Формование элемента конструкции из углепластика на основе полиэфирэфиркетона методом горячей штамповки листовых заготовок

Предложен метод штамповки листовых заготовок для получения силовых элементов конструкций из углепластика на основе полиэфирэфиркетона, а также дальнейшего формования изделия. Исследованы особенности формования кронштейнов и влияние температуры процесса на структуру и физико-механические характеристики. Метод штамповки листовых заготовок обладает такими преимуществами перед другими методами формования, как повышение производительности путем уменьшения времени технологического процесса и снижение энергозатрат благодаря сокращению цикла производства. Рассмотрен образец силового элемента конструкции из углепластика на основе полиэфирэфиркетона, изготовленный по предложенному методу при подобранных параметрах технологического режима. Изучены особенности переформования листа в деталь и состояние изделия после остывания в месте сгиба. Проведено исследование микроструктуры и оценены физико-механические характеристики. По результатам исследования подтверждена возможность изготовления деталей сложной формы из углепластика на основе полиэфирэфиркетона с применением отечественных материалов, доступных для массового производства.
EDN: RIOSFX, https://elibrary/riosfx

Литература

[1] Буланов И.М., Воробей В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. 513 с.

[2] Петрова Г.Н., Бейдер Э.Я. Конструкционные материалы на основе армированных термопластов. Российский химический журнал, 2010, т. 54, № 1, с. 34–40.

[3] Ноздрина Л.В., Короткова В.И., Бейдер Э.Я. Термопластичные полимеры для конструкционных композиционных материалов. Конструкции из композиционных материалов, 1991, № 1, с. 9–21.

[4] Саламов А.Х., Микитаев А.К., Беев А.А. и др. Полиэфирэфиркетоны (ПЭЭК) как представители ароматических полиариленэфиркетонов. Фундаментальные исследования, 2016, № 1–1, с. 63–66.

[5] Буслович Д.Г., Панин С.В. Механические и трибологические свойства антифрикционных композитов на основе ПЭЭК, полученных методом горячего прессования и 3D-печати. Техника и технологии машиностроения. Мат. X Межд. науч.-тех. конф. Омск, ОмГТУ, 2021, с. 33–39.

[6] Sudhin A.U., Remanan M., Ajeesh G. et al. Comparison of properties of carbon fiber reinforced thermoplastic and thermosetting composites for aerospace applications. Mater. Today: Proc., 2020, vol. 24–2, pp. 453–462, doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.04.297

[7] Иванов М.С., Сагомонова В.А., Морозова В.С. Отечественный термопластичный углепластик на основе полиэфирэфиркетона. Труды ВИАМ, 2022, № 12, с. 49–62.

[8] Кирин Б.С., Сорокин А.Е., Бойчук А.С. Углепластики на основе полиэфирэфиркетонов. Труды ВИАМ, 2020, № 4-5, с. 22–31, doi: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-45-22-31

[9] Li T., Song Z., Yang X. et al. Influence of processing parameters on the mechanical properties of peek plates by hot compression molding. Materials, 2022, vol. 16, no. 1, art. 36, doi: https://doi.org/10.3390/ma16010036

[10] Lystrup A., Andersen T.L. Autoclave consolidation of fibre composites with a high temperature thermoplastic matrix. J. Mater. Process. Technol., 1998, vol. 77, no. 1-3, pp. 80–85, doi: https://doi.org/10.1016/S0924-0136(97)00398-1

[11] Gomer A., Zou W., Grigat N. et al. Fabrication of fiber reinforced plastics by ultrasonic welding. J. Compos. Sci., 2018, vol. 2, no. 3, art. 56, doi: https://doi.org/10.3390/jcs2030056

[12] Bigg D.M., Preston J.R. Stamping of thermoplastic matrix composites. Polym. Compos., 1989, vol. 10, no. 4, pp. 261–268, doi: https://doi.org/10.1002/pc.750100409

[13] Гуреньков В.М., Чеботарев В.П., Прудскова Т.Н. и др. Способ получения полиэфирэфиркетона. Патент РФ 2673242. Заявл. 37.06.2018, опубл. 23.11.2008.

[14] Гуреньков В.М., Горшков В.О., Чеботарев В.П. и др. Сравнительный анализ свойств полиэфирэфиркетона отечественного и зарубежного производства. Авиационные материалы и технологии, 2019, № 3, с. 41–47, doi: https://doi.org/10.18577/2071-9140-2019-0-3-41-47

[15] Панин С.В., Ань Н.Д., Корниенко Л.А. и др. Экструдируемые антифрикционные композиты на основе полиэфирэфиркетона для аддитивных технологий производства. Химия и химическая технология в XXI веке. Мат. XIX Межд. науч.-практ. конф. им. профессора Л.П. Кулева. Томск, ТПУ, 2018, с. 536–537.

[16] Морозова В.С., Иванов М.С., Шестаков А.М., Павлюкович Н.Г. Влияние текучести расплава полиэфирэфиркетона на характеристики углепластика на его основе. Труды ВИАМ, 2024, № 1, с. 44–51.

[17] Богуцкий В.Б., Шрон Л.Б. К вопросу о применении показателя текучести расплава при переработке полимеров. Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2021, т. 7, № 2, с. 22–29.

[18] Адаменко Н.А., Казуров А.В., Зерщиков К.Ю. и др. Исследование влияния наполнителя на термомеханические свойства полиэфирэфиркетона. Известия ВолгГТУ, 2010, № 4, с. 52–54.

[19] Седакова Е.Б., Козырев Ю.П., Бураков И.С. Влияние фрикционного нагрева на диапазон рабочих нагрузок полимерных композитов. Неделя науки СПбПУ. Мат. науч. конф. с межд. участием Т. 2. Санкт-Петербург, СПбПУ, с. 156–158.

[20] Arquier R., Iliopoulos I., R?gnier G. et al. Consolidation of continuous-carbon-fiber-reinforced PAEK composites: a review. Mater. Today Commun., 2022, vol. 32, art. 104036, doi: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.104036