Проектирование комплекса операций по формованию пакетов №1,2,3 лонжерона несущего винта вертолета Ансат

3. Выбор, обоснование и  описание технического процесса производств 

При  изготовлении  деталей  из  полимерных композиционных материалов  их  конструктивное  оформление совмещено с формированием  внутренней  структуры композиционного материала. Это  осуществляется  следующими  технологическими  способами:

• выкладка;
• намотка.

 

 Выкладка

Наиболее  простым  по  аппаратурно - техническому  оформлению  является выкладка,  которая  применяется  для  изготовления  малонагруженных  изделий различных габаритов и конфигурации. Процесс выкладки в большинстве случаев осуществляется   вручную,   особенно   при   получении   деталей   со  сложной поверхностью. Он состоит из следующих основных операций (рис.1)

Рис.1- Структура технологического пакета при выкладке:

1 - форма; 2 - ограничитель; 3 - антиадгезионный слой; 4 - формуемое изделие;  5 -разделительная перфорированная пленка;    6 - впитывающий слой;

7 - цулага; 8 - дренажный слой; 9 - вакуумный мешок; 10 - клапан вакуумной системы; 11 - герметизирующий жгут.

 

а) подготовка  формы для выкладки  I  -  удаление  загрязнений,  остатков утвержденного связующего, ремонт поверхностных дефектов;

б) нанесение на поверхность формы разделительного антиадгезионного слоя 3;

в) послойная упорядоченная укладка заранее раскроенного и расшлихтованного наполнителя  в  виде  тканей, лент  или  ровинга  на  поверхность  формы  с нанесением  и  пропиткой  связующим  каждого  слоя  (4)  и  прокаткой нежестким  валиком  с  целью  уплотнения  пакета  и  удаления  воздушных включений;

 г)  формирование  технологического пакета, заключающееся  в последовательной   укладке следующих слоев:

• перфорированная разделительная пленка 5,
• впитывающий слой из ткани объемного плетения 6,
• перфорированная цулага 7,
• дренажный слой 8;

д)  на последнем этапе на технологический пакет устанавливается вакуумный мешок 9 (если последующее формование предполагает создание избыточного давления на формуемое изделие) и герметизируется жгутом 11.

В качестве антиадгезионного слоя используются полимерные пленки и специальные смазки. Из  полимерных  пленок  для  этих  целей  применяются пленки   из целлофана, лавсана,   ЛВС,   полиэтилена,    полиэтилентерефталата   "Май Лар",   нейлона   и фторопласта.  Использование    этих    пленок    в    качестве    антиадгезионных   и разделительных слоев допускается только на поверхностях одинарной кривизны, с одним  изгибом  или  плоских.  Раскрой  наполнителя  производится  согласно карте раскроя.

Послойная  укладка  выкроек  должна  производиться  в  строгом соответствии со схемой выкладки,  определяющей  расположение  каждой выкройки на поверхности формы и направление армирования в каждом слое. 

 Намотка 

Одним из самых распространенных и  совершенных процессов изготовления высокопрочных армированных изделий, форма которых определяется вращением произвольных образующих, является процесс непрерывной намотки.

При этом способе нить, лента, жгут или ткань укладываются по заданной траектории на вращающуюся оправку, которая несет внутреннюю геометрию изделия.

Методом намотки создаются прочные конструкции, что достигается ориентацией армирующего материала в направлениях главных нагрузок. Этот метод, не смотря на все его достоинства, не является самым удобным для изготовления лонжерона несущего винта вертолета «Ансат» по следующим причинам:

• сложное оборудование;
• трудоемкое изготовление оправок, т. к. лонжерон имеет сложный теоретический контур;
• возникают затруднения при извлечении оправок;
• большое отклонение от теоретического контура.

Для технологического процесса изготовления лонжерона несущего винта вертолета «Ансат» выбран метод выкладки, т.к. технология достаточно проста, универсальна и не требует особых навыков от рабочих. Изготавливая лонжерон этим методом удается полностью выдержать геометрические размеры. Изделие не требует доводки и имеет идеальный внешний вид.

 

1. Анализ существующего технологического процесса с указанием недостатков и узких мест

Процесс изготовления лонжерона рулевого винта состоит из следующих основных операций: раскрой листов, опрессовка пакетов, формование лонжерона в термошкафу. Анализ действующего производства на ОАО «КВЗ»     г. Казани показал наличие недостатка технологического процесса изготовления лонжерона стабилизатора:

1) Внешний вид деталей контролируют  внешним осмотром.

2) Качество КМ контролируется простукиванием, что не обеспечивает достоверной информации об имеющихся дефектах в материале.

 

3.2 Проектное предложение

В данном технологическом процессе выходной контроль готового лонжерона рулевого винта ведется визуально, без применения допонительных приборов, что в наше время является методом, не гарантирующим стопроцентный положительный результат. В связи с этим в данной работе предлагается введение на операции выходного контроля  универсальный импедансный/вихретоковый дефектоскоп "ДАМИ-С"(рис.2), что позволит в разы уменьшить прохождение ненадежных дефектных изделий на последующие операции окончательной сборки готового изделия.

Портативный дефектоскоп ДАМИ-С  реализует импедансные, вихретоковые и ударные методы контроля и предназначен для обнаружения и построения С-изображений дефектов в композитных материалах и сотовых структурах, также выявления коррозии, поверхностных и подповерхностных дефектов в различных металлоконструкциях и сплавах.

Благодаря своим уникальным функциональным возможностям, прибор позволяет автоматизировать процесс обнаружения дефектов за счет автоматической настройки преобразователя на объект контроля с учетом плотности и структуры материала.

При контроле используется сухой точечный контакт, что исключает использование  контактной жидкости и делает дефектоскоп ДАМИ-С уникальным в своей области.

Основные области применения:

• авиационная промышленность;

• космическая промышленность;
• судостроительная промышленность;
• автомобильная промышленность и др.

Тестируемые материалы и конструкции:

• слоистые конструкции из неметаллических материалов (углепластиков, стеклопластиков, текстолитов);
• сотовые структуры с неметаллическими обшивками и сотами из полиамидной бумаги или других материалов;
• сотовые структуры с металлическими обшивками (в том числе перфорированными) и сотами;
• конструкции с различными заполнителями;
• слоистые клееные конструкции (2-х, 3-х, 4-х слойные);
• грубые сотовые и иные структуры с регулярно меняющимся импедансом поверхности и (или) переменной толщиной;
• листовые конструкции из неферромагнитных материалов.

 Технические характеристики  ДАМИ-С представлены в таблице 9.

 

 

Рисунок 2 - Универсальный импедансный/вихретоковый дефектоскоп "ДАМИ-С".

Таблица 9 - Технические характеристики дефектоскопа "ДАМИ-С"

Наименование характеристики	Значение
1. Рабочие частоты 2. Производительность контроля в точечном режиме 3. Производительность контроля в пороговом и поверхностном режиме 4. Диапазон амплитуд измеряемых сигналов 5. Погрешность определения положения искателя 6. Диапазон рабочих температур 7.Время непрерывной работы от аккумуляторной батареи 8. Размер (В x Ш x Д) 9. Вес	1 ... 40 кГц не менее 100 измерений/c   не менее 50 измерений/c   0.01 мВ ... 10 В ± 1.5мм 0 ... +50 C не менее  8 часов   135мм х 220мм х 50 мм 1 кг

 

3.3 Описание технологического процесса изготовления пакетов №1,№2,№3.

Технологический процесс изготовления лонжерона лопасти несущего винта, вертолета «АНСАТ», включает в себя три основных операции. Это- изготовление “пакетов”, их сборка и окончательное  формование лонжерона. Схема технологического процесса изготовления лонжерона лопасти Н.В представлена на рисунке 18.

Для изготовления пакетов используется препрег,  представляющий  собой  стеклоткань, Т-25(ВМ)-78, предварительно пропитанную связующим 5-211Б и  частично отвержденную. Препрег получают со склада полуфабрикатов и перед операцией раскроя проводится его визуальный контроль на наличие  непропитанных связующим участков, грязных маслянистых пятен, посторонних включений; материал, имеющий такие дефекты в работу не допускается.

После проверки качества полученного  препрега, производится его раскрой  на листы пакетов №1 №2 №3  по соответствующим шаблонам согласно карте раскроя. Полученные листы комплектуются в пакеты №1 №2 №3  согласно таблицам.

Для пакетов №1,№2,№3 после их  комплектования  осуществляется операция выкладки  на оправки для опрессовки, при помощи последних  пакеты приобретают  необходимую форму. Оправки предварительно обматываются фторопластовой пленкой, и на них устанавливаются контрольные штыри в зоне технологического припуска. Далее листы пакетов прикатывают на оправках, совмещая оси симметрии с контрольными штырями. После выкладки оправки, с прикатанными пакетами, обматываются лентой из дренажной стеклоткани, при этом с конца и комля должна остаться свободная стеклоткань для соединения дренажа со штуцерами с целью отсоса воздуха и летучих. Полученная таким образом сборка обматывается с натягом лентой из резины, конец которой закрепляется лентой ЛТ-19. После, оправка с пакетами помещаются в вакуумный мешок, и  отверстие мешка заклеивается.

Операция вакуумирования осуществляется после присоединения сборки к вакуумному насосу двумя штуцерами и создания давления. Мешки с завакуумированными пакетами складываются на тележке и помещаются в термошкаф. Предварительное прессование пакетов осуществляется при температуре 60 °C и давлении не ниже 0,08 МПа в течении 20-30 мин. Контроль за режимом опрессовки осуществляется пирометристом по диаграммам температуры и давления. После окончания режима прессовки тележка с пакетами выкатывается из термошкафа,  и пакеты охлаждаются под давлением вакуума до температуры 30-40 градусов, после пакеты освобождают от вакуумного мешка и дренажной стеклоткани. На этой стадии контролируется вес пакетов, содержание связующего, содержание летучих и растворимой смолы, а так же геометрические размеры пакетов.  

Все детали, скомплектованные для сборки лонжерона, подвергаются визуальному контролю на отсутствие механических повреждений, а так  же проверяется наличие клейм  БТК,  проводится разметка пакетов  по сечениям.

 

Раскрой препрега.

     1. Получить препрег  с биркой, в которой указаны:  № рулона, дата пропитки, суммарный относительный привес связующего и летучих. Суммарный относительный привес связующего и летучих (34-36)%.

 

     2. Протереть поверхность стола и шаблоны раскроя х/б салфеткой смоченной в нефрасе и отжатой.

 

     3. Разложить пропитанную  связующим стеклоткань на столе.  Осмотреть поверхность препрега. Препрег должен быть равномерно  пропитанным, не допускаются:  непрпитанные связующим участки, грязные и масляные пятна, посторонние включения.  Срезать кромку шириной 5-10мм с обеих сторон.

 

     4. Раскроить листы  пакетов 1,2,3 согласно схемам и  таблицам чертежа. Раскрой прапрега  производить по шаблонам согласно  карт раскроя. Количество листов в пакетах 1,2,3 и направление нитей основы согласно таб.9,10,11 и схемы направления нитей основы.

 

     5. Маркировать листы  пакетов 1,2,3 в зоне припуска 150мм  от конца или комля, нанести  ось симметрии согласно чертежу  и шаблонам.

Выкладка пакетов №1,№2,№3.

     1. Уложить оправки  с установленными на них дренажными  трубками и штуцерами в концевой  и комлевой части на козелки.

     2. Проверить наличие  контрольных штырей в зоне  тех.припуска. При отсутствии установить.

     3. Покрыть поверхность оправок полиэтиленовой пленкой, не закрывая дренажные трубки. Закрепить полиэтилен на оправке в нескольких местах лентой ЛТ-19.

     4. Прикатать листы  пакетов на оправках , совмещая  оси симметрии с контрольными штырями согласно схем укладки чертежа 333.2200.1000 СБ и табл.1,2,3. Прикатку 1-го пакета начинать с листа 1 до 15; 2-го с 16 до 23, 3-го с 24 до 30. Прикатку слоев препрега производить при помощи фторопластового ролика. При необходимости разрешается при прикатке использовать утюг с терморегулятором, температура утюга 60-70⁰С. Прикатку утюгом производить через фторопластовую пленку. Прикатку слоев препрега производить начиная от оси симметрии. Укладку слоев с направлением нитей основы ±45⁰С производить встык, допускаются зазоры 1-2мм, нахлест не допускается.

     5. Обмотать пакеты  фторопластовой лентой. Фторопластовую  ленту предварительно проколоть шилом диаметром 2÷3мм, расстояние между проколами ~ 10мм.

     5.1 По носку пакета  №3 на фторопластовую ленту уложить цулагу размером 90х4605мм материал Д16АТ для формования подсечки под приклейку резиновой накладки. Цулага разрезана по носку и склеена тканью»565». Периодичность замены цулаги по мере износа.