Изготовление узлов, панелей и отсеков с заполнителем в виде пенопласта

При использовании в качестве легких заполнителей пенопластов возможен один из следующих методов изготовления узлов, панелей и от­секов: прессовый, беспрессовый и комбинированный.

При прессовом методе применяется готовый заполнитель в виде стандартных листов или плит. На рис. 210 приведена типовая конструкция рулей высоты и поворота, элеронов и лопастей несущего винта вертолета, в которой в качестве заполнителя применяется пенопласт.

Рис. 210. Типовая конструкция узла, позволяющая применение заполнителя:

1 – лонжерон; 2 – нервюра; 3 – заполнитель в виде пенопласта; 4 – обшивка; 5 – законцовка; 6 - носок

Технологический процесс осуществляется в такой последовательно­сти сборка каркаса, установка пенопласта в отсеках между нервюрами, склеивание нервюр с заполнителем, обработка пенопласта и пригонка под склейку обшивки, подготовка пенопласта и обшивок к склеиванию, установка обшивок и склеивание их с каркасом и заполнителем в приспо­соблении под определенным внешним давлением прессования (отсюда название — прессовый метод).

Пенопласт с обшивками и элементами каркаса из дуралюмина склеивается клеем, например, марки ВИАМ-БЗ. Так как клей обладает плохой адгезией к дуралюмину, то на контактные поверхности обшивки II каркаса предварительно наносится подслой универсального клея, на­пример БФ-2, и производится его термообработка. На поверхность полимеризованного клея БФ-2 наносится клей ВР1АМ-БЗ.

На рис. 211 приведена схема приспособления для склеивания хво­стовой части рулей и элеронов.

Рис. 211. Приспособление с двусторонним давлением для склеивания рулей и элеронов:

1 – склеиваемый узел; 2 – поступление сжатого воздуха; 3 – полости для сжатого воздуха; 4 – фольга-мембрана

При беспрессовом методе легкий заполнитель образуется в полости изделия в результате термообработки исходной смоляной композиции (полуфабриката) в виде жидкости, порошка, измельченных кусков плен­ки или цилиндриков из сплошного или пустотелого шнура длиной 5— 7 мм.

Технологический процесс состоит из сборки и подготовки изделия, заполнения его полуфабрикатом и термической обработки. В процессе термической обработки по достижении определенной температуры полу­фабрикат вспенивается в результате действия специального газообразователя, содержащегося в композиции (пенопласты ФК-20, ФК-40, ФФ, ФК-20-А20), или химической реакции между отдельными компонентами исходной композиции (пенопласты ПУ-101, ПУ-103, ПЭ-1, ПЭ-2 и др.).

Как в том, так и в другом случаях вспенивающаяся смоляная масса обладает определенным внутренним давлением (до 3—5 кГ/ ), доста­точным для надежного заполнения изделий, и способностью склеиваться с обшивками и элементами каркаса трехслойной конструкции. Таким образом, здесь отпадает необходимость во внешнем давлении (отсюда название — беспрессовый метод).

После вспенивания заполнитель приобретает пенистую структуру с замкнутыми ячейками и объемным весом γ _зап=0, 015÷ 0, 20 г/

Необходимое весовое количество полуфабриката для заполнения изделия определяется по формуле

где - вес полуфабриката в г;

γ – заданный объемный вес заполнителя в г/ ;

- объем изделия, подлежащий заполнению, в см³;

- коэффициент, учитывающий потери при переработке, равный 1, 03-1, 05.

Рассмотрим для примера сборку руля высоты (рис. 212) в ограни­чительном приспособлении. Пространство между обшивками и каркасом заполнено самовспенивающимся заполнителем ФК. Приспособление снабжено контактными электронагревательными элементами 5 для про­ведения термической обработки. В приспособление закладывается зара­нее собранный и подготовленный каркас 9 руля с обшивками. На каркас и обшивки из алюминиевых (или магниевых) сплавов наносится подслой клея БФ-2, поскольку пенопласты типа ФК обладают плохой адгезией к указанным сплавам. Термическая обработка клея и заполнителя произ­водится одновременно.

Рис. 212. Ограничительное приспособление для заполнения руля высоты самовоспламеняющимся заполнителем типа ФК:

1 – основание; 2 – ограничительная стенка; 3 – крышка; 4 – плита; 5 – плоские нагревательные элементы; 6 – трубчатые нагревательные элементы; 7 – струбцина; 8 – прокладки из асбеста; 9 – каркас руля

В приспособление через торцовые отверстия и отверстия облегчения в нервюрах руля вводятся трубчатые контактные нагреватели 6, обернутые целлофаном. В пространство между обшивками засыпается требуемое количество заполнителя, устанавливается и закрепляете струбцинами крышка 3. Затем включаются электронагреватели, исходная композиция нагревается с определенной скоростью до 150-180° С и выдерживается при этой температур 30—40 мин. Время нагрева, выдержки и охлаждения зависит от максимальной толщины заполнителя в изготовляемом изделии и его объемного веса. Так, при толщине 50 мм и у= 0, 15 г/ время нагрева составляет 4 часа Применение самовспенивающегося заполнителя имеет следующие преимущества перед заполнителем из готового пенопласта:

— исключаются операции механической; обработки заполнителя и предварительной его сборки с каркасом, что существенно сокращает трудоемкость и цикл сборки;

— внешние обводы изделия получаются более точными и стабильными.

Известным недостатком этого метода яв­ляется усадка самовспенивающегося заполни­теля, наиболее заметная при больших толщи­нах изделия.

Для уменьшения усадки заполнителя и де­формации конструкции в исходную компози­цию вводятся специальные добавки (карбид кремния, газовая сажа и т. д.) или использует­ся комбинированный метод, при котором в заполняемую полость вводится грубо обработан­ный вкладыш из готового пенопласта. Размер вкладыша должен быть таким, чтобы между его поверхностью и внутренними обводами изделия оставался зазор в 8—10 мм. После установки вкладышей зазор заполняется самовспенивающимся заполните­лем (рис. 213).

Комбинированный метод позволяет уменьшить усадку заполнителя, повысить точность внешних обводов и существенно уменьшить время тер­мической обработки.

Рис. 213. Схема комбинированного метода заполнения трехслойной конструкции:

1 – изделие; 2 – вкладыш из готового пенопласта; 3 – исходный полуфабрикат пенопласта типа ФК; 4 – отверстия облегчения