Литературный обзор способов получения отверстий в композиционных материалах

Авторы: Хохлов Ю.Н., Клюшников М.В., Прохорова М.А.
Опубликовано в выпуске: #1(54)/2021
DOI: 10.18698/2541-8009-2021-1-664
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Инновационные технологии в аэрокосмической деятельности
Ключевые слова: формование отверстий, метод прокалывания, полимерный композиционный материал, лазерная резка, ультразвуковая обработка, ультраструйные технологии, механическое формообразование
Опубликовано: 24.12.2020

Рассмотрены особенности получения отверстий в композиционных материалах различными современными методами, применяющимися в промышленном производстве, в том числе и для изготовления изделий авиационной и ракетной техники. Выполнено сравнение применяемых на данный момент времени методов: механической обработки сверлением, лазерного метода, ультразвукового и ультраструйного. Основное внимание уделено формулировке перспективных направлений развития каждого из этих методов формоизменения. Приведен сравнительный анализ достоинств и недостатков, показаны перспективы развития. В качестве одного из альтернативных имеющимся предложен новый метод — прокалывание полуотвержденного полимерного композиционного материала, армированного стекло- или углепластиковыми волокнами. Его отличительной особенностью является сохранение структуры материала изделия или наличие незначительных ранее известных повреждений композиционных материалов.

Литература

[1] Каблов Е.Н. Композиты: сегодня и завтра. Металлы Евразии, 2015, № 1, с. 36–39.

[2] Авиалайнер Boeing 787: Dreamliner. Популярная механика, 2006, № 10. URL: https://www.popmech.ru/technologies/5711-avialayner-boeing-787-dreamliner/

[3] Антипов В.В. Перспективы развития алюминиевых, магниевых и титановых сплавов для изделий авиационно-космической техники. Авиационные материалы и технологии, 2017, № S, с. 186–194.

[4] Раскутин А.Е., Хрульков А.В., Гирш Р.И. Технологические особенности механической обработки композиционных материалов при изготовлении деталей конструкций (обзор). Труды ВИАМ, 2016, № 9. DOI: https://dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-9-12-12

[5] Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года». Авиационные материалы и технологии, 2015, № 1, с. 3–33.

[6] Zheng K., Politis D.J., Wang L., et al. A review on forming techniques for manufacturing lightweigh complex-shaped aluminium panel components. Int. J. Lightweight Mater. Manuf., 2018, vol. 1, no. 2, pp. 55–80. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijlmm.2018.03.006

[7] Астапчик С.А., Голубев В.С., Маслаков А.Г. Лазерные технологии в машиностроении и металлообработке. Минск, Белорусская наука, 2008.

[8] Кузнецов С.И., Петров А.Л. Применение лазерного излучения для модификации поверхности и раскроя углеродных композиционных материалов и углеродных тканей. Известия Самарского научного центра РАН, 2003, т. 5, № 1, с. 46–54.

[9] Chen Y., Liang Y., Xu J., et al. Ultrasonic vibration assisted grinding of CFRP composites: Effect of fiber orientation and vibration velocity on grinding forces and sur-face quality. Int. J. Lightweight Mater. Manuf., 2018, vol. 1, no. 3, pp. 189–196. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijlmm.2018.08.003

[10] Моргунов Ю.А., Опальницкий А.И., Перепечкин А.А. Современное состояние и перспективы применения в машиностроении ультразвуковой размерной обработки изделий. Известия МГТУ МАМИ, 2012, № 2(14), с. 140–144.

[11] Барзов А.А., Галиновский А.Л., Абашин М.И. Анализ физико-технологических особенностей процесса ультраструйной диагностики. Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, № 11. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2012-11-421

[12] Галиновский А.Л. Анализ инновационного потенциала ультраструйных технологий в оборонных отраслях промышленности. Оборонная техника, 2008, № 6, с. 54–59.

[13] Тарасов В.А., Галиновский А.Л. Проблемы и перспективы развития гидроструйных технологий ракетно-космического машиностроения Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, № 3(15). DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2013-3-636

[14] Барзов А.А., Галиновский А.Л., Хафизов М.В. и др. Повышение производительности гидроабразивной резки материалов путем выбора рациональных режимов обработки методом акустической эмиссии. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2016, № 1, с. 71–77. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2016-1-71-77

[15] Илюхина А.А., Колпаков В.И., Галиновский А.Л. и др. Особенности процесса гидроабразивной резки сотовых панелей космических аппаратов. Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия, 2018, № 4, с. 101–107.

[16] Раскутин А.Е., Хрульков А.В., Гирш Р.И. Технологические особенности механообработки композиционных материалов при изготовлении деталей конструкций (обзор). Труды ВИАМ, 2016, № 9. DOI: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-9-12-12

[17] Комков М.А., Колганов А.В. Формование отверстий в композитных конструкциях методом прокалывания неотвержденного материала. Мат. 2-й межд. науч. конф. Ракетно-космическая техника: фундаментальные и прикладные проблемы. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003, с. 9–13.

[18] Федотов Д.А., Скворцов К.Г. Исследования прочности отверстий, полученных методом прокола. Труды МАИ, 2018, № 98. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=90152&eng=N

[19] Комков М.А., Колганов А.В. Моделирование процесса формования отверстий в композитных конструкциях методом прокалывания неотвержденного полимерно-волокнистого материала. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2007, № 3, с. 33–47.

[20] Болотин Ю.З., Васильева Т.В., Василенко Е.В. Сравнение работоспособности конструкций из композиционных материалов с отверстиями, полученными сверлением и прокалыванием. Инженерный журнал: наука и инновации, 2014, № 3. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2014-3-1332