Формирование пакета препрега методом выкладки

7.1.1Раскрой препрега, выкладка деталей должна производиться в чистом изолированном помещении с классом чистоты не хуже 6 по ОСТ 1 41519. Механическая обработка ПКМ, абразивная обработка поверхности технологической оснастки и нанесение на оснастку антиадгезионных смазок на участке выкладки запрещается.

7.1.2 Раскрой, выкладку и изготовление деталей из ПКМ производить в чистом, сухом и светлом помещении при температуре воздуха от +16⁰ до +32⁰С и относительной влажности до 75 %. При раскрое и выкладке запрещается прикасаться к препрегу не защищенными перчатками руками.

7.1.3 Очистка от пыли оснастки, установок, помещений выкладки заготовок из препрегов должна производиться при помощи вакуумной пылеуборки. Обдувка оснастки сжатым воздухом запрещается.

7.1.4 Общая схема ТП (последовательность операций) формирования пакета армирующего материала в виде препрега методом ручной выкладки представлена на рисунке 7.1.

7.1.5 Основные требования к выполнению операций формирования пакетов препрегов при ручной выкладке:

- ручной раскрой полотен препрега:

- - разложить полотно препрега на подложке на рабочем (раскройном) столе, контролировать линейное направление и взаимную перпендикулярность долевой (основы) и уточной нитей;

- - произвести раскрой полотен согласно карте раскроя (КР), прилагаемой к данной операции на деталь, раскрой прямых линий производить при помощи специальной линейки и ножа (см. рис. 7.2), раскрой криволинейных линий производить по плоским шаблонам раскроя (ШР);

- - раскрой полотен из трудно раскраиваемых армирующих материалов (слишком «плотные» ткани или ткани из органических волокон) следует производить специальными ножницами (см. перечень инструмента) по заранее нанесенной на полотно препрега разметке;

- - для раскроя по заранее нанесенной разметке, на препрег прикатать слой разделительной пленки (п/э пленка толщиной 60…100мкм, см. рис 7.1) с наружной стороны, после прикатки разделительной пленки, препрег можно размечать и раскраивать с двух сторон;

- - при необходимости на каждое отрезанное полотно нанести маркировку;

рисунок 7.1 Последовательность операций формирования пакетов препрега ручной выкладкой.

рисунок 7.2 Рекомендации по ручному раскрою полотен препрегов

- автоматический раскрой полотен препрега на плоттере:

- - производится по программе, разработанной на основании электронной модели детали или на основании рабочего чертежа;

-- производитсядля препрегов, с разделительной пленкой, прикатанной с двух сторон;

- - маркировка наносится на каждое полотно, согласно КР;

- послойная выкладка и прикатка в матрицу или пресс-форму:

- - на рабочую поверхность технологической оснастки, на которую не наносится слой защитно-декоративного покрытия выложить и прикатать слой жертвенной ткани, пропитанной связующим (см. п.7.2). Применение жертвенного слоя обязательно на поверхностях, по которым в дальнейшем производится склеивание, а также на поверхностях деталей, идущих на последующее нанесение ЛКП. При выкладке слоя жертвенной ткани на поверхность двойной и знакопеременной кривизны следует делать надрезы в местах образования складок жертвенной ткани, складки прикатывать с нахлестом, а в местах образования «открытых» зон – укладывать и прикатывать отдельно вырезанные «лампасы» с нахлестом;

- - последовательно, в соответствии со схемой укладки на данную деталь, выложить и прикатать раскроенные полотна препрега. Сначала ориентировать положение полотна, подложкой наружу (по разметке на оснастке или по технологическому трафарету - «маске»), уложить на поверхность оснастки, разглаживая по разделительной пленке от середины к периферии, снять подложку, не допуская смещение выложенного полотна по поверхности оснастки и прикатать гибким шпателем или профилированным роликом, постепенно удаляя воздух из-под полотна. Движения шпателя или ролика должны производиться только вдоль линий долевой или уточной нити полотна препрега, от центра к периферии. Прикатку и удаление воздуха производить до прекращения характерного «потрескивания» при движении шпателя или ролика. Появление складок и воздушных пузырей при выкладке и прикатке категорически не допускается. При использовании препрега с двусторонней подложкой, перед ориентацией полотна на оснастке снять разделительную пленку с контактируемой с оснасткой поверхности препрега;

- - труднодоступных местах радиусных переходов полотна препрега укладывать и прикатывать с помощью шпателя из полиэтилена высокой плотности или радиусного ролика, исключая отсутствие «зависания» препрега над рабочей поверхностью оснастки;

- - при ручной выкладке, для повышения точности ориентации раскроенных полотен препрега, рекомендуется использовать лазерный проектор, установленный над технологической оснастке в соответствии с заданной системой координат;

- подготовка блоков заполнителей трехслойных панелей и закладных деталей:

- - при формировании пакетов трехслойных обшивок или панелей, блоки заполнителя перед укладкой их в матрицу или пресс-форму подгоняются между собой по линии стыка, пенопластовые блоки, при необходимости, подгибаются по профилю поверхности при помощи термоформовки (операцию следует проводить до начала выкладки);

- - - на блоках заполнителя высотой более 1.2 мм по периметру снять фаску под углом 30…45⁰ к поверхности внешней обшивку на высоту блока минус 1.0 мм;

- - пенопластовые блоки перфорируются, диаметр отверстий перфорации 0.6…1.0 мм, шаг перфорации 10…12 мм, иные параметры перфорации указывается КД на изделие;

- - на поверхности блоков пенопластового заполнителя, наноситься дополнительный слой связующего, расход 50..70 г/м², иной расход связующего указывается в КД;

- - поверхность сотовых блоков предварительно обрабатывается абразивным полотном с зернистостью Р120…180 легкими движениями, не нарушая целостности ячеек, перед укладкой на поверхность сотоблоков наносится тонкий слой связующего при помощи пропитанной губки или губчатого ролика, расход связующего – не более 30 г/м²;

- - закладные детали из авиационной фанеры и листового стеклотекстолита размером более 50 см² перфорируются отверстиями 1,5–2 мм с шагом 25–30 мм в шахматном порядке. После перфорирования закладные обезжириваются последовательно бензином и ацетоном, после сушки зачищаются наждачной бумагой Р120…240 до матового состояния. Подготовленные к вклейке закладные детали хранятся в герметичных полиэтиленовых мешках. Перед вклейкой на закладные детали из фанеры и стеклотекстолита наноситься дополнительный слой связующего, расход 50..70 г/м², иной расход связующего указывается в КД;

- - закладные детали из алюминиевых сплавов,, должны быть анодированы с толщиной анодной пленки 5–8 мкм, с наполнением анодной пленки в хромпике или в горячей воде. Анодирование производить непосредственно перед склеиванием после подгонки и проверки качества прилегания. Время между анодированием и склеиванием не должно превышать 3 суток;

- - закладные детали из конструкционных сталей должны быть оцинкованы или кадмированы. Детали из коррозионностойкой стали подвергать пескоструйной обработке с последующим пассивированием. Металлические детали, прошедшие гальваническую обработку, перед вклейкой необходимо хранить в герметичных полиэтиленовых мешках. При доработке данных деталей (сверловке, установке втулок и пр.) в обязательном порядке должны использоваться чистые х/б перчатки.

- послойная выкладка и прикатка на оправку, форм-блок или упругий вкладыш:

- - выкладка и прикатка на выпуклую поверхность оправок, форм-блоков или упругих вкладышей производится аналогично выкладке и прикатке в матрицу или пресс-форму в соответствии с заданной схемой укладки;

- - для фиксации полотен препрегов на поверхностях оправок с большой кривизной, или в случаях, когда липучести препрега недостаточно для фиксации полотна на оправке допускается подмотка полотна тонкой х/б нитью (не толще № 40) под пологим углом к образующей оправке (см. рис.8.3);

- - при формировании пакета препрега на гибких форм-блоке или упругом вкладыше, для придания конструктивной жесткости форм-блоку или вкладышу рекомендуется использовать гибкую плоскую линейку (см. рис.8.2), фиксируемую тонкой х/б нитью вдоль образующей форм-блока или вкладыша и удаляемую (вытягиваемую) после формирования пакета препрега. В случае расположения форм-блока или вкладыше в технологической оснастке по прямолинейной образующей, вытягивание плоской линейки рекомендуется производить после установки форм-блока или вкладыша на матрицу.

- предварительное формирование пакета препрегов на рабочем столе:

- производится аналогично послойной выкладке и прикатке в матрицу или пресс-форму, укладка и прикатка слоя жертвенной ткани производится с внешней стороны пакета, контактирующей с матрицей или оправкой (если это предусмотрено в схеме укладки);

- - после сборки и прикатки всего пакета производится его окончательная подрезка «в размер» согласно конструкторской документации, при формировании пакетов на рабочем столе, полотна препрегов раскраиваются с дополнительным технологическим припуском на окончательную подрезку пакета;

рисунок 7.3 Схема формирования пакетов препрега на форм-блоках и упругих вкладышах

- - при формировании пакета на плоском столе при пониженной температуре в рабочем помещении (+16…+20⁰С) рекомендуется использовать подогреваемый стол (температура поверхности не более 32⁰С), что позволит более тщательно прикатать полотна и удалить воздух;

- - предварительное формирование пакетов препрегов на плоском столе позволяет сократить время выкладки, но применимо только при последующей укладке пакета на поверхности с малой кривизной (радиус кривизны R≥100h*, h* - суммарная толщина пакета препрега до формования);

- выкладка пакетов препрегов в матрицу или пресс-форму:

- - выкладка и прикатка пакета производится аналогично послойной выкладке. Для исключения загрязнения наружной поверхности препрега, разделительную пленку (подложку) с верхнего (относительно плоскости рабочего стола, на котором производилось формирование пакета) следует снимать после ориентации и фиксации пакета на поверхности матрицы или пресс-формы, затем произвести прикатку всего пакета.

- укладка и фиксация пакетов препрега на оправке, форм-блоке или упругом вкладыше:

- - производится аналогично выкладке и прикатке на выпуклую поверхность оправок, форм-блоков или упругих вкладышей, фиксация на оправках производится тонкой х/б нитью, после снятия подложки с внешнего слоя препрега;

- - данный прием рекомендуется применять при сборке и фиксации пакетов препрегов, формирующих «явно выраженные» пояса силовых элементов конструкции и укладываемые на определенные части оправок, форм-блоков или вкладышей;

- сборка технологической оснастки:

- - после формирования пакетов препрегов на элементах технологической оснастки производится ее сборка: установка оправок, с уложенными на них пакетами препрегов в матрицу или пресс-форму, укладка и прикатка слоя жертвенной ткани на внутреннюю поверхность (выполняется только при сборке деталей, изготавливаемых методов ВФ), установка цулаг и закладных деталей. Последовательность сборки технологической оснастки, используемой в процессах компрессионных и вакуумных формований рассмотрена в п.8.2 и 8.3 настоящей ПИ. Примеры сборки технологической оснастки представлены на рисунках 8.4 и 8.5.

7.1.6 Общие требования и контроль процесса выкладки

- для тканевых препрегов: - - допуск на ориентацию слоя ±3°;

- - допуск на положение слоя ±3мм;

- - при формировании пакетов армирующего материала минимальная ширина нахлестов тканых полотен 15 мм.

- для препрегов из однонаправленных лент:

- - допуск на ориентацию слоя ±3°;

- - допуск на положение слоя ±3мм;

- - при формировании пакетов армирующего материала минимальная ширина нахлестов поперек долевых нитей 20 мм;

- - вдоль долевых нитей ленты укладываются встык, с зазором не более 1 мм;

- при формировании пакетов армирующего материала совпадение нахлестов между полотнами для любых двух слоев пакета не допускаются;

- совпадение нахлестов в одном направлении между наружной и внутренней обшивками трехслойной панели (через блок заполнитель) не допускается;

- пересечение нахлестов в перекрестном направлении не более одного в любом произвольном сечении детали;

- при стыковке блоков заполнителя трехслойных панелей зазор между торцами блоков не более 1 мм, перепад по высоте блоков в зоне стыка – не более 0.2 мм. Блоки заполнителя следует подогнать между собой в матрице или пресс-форме и маркировать (при необходимости) до процесса выкладки;

- при формировании пакетов препрегов для особоответственных деталей контролировать угол ориентации для каждого полотна препрега, выложенной на оснастку согласно схеме укладки приведенной в КД и в соответствии с линиями разметки, нанесенными на оснастку. Отклонение угла ориентации полотна препрега от заданного должно быть не более ±2⁰.Разрешается проводить контроль угла ориентации универсальными шаблонами. Шаблоны должны быть аттестованы в соответствии с принятой на производстве процедурой.

- искажение угла укладки в зонах перехода кривизны и на криволинейных участках двойной кривизны с малым радиусом (R≤50 мм) не регламентируется;

- после выполнения операции выкладки контролеру ОТК надо сделать отметку в технологическом паспорте о закрытии операции на данной детали с указанием общего времени, затраченного на процесс раскроя и выкладки всей детали после пропитки препрега.

рисунок 7.4 Схемы формирования пакетов препрегов в полуматрицах пресс-формы и на форм-блоках, сборка пресс-формы на примере конструкции руля с трех-замкнутым контуром для последующего пневмо-компрессионного формования.

рисунок 7.5 Схема сборки пакетов препрегов в матрице и на оправках на примере конструкции интегральной панели (курсивом – наименование пакетов препрегов) и установка оправок на матрицу для последующего вакуумного формования. ВФ производится в один этап.

Формование детали осуществляется в соответствии с представленными на рис. 8.7 зависимостями давления и температуры от времени процесса:

- статический режим термообработки (ТО) рекомендуется для толстостенных и относительно крупногабаритных деталей, для многозамкнутых конструкций с трехслойными обшивками, а также при использовании печи для нагрева пресс-формы:

- - отрегулировать избыточное давление в форм-блоках на уровне 100±10 Кпа;

- - начать нагрев детали со скоростью 2…3⁰С/мин, температуру контролировать по датчику, установленному непосредственно на оболочке детали;

- - по достижении температуры +50+5⁰С, давление в форм-блоках поднять до уровня 300-25 Кпа;

- - по достижении температуры +100⁰С зафиксировать время начала выдержки температуры, заброс более чем на 5⁰С не допускается;

- - через 30 мин. с момента достижения +100⁰С давление в форм-блоках снизить до 100±10 Кпа (процесс гелеобразования завершен);

- - через 90 мин. нагрев пресс-формы выключить (или извлечь пресс-форму из печи) и охлаждать естественным способом при нормальной температуре в рабочем помещении;

- - разборку можно начинать при температуре пресс-формы не более +40⁰С;

- динамический режим ТО применяется при использовании пресс-формы со встроенной системой нагрева:

- -отрегулировать избыточное давление в форм-блоках на уровне 100±10 Кпа;

- - по достижении температуры +50+5⁰С, давление в форм-блоках поднять до уровня 300-25 Кпа;

- - нагрев пресс-формы выключить при подходе температуры детали к +120⁰С (характеристики по динамике роста температуры пресс-формы со встроенной системой нагрева необходимо определить на стадии отработки процесса формования);

- - по достижении температуры +120⁰С нагрев пресс-формы выключить и охлаждать естественным способом при нормальной температуре в рабочем помещении;

- - разборку можно начинать при температуре пресс-формы не более +40⁰С;

7.1.7 Разборку пресс-формы производить в следующей последовательности (см. рис. 8.6):

- перекрыть вентиль W и сбросить давление в форм-блоках, отсоединить контрольный манометр РС3;

- отсоединить от форм-блока все элементы внешней пневмомагистрали;

- снять торцевые крышки пресс-формы и вынуть герметичные рукава из внутренних полостей форм-блоков (если они предусмотрены в конструкции форм-блоков);

- снять струбцины (или стяжные болты), соединяющие полуматрицы, раскрыть пресс-форму;

- поочереди извлечь из многостеночной оболочки форм-блоки и упругие вкладыши, вытягивая их с усилием, достаточным для «утонения» их поперечного сечения;

- очистить форм-блоки, упругие вкладыши и рабочую поверхность полуматриц пресс-формы от остатков отвержденного связующего;

- визуально осмотреть поверхности форм-блоков, упругих вкладышей и рабочей поверхности полуматриц пресс-формы на предмет появления дефектов.

7.1.8 Визуальный контроль геометрии и качества поверхности детали:

- осмотреть наружную поверхность многостеночной оболочки, маркером отметить обнаруженные дефекты;

- с торцов осмотреть внутреннюю поверхность замкнутых контуров на отсутствие дефектов рабочей поверхности и остатков «оторванных» фрагментов форм-блоков и упругих вкладышей (если были обнаружены их дефекты после данного процесса формования), при осмотре внутренней поверхности контуров форм-блоков рекомендуется использовать подсветку.