Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Non-destructive testing of thermoplastic carbon composite structures

Szymański Rafał

Transactions on Aerospace Research

|

2020

|

Nr 1 (258)

34--52

EN

The article is in line with the contemporary interests of companies from the aviation industry. It describes thermoplastic material and inspection techniques used in leading aviation companies. The subject matter of non-destructive testing currently used in aircraft inspections of composite structures is approximated and each of the methods used is briefly described. The characteristics of carbon preimpregnates in thermoplastic matrix are also presented, as well as types of thermoplastic materials and examples of their application in surface ship construction. The advantages, disadvantages and limitations for these materials are listed. The focus was put on the explanation of the ultrasonic method, which is the most commonly used method during the inspection of composite structures at the production and exploitation stage. Describing the ultrasonic method, the focus was put on echo pulse technique and the use of modern Phased Array heads. Incompatibilities most frequently occurring and detected in composite materials with thermosetting and thermoplastic matrix were listed and described. A thermoplastic flat composite panel made of carbon pre-impregnate in a high-temperature matrix (over 300°C), which was the subject of the study, was described. The results of non-destructive testing (ultrasonic method) of thermoplastic panel were presented and conclusions were drawn.

PL

Artykuł wpisuje się we współczesne zainteresowania firm z branży lotniczej. Opisuje materiały oraz techniki inspekcji stosowane we wiodących firmach lotniczych. Przybliżono tematykę badań nieniszczących obecnie stosowanych w do inspekcji lotniczych struktur kompozytowych oraz krótko opisano każdą ze stosowanych metod. Przedstawiono również charakterystykę preimpregnatów węglowych w osnowie termoplastycznej oraz wymieniono rodzaje materiałów termoplastycznych i przykładowe zastosowanie ich w konstrukcji statków powierzchnych. Wymieniono wady, zalety oraz ograniczenia dla tych materiałów. Skoncentrowano się na wyjaśnieniu metody ultradźwiękowej, która jest najpowszechniej stosowaną metodą podczas kontroli struktur kompozytowych na etapie produkcyjnym oraz eksploatacyjnym. Opisując metodę ultradźwiękową skupiono się na technice puls echo i zastosowaniu nowoczesnych głowic wieloprzetwornikowych (Phased Array). Wymieniono i opisano niezgodności najczęściej występujące i wykrywane w materiałach kompozytowych z osnową termoutwardzalną oraz termoplastyczną. Opisano termoplastyczny płaski panel kompozytowy wykonany z preimpregnatu węglowego w osnowie wysokotemperaturowej (ponad 300°C), który stanowił obiekt badania. Zaprezentowano wyniki badań nieniszczących (metodą ultradźwiękową) panelu termoplastycznego i wyciągnięto wnioski.

2

Experimental studies on impact of CFRP tubes structure on amount of absorbed energy under dynamic conditions

Ryzińska G., Gieleta R.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 4

196--201

EN

The aim of this work is to examine the effect of the layer configuration (lay-up) of carbon 3k/IMP503Z40 epoxy composite elements on the specific energy absorption (SEA) effect in the process of progressive crushing of composite tubes. Composite tubes made of Impregnatex Compositi prepreg with a dry areal weight of 160 g/m2 plain weave and unidirectional prepreg (UD) 200 g/m2 on an epoxy matrix were tested. The resin content in both prepregs was 47%. Using these two materials, tubes with different ratios of axial and hoop fibers, in two sizes with an inner diameter of 42 and 20 mm while maintaining a constant ratio of wall thickness to a diameter of 0.05 were made. The samples were unilaterally chamfered at the angle of 70°. Then, tests of progressive crushing of the samples under dynamic conditions by means of a drop tower and an additional initiator were performed. A new factor was introduced to describe the mass fraction of the axial fibers. SEA was calculated, which indicated that the higher the share of axial fibers, the greater the SEA for both types of samples and it was indicated that there may be a scale effect.

PL

Celem niniejszej pracy jest zbadanie wpływu konfiguracji warstw elementów kompozytowych włókno węglowe 3k/żywica epoksydowa IMP503Z40 na efekt pochłaniania energii (SEA) w procesie progresywnego niszczenia rur kompozytowych. Badano rury kompozytowe wykonane z preimpregnatu firmy Impregnatex Compositi o gramaturze suchej tkaniny 160 g/m2 o splocie płóciennym oraz preimpregnatu jednokierunkowego (UD) 200 g/m2 na osnowie epoksydowej. Zawartość żywicy w obu preimpregnatach wynosiła 47%. Wykorzystując te dwa materiały, wykonano rury o różnym stosunku ilości włókien osiowych do obwodowych, w dwóch rozmiarach o średnicy wewnętrznej 42 mm oraz o średnicy wewnętrznej 20 mm, zachowując stały stosunek grubości ścianki do średnicy wynoszący 0,05. Próbki jednostronnie fazowano pod kątem 70°. Następnie wykonano testy progresywnego niszczenia próbek w warunkach dynamicznych z zastosowaniem młota opadowego oraz dodatkowego elementu - inicjatora. Wprowadzono nowy współczynnik do opisu udziału masowego włókien osiowych. Obliczono wartości zaabsorbowanej energii (SEA), które wskazują, że im większy udział włókien osiowych, tym większa ilość zaabsorbowanej energii dla obu typów próbek, oraz wskazano na prawdopodobne występowanie efektu skali.

3

Quality control process of manufactured composite structures

Szymański Z.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2017

|

Nr 1 (246)

95--103

EN

The paper includes a description of the composite material used in the aviation industry. It presents the technological development of composites in terms of their use in the most important elements of the aircraft structures, such as a spar and aircraft wing sheathing, which are subjected to high loads during operation. The type of the material implemented for production was listed and the most commonly occurred incompatibilities during the carbon pre-impregnate manufacture and transport were described. The manufacture diagram of composite elements with a polymer matrix was presented and the quality control system carried out at each mentioned stage (material storage, defrosting, cutting of dies, structure forming, polymerisation) was discussed. The methods of non-destructive tests of carbon laminates in a polymer matrix were also listed, describing the most effective of them, i.e. a method of ultrasonic tests. The conclusions were drawn and the development possibilities of ultrasonic tests both in terms of quality improvement and reduction of time for detecting incompatibilities in composite structures were described.

PL

Artykuł zawiera opis materiału kompozytowego stosowanego w przemyśle lotniczym. Przedstawia rozwój technologiczny kompozytów pod kątem ich zastosowania w najważniejszych elementach konstrukcji lotniczych takich jak dźwigar i pokrycie skrzydła samolotu, które poddawane są dużym obciążeniom podczas eksploatacji. Wymieniono rodzaj wdrożonego do produkcji materiału węglowego oraz opisano najczęściej występujące niezgodności podczas produkcji i transportu preimpregnatu węglowego. Przedstawiono schemat produkcji elementów kompozytowych o osnowie polimerowej oraz omówiono system kontroli jakości przeprowadzany na każdym z wymienionych etapów (przechowywanie materiału, rozmrażanie, cięcie wykrojników, formowanie struktury, polimeryzacja). Wymieniono również metody badań nieniszczących laminatów węglowych w osnowie polimerowej, opisując najskuteczniejszą z nich tj. Metodę badań ultradźwiękowych. Wyciągnięto wnioski oraz opisano możliwości rozwoju badań ultradźwiękowych pod kątem zarówno poprawy jakości, jak i zmniejszenia czasu wykrywania niezgodności w strukturach kompozytowych.

4

Technologia wykonania noska łopaty wirnika nośnego, porównanie trzech technologii

Szymański R.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2016

|

Nr 3 (244)

153--164

PL

Artykuł zawiera opis rodzajów i parametrów materiałów kompozytowych stosowanych w przemyśle lotniczym. Przedstawiono również rozwój technologiczny kompozytów pod kątem ich zastosowania w najbardziej ważnych elementach konstrukcji lotniczych, takich jak kompozytowe łopaty do śmigłowców, poddawane dużym obciążeniom podczas pracy. Porównano trzy główne technologie wykonywania kompozytów: ręczne laminowanie „na mokro" z zastosowaniem worka próżniowego, infuzyjne oraz preimpregnatowe, użyte do wykonania krawędzi natarcia łopaty nośnej. Opisano sposob wykonania struktur lotniczych, w celu minimalizacji porowatości kompozytu w całej objętości. Wymieniono niezbędną aparaturę stosowaną podczas wykonania kompozytów, odpowiedniej dla danej technologii. Przedstawiono rodzaje zastosowanych mieszanek sycących oraz dobór czasu i temperatury w procesie utwardzania w celu odpowiedniego połączenia warstw laminatu podczas jego utwardzania. Wymieniono rowniez główne wady i zalety poszczególnych technologii oraz przedstawiono tendencje rozwoju kompozytów.

EN

The article contains the types and parameters of composite materials used in the aerospace industry. It also presents technological development of composites for their use in the most important elements of aircraft structures, such as composite blades for helicopters, subjected to high loads during operation. Three major technologies of composites manufacturing were compared: hand layup "wet" using a vacuum bag, infusion and prepregs, used to make the leading edge of the main rotor blade. The method of minimizing the porosity of the composite aircraft structures was explained. The necessary apparatus used during the execution of composites, appropriate for the technology was listed. Different types of resin matrices and optimal selection of time and temperature curing process in order to properly bond the laminate layers during final polymerization are presented. The paper also lists the main pros and cons of each technology and presents trends in the development of composites.

5

Technika wytwarzania bezadhezyjnych połączeń metal-kompozyt (BPMK) w strukturach z preimpregnatów VBO

Świtkiewicz R., Frączek W., Marjanowski J.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 6 (162)

526--529

PL

W artykule opisano technikę wykonywania bezadhezyjnych połączeń metal-kompozyt w strukturach nośnych z preimpregnatów utwardzanych poza autoklawem. Omówiono problem formowania tych struktur z prepregów, odnosząc się przy tym do techniki kontaktowej - na mokro. Przedstawiono założenia i wymagania dla procesu wykonania połączenia z uwzględnieniem specyficznych właściwości preimpregnatów. Opisano proces technologiczny, jaki został opracowany i pomyślnie zastosowany do wykonania elementów badawczych, zwracając uwagę na decydujący wpływ czynnika ludzkiego na prawidłowe wykonanie połączenia.

EN

Manufacturing method of non adhesive metal-composite joint for primary structures made of VBO preimpregnates were described and discussed. The problem of forming such structures was presented regarding to composites fabricated by wet lay-up method. Taking into account specific features of preimpregnates, assumptions and requirements for manufacturing process of non adhesive metal-composite joint were defined. Manufacturing process, which has been designed and used for fabricate test elements, was described. Human factor was recognized as primary factor determining the correctness of joint.

6

Preimpregnaty VBO szansą dla małych wytwórni lotniczych

Czarnocki P.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 6 (162)

489--494

PL

W artykule przedstawiono szereg problemów związanych z wytwarzaniem kompozytowych elementów struktury płatowca wykonanych z tradycyjnych preimpregnatów utwardzanych w autoklawie i nowej generacji, które mogą być utwardzane w piecu. Przedstawiona problematyka dotyczyła zarówno bezpośrednio procesu fabrykacyjnego jak i kosztów oprzyrządowania. Wysunięto przypuszczenie, iż wykorzystanie preimpregnatów nowej generacji, utwardzanych poza autoklawem stwarza małym i średnim firmom lotniczym możliwość wytwarzania kompozytowych zespołów płatowca w standardach dających im szansę na pełnienie roli podwykonawców dużych wytwórni lotniczych.

EN

Several problems concerning manufacturing of composite parts made of autoclave prepregs and VBO ones were presented and discussed from the point of view of manufacturing processes and investments, and production costs. It was suggested that VBO prepregs offer an opportunity to the S&M enterprises of being subcontractors to the big aircraft companies or manufacture aircraft composite parts of high quality on their own.

7

Nośność i postacie zniszczenia bezadhezyjnego połączenia metal-kompozyt do wprowadzania obciążeń skupionych w struktury kompozytowe z preimpregnatów węglowych

Tomasiewicz J., Czarnocki P.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 6 (162)

537--541

PL

W celu poznania nośności statycznej, przebiegu zmian sztywności oraz postaci zniszczenia bezadhezyjnego połączenia metal-kompozyt (BPMK), stanowiącego węzeł do wprowadzania obciążeń skupionych w powłoki nośne wykonane z preimpregnatów węglowych w technologii VBO (Vacuum-Bag-Only), przeprowadzono próby nośności elementu badawczego modelującego fragment struktury nośnej płatowca. Wyniki porównywano z wynikami uzyskiwanymi dla takiego samego węzła z kompozytem wykonanym techniką przesycania kontaktowego. Mimo lepszych własności wytrzymałościowych preimpregnatu nośność BPMK dla tego surowca okazała się nieco niższa w stosunku do rozwiązania referencyjnego. Prawdopodobną tego przyczyną jest większa koncentracja naprężeń normalnych oraz stycznych wynikająca z różnić w objętościowym udziale zbrojenia oraz sposobie formowania laminatu w obu porównywanych przypadkach. Badania metodą tomografii komputerowej wykazały, iż zniszczenie laminatu zaczyna się po stronie ściskanej węzła.

EN

Test were carried out to determine the load capacity, stiffness changes and failure modes of the non-adhesive metal-composite joint used for application of concentrated loads to composite shell structures made of carbon-epoxy VBO (Vacuum-Bag-Only) prepregs. These test results were compared against those obtained for similar joint designed for application of concentrated load to composite shell structure made with wet lay-up method. In spite of better mechanical properties of composite made with prepregs the load capacity of the former was slightly lower than that of the latter. The reasons for this can be higher normal and shear stress concentrations resulting from the difference in fibre volume fraction and the way the reinforcement layers were laid down. The results of CT (Computed Tomography) inspection indicated that the laminate failure initiated in the region of structure subjected to compression.

8

Nowe materiały na prepregi przechowywane w temperaturze pokojowej

Pilawka R., Gorący K.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2013

|

[R.] 19, nr 4 (154)

395--396

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych i termicznych prepregu, który może być przechowywany w temperaturze pokojowej. Wyniki badań uzyskano po utwardzeniu komercyjnych, przechowanych w temperaturze pokojowej, prepregów oferowanych przez firmę „New Era Materials”. Właściwości mechaniczne oraz termiczne określono dla materiałów utwardzonych po 10 dniach ich przechowywania w temperaturze pokojowej (matrycy polimerowej bez wzmocnienia oraz dla kompozytu). Otrzymane kompozyty miały wytrzymałości na rozciąganie i zginanie powyżej 400 MPa. Temperatura zeszklenia była wyższa niż 120°C.

EN

This paper presents mechanical and thermal properties of prepregs which can be stored at room temperature. The results are obtained for commercial prepregs stored at room temperature offered by the „New Era Materials” company. All properties were determined for the cured materials after 10 days of storing at room temperature (neat polymer matrix and composites). Composites had tensile and flexural strength better than 400 MPa. Glass temperature after curing was higher than 120°C.