Определение параметров формования отверстий в неотвержденном тканом композите методом прокалывания заостренным индентором

Инженерный журнал: наука и инновации

# 9·2017 1

УДК 539.374.002.62 DOI 10.18698/2308-6033-2017-9-1678

Определение параметров формования отверстий

в неотвержденном тканом композите методом

прокалывания заостренным индентором

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Представлены экспериментальные исследования альтернативного метода полу-

чения цилиндрических отверстий в неотвержденном композитном материале —

метода прокола. Формование отверстий в тканом препреге выполнялось заост-

ренным металлическим стержнем (индентором). Приведены числовые значения

продолжительности и величины подачи индентора в многослойных тканых паке-

тах в зависимости от диаметра инструмента, толщины образца, вязкости свя-

зующего. Разработаны математическая модель и методика расчета напряженно-

деформированного состояния нитей утка и основы стеклоткани Т-13 в области

индентора. Установлено, что для испытуемых образцов заданной толщины мак-

симальные значения полученных отверстий находятся в пределах, соответству-

ющих области практических размеров диаметров заклепок, винтов и болтов, при-

меняемых в сборочных соединениях изделий ракетно-космической техники.

Ключевые слова:

стеклоткань, тканый препрег, формование отверстий, метод

прокалывания, индентор

Вводная часть.

Проектируя композитные конструкции любого

назначения, необходимо выбрать наиболее эффективный способ со-

единения отдельных элементов изделия между собой. При сборке из-

делий с металлокомпозитными или композитными деталями широко

применяются механические и комбинированные соединения, т. е.

с помощью болтов, штифтов, заклепок, игл, обеспечивающие хоро-

шие результаты в сочетании с клеевыми соединениями [1–6].

Обычно отверстия получают в уже отвержденном композите пу-

тем сверления, приводящего к перерезыванию нитей, растрескива-

нию связующего, образованию межслойных трещин и ослаблению

несущей способности изделия в районе отверстий. На рис. 1 показана

термическая деструкция эпоксидной смолы, которую можно наблю-

дать при сверлении отверстий твердосплавным сверлом без смазочно-

охлаждающих технологических сред в отвержденном стеклопластике

(

), при ультразвуковой дефектоскопии видна область расслаивания

структуры просверленного материала (

) [6].

Альтернативой сверлению отверстий в многослойном ортотроп-

ном или тканом пакете является их формование методом прокалыва-

ния заостренным стержнем — индентором [6–9], раздвигающим нити

в еще неотвержденном композите. Несмотря на то что в процессе

формования отверстия прокалыванием происходит нарушение регу-