Assessment of vacuum bag pressure impact on porosity of laminates made with VBO prepregs

• Autorzy: Czarnocki P. , Katz T. , Koperniak P.

Warianty tytułu

PL

Oszacowanie wpływu ciśnienia w worku próżniowym na porowatość wyrobu z preimpregnatu typu VBO

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Vacuum bag only (VBO) prepregs allow for manufacturing composite airframe parts without the need for expensive autoclaves since such prepregs can be cured in ovens with the help of vacuum bags. However, the vacuum pressure must be kept at an acceptable level to obtain low porosity products. One of such prepregs is Cytec MTM46/HTS(12K)-150-35% RW carbon/epoxy VBO prepreg designed for airframe applications. The aim of the presented research was to determine an acceptable level of vacuum pressure in vacuum bags, in particular, and the effect it exerts on the porosity of laminates made with the aforementioned prepreg. For this purpose, UD laminate plates were manufactured under 10, 40, 60, 80 kPa and 96kPa vacuum pressure. Next, ultrasound attenuation displayed by every single plate during ultrasound C-scanning was defined in terms of the so-called full screen height percentage and presented in the form of coloured contour plots. Upon counting the pixels corresponding to each colour, it was possible to determine plate area fractions for each attenuation level. Next, a certain number of specimens was cut out of the plate regions that differed in their attenuation and these specimens were x-rayed with the help of a tomograph, then specialized software was used to determine their porosity. Finally, an experimental relationship between the ultrasound attenuation and specimen porosity was determined.

PL

Tak zwane „vacuum bag only” (VBO) preimpregnaty umożliwiają wytwarzanie struktur lotniczych bez potrzeby stosowania autoklawów. Prepregi takie mogą być utwardzane w piecach, z wykorzystaniem worków próżniowych. Jednakże, by uzyskać porowatość na akceptowalnym poziomie, ciśnienie w worku próżniowym musi być utrzymywane na odpowiednio niskim poziomie. Przedstawione badania dotyczą wpływu, jakie wywiera podciśnienie w worku próżniowym na porowatość wyrobu. W celu zbadania tej zależności wykonano jednokierunkowo wzmocnione płyty z wykorzystaniem prepregu VBO MTM46/HTS(12K)-150-35% RW firmy Cytec. Płyty utwardzano, stosując podciśnienia 10, 40, 60, 80 i 96 kPa, a następnie, wykonując C-skany, wyznaczono tłumienie sygnału ultradźwiękowego dla każdej z płyt. Jako miarę tłumienia przyjęto wielkość amplitudy odbitego sygnału wyrażoną w procentach wysokości ekranu skanera (w funkcji tzw. FSH). Uzyskane wyniki przedstawiono w formie kolorowych map warstwicowych. Licząc pixele odpowiadające każdej z barw, wyznaczono stosunki pól o wyselekcjonowanych wartościach tłumienia w odniesieniu do całkowitej powierzchni analizowanych płyt. Następnie, wykorzystując tomografię komputerową i specjalistyczne oprogramowanie, wyznaczono porowatości próbek wyciętych z wytypowanych obszarów badanych płyt. Umożliwiło to uzyskanie doświadczalnej zależności między tłumieniem fali ultradźwiękowej w badanym laminacie a jego porowatością.

Słowa kluczowe

EN

porosity; VBO prepregs; ultrasound attenuation

PL

porowatość; prepregi VBO; tłumienie fal ultradźwiękowych

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 15, nr 3
• Strony: 141--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Czarnocki P.

• Institute of Aeronautics and Applied Mechanics, Warsaw Uniwersity of Technology, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warsaw, Poland

autor

Katz T.

• Institute of Aviation, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

autor

Koperniak P.

• Institute of Aviation, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Advanced Composite Group Umeco, General product selector guide
• [2] TenCate performance composites product selector guide
• [3] O’Bradalgh C.M. et al., Electrically heated ceramic composite tooling for out of autoclave manufacturing large composite structures, SAMPE Journal 2011, 47, 6-11.
• [4] Lin L. et al., Experimental investigation on porosity of carbon fiber-reinforced composite using ultrasonic attenuation coefficient, 17th World Conference on Nondestructive Testing, 25-28 Oct 2008, Shanghai, China 1-9.
• [5] Hillger W. et al., Determination of porosity in aerospace structures by ultrasonic pulse-echo technique, 8th CENDT, Barcelona 2002.
• [6] Costa M.L., de Almeida S.F.M., Rezende M.C., The influence of porosity on the interlaminar shear strength of carbon/epoxy and carbon/bismaleimide fabric laminates, Composites Science and Technology 2001, 61, 2101-2108.
• [7] Poudell A. et al., Porosity Measurement in Carbon Fibre Epoxy Laminates by Using Acoustography, 23rd Research Symposium, Minneapolis 2014.
• [8] Krumm M. et al., Capabilities and application of specialized computed tomography methods for the determination of characteristic material properties of fibre composite components, Industrial Computed Tomography, Wels 2012, 19-21 Sept., 34-41.
• [9] Liu L. et al., Effects of cure pressure induced voids on the mechanical strength of carbon/epoxy laminates, J. of Material Science and Technology 2005, 21, 87-91.
• [10] Birt E.A., Smith R.A., A review of NDE methods for porosity measurement in fire-reinforced polymer composites, Insight 2004, 46, 681-686.
• [11] Lipnicki M.K., Badania ultradźwiękowe - Część 1. Podstawy teoretyczne, Gdańsk 1998, 63-64.