) так и в области прикладных исследований (материаловедение, приборостроение, электроника, авионика и т.д.) Современные самолеты и вертолеты проектируются и производятся с учетом особых требований к безопасности полетов и чрезвычайно жестких условий эксплуатации: многократно повторяемых пиковых нагрузок, форсированных режимов полетов во всепогодных и всеклиматических условиях, резких перепадов температур, аэродинамического характера внешних силовых воздействий. Для современной гражданской авиации (магистральные гражданские и транспортные самолеты, самолеты для местных воздушных линий, многофункциональные вертолеты и др.) чрезвычайно важное значение имеют увеличение их ресурса, снижение воздействия авиации на окружающую среду, комфортность, а также минимизация размеров агрегатов. Решение этих задач возможно благодаря новому подходу к выбору конструкционных и функциональных материалов, основанному на понятии интегрированного качества авиационных материалов. Интегрированное качество авиационных материалов определяется параметрами, объединенными в несколько групп. Среди них важнейшими являются: весовая эффективность, технологичность (включая эксплуатационную), экономичность, ремонто и контролепригодность, а также и ряд других. Весовая эффективность определяется преимущественно характеристиками прочности, удельной прочности.

Оценить ресурс и долговечность ЛА позволяют характеристики надежности материала, такие как: выносливость и сопротивление малоцикловой усталости, скорость роста трещины усталости, статическая и циклическая трещиностойкость, сопротивление коррозионному растрескиванию, коррозии под воздействием напряжений, расслаивающей коррозии и другим видам коррозии, совместимость с другими материалами, противодействие " эффекту Ребиндера" (адсорбционное понижение прочности, изменение механических свойств твёрдых тел вследствие физико­химических процессов, вызывающих уменьшение поверхностной, межфазной энергии тела; проявляется в снижении прочности и возникновении хрупкости, уменьшении долговечности; эффект открыт П. А. Ребиндером в 1928 г.). Надежность конструкций во многим определяется сопротивлением металла распространению уже имеющейся трещины (вязкостью разрушения), а не только ее зарождению.