Wytwarzanie wielowarstwowych struktur kompozytowych metodą autoklawową

• Autorzy: Surowska B. , Bieniaś J.

Warianty tytułu

EN

Multiplies composite structures produced by autoclave process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Materiały kompozytowe i laminatowe wypierają stopniowo inne, tradycyjne materiały stosowane na złożone struktury lotnicze. Obecnie podstawowa technologia to proces autoklawowy polimeryzacji i łączenia warstw prepregów. Proces ten stosowany jest do wszystkich elementów "krytycznych", a więc pracujących w newralgicznych częściach konstrukcji. Do struktur o mniejszym stopniu skomplikowania i niższych wymaganiach wytrzymałościowych oraz do produkcji krótkoseryjnej wdrażane są technologie bezautoklawowe skracające czas wytwarzania, obniżające koszty produkcji, ale dające niższą jakość strukturalną wytworu. Do zalet techniki wytwarzania kompozytów w autoklawie z punktu widzenia zastosowania w strukturach lotniczych możemy zaliczyć: możliwość wytwarzania kompozytów z szeregu rodzaju materiałów, wysokie właściwości mechaniczne kompozytów, wysoką jakość powierzchni kompozytów i struktur, powtarzalność, pełną kontrolę procesu i detalu podczas utwardzania (temperatura, ciśnienie), minimalną ilość porowatości <1%. W artykule omówiono technologię wytwarzania wielowarstwowych struktur kompozytowych z zastosowaniem autoklawu na przykładzie paneli wykonanych do celów badawczych w warunkach przemysłowych. Przedmiot badań stanowiły materiały kompozytowe: szklano/epoksydowe, węglowo/epoksydowe, kevlarowo/epoksydowe oraz hybrydowo- (szklano-weglowo-polietylenowo)/epoksydowe - system prepregowy Hexcel, Cytec (taśmy jednokierunkowe, tkaniny). Wytworzone materiały kompozytowe metodą autoklawową (badania własne) charakteryzują się wysoką jakością i jednorodnością strukturalną.

EN

Composites and laminates progressively displace other classic materials applied to aviation structures. The progress in materials extorts the developing of new technologies in structures production. The autoclave process of curing and bonding of the prepreg plies is currently the basic technology. This process is used to the manufacture of all "critical" parts namely the parts working in crucial elements of the constructions. The out-of-autoclave processes are used to produce low-cost prototype and limited production structures. They enable the shortening of process time, the reducing of cost but often the structural quality is lower. Advantages of the autoclave process, from the point of view of application on aerospace structures, are the possibility of producing a wide variety of materials, high mechanical properties of manufactured composites, excellent quality of composites surface and composite structures, high fiber volume fraction in the composites, repeatability, full control of elements and process during curing (temperature, pressure) and low void content (<1%). In this paper the methods of multiplies composites parts production used in Polish aviation industry are described. The subject of the examination were composites: glass/epoxy, carbon/epoxy, kevlar/epoxy and hybrid (glass-carbon-polyethylene)/epoxy - Hexcel and Cytec prepreg systems (unidirectional tape, fabrics). In this paper the methods of multiplies composites parts production used in Polish aviation industry are described. The composites produced by autoclave method (our results) characterized by high quality and structural homogeneity.

Słowa kluczowe

PL

prepregi; laminaty; autoklaw; utwardzanie; struktura lotnicza

EN

prepregs; laminates; autoclave process; curing process; aviation structures

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 10, nr 2
• Strony: 121--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Surowska B.

autor

Bieniaś J.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Inżynierii Materiałowej, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin,

Bibliografia

• [1] Campbell F.C., Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials, Elsevier 2006.
• [2] Aström B.T., Introduction to Manufacturing of Polymer-Matrix Composites, ASM Handbook, Vol. 21, Composites, ASM International 2001.
• [3] Królikowski W., Nowoczesne konstrukcyjne polimerowe materiały kompozytowe, Kompozyty (Composites) 2002, 2, 3, 16-23.
• [4] Advanced Fibre-Reinforced Matrix Product for Direct Processes, Hexcel Publication, March 2007.
• [5] Rudd C.D., Resin Transfer Molding and Structural Reaction Injection Molding, ASM Handbook, Vol. 21, Composites, ASM International 2001.
• [6] Boczkowska A., Kapuściński Z., Lindeman Z., Witemberg-Perzyk D., Wojciechowski S., Kompozyty, Wyd. PW, Warszawa 2003.
• [7] Prepreg technology, Hexcel Publication, March 2005.
• [8] www.quickstep.com.au
• [9] Marsh G., Quick stepping to fast fluid curing, Reinforced Plastics 2006, July/August, 20-25.
• [10] Mason K., Autoclave quality outside the autoclave? High Performance Composites 2006, 3, 1.
• [11] Dorworth L.C., Composite Tooling, ASM Handbook, Vol. 21, Composites, ASM International 2001.
• [12] Lautner J., Prepreg and Ply Cutting, ASM Handbook, Vol. 21, Composites, ASM International 2001.
• [13] Fabrics and Preforms, ASM Handbook Vol. 21, Composites, ASM International 2001.
• [14] Ye J., Zhang B., Qi H., Cost estimates to guide manufacturing of composite waved beam, Materials and Design 2009, 30, 452-458.
• [15] Reichl M., Composites meet aviation requirements, Reinforced Plastics 2007, June, 38-40.
• [16] Soutis C., Carbon fibre reinforced plastics in aircraft construction, Materials Science and Engineering A 2005, 412, 171-176.
• [17] Davies L.W., Day R.J., Bond D., Nesbitt A., Ellis J., Gardon E., Effect of cure cycle heat transfer rates on the physical and mechanical properties of an epoxy matrix composite, Composites Science and Technology 2007, 67, 1892-1899.