Eng
Ukr
Rus
Триває друк

2020 №04 (04) DOI of Article
10.37434/as2020.04.05
2020 №04 (06)

Автоматичне зварювання 2020 #04
Журнал «Автоматичне зварювання», № 4, 2020, с.34-40

Зварювання термопластичних полімерних композитів в авіаційній промисловості (Огляд)

М.В. Юрженко1, М.Г. Кораб1, Р.В. Колісник1, О.П. Масючок1, А.В. Андрєєв2, В.С. Петропольський2
1ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
2ДП «Антонов». 03062, м. Київ, вул. Академіка Туполєва 1. E-mail: support@antonov.com

Кількість конструкцій з полімерних композитних матеріалів у авіабудуванні постійно збільшується. Традиційними у цій галузі є полімерні композити на основі термореактивних матриць, однак актуальним є використання нових термопластичних композитів, які мають низку переваг у порівнянні з термореактивними. Застосування термопластичних композитних матеріалів дозволяє активно використовувати процеси зварювання при виробництві конструкцій, що суттєво підвищує продуктивність робіт та зменшує їх вартість. Найбільше в авіабудуванні використовують три види термостійких полімерів класу поліариленів – поліетеретеркетони (PEEK та РЕКК), поліетерімід (PEI) та поліфениленсульфід (PPS). Авіаційні конструкції характеризуються великим розмаїттям та складністю форм, тому для з’єднання їх залучають практично усі відомі способи зварювання пластмас. Активно застосовують терморезисторне зварювання полімерних матеріалів за допомогою закладних елементів з металевої сітки чи вуглецевої тканини. Для з’єднання конструкцій із електропровідних вуглецевих композитів придатна технологія індукційного зварювання. Використовують в авіабудуванні також ультразвукове зварювання, лазерне зварювання та зварювання нагрітим інструментом з непрямим нагрівом. На даний час процеси зварювання зазвичай контролюються цифровим способом зі збереженням усіх даних, однак, на порядку денному перехід до лінійного керування процесом з використанням контролю температури. У даній роботі за матеріалами європейських публікацій наведено приклади застосування різних методів зварювання при виробництві конструкцій із сучасних полімерних термопластичних композитів в авіаційній промисловості. Бібліогр. 16, рис. 9.
Ключові слова: полімерні композитні матеріали, термопласти, зварні з’єднання, терморезисторне зварювання, індукційне зварювання, ультразвукове зварювання

Надійшла до редакції 13.02.2020

Список літератури

1. Ківа Д. (2012) Авіаційна галузь на крилах науки. Віче, 21. http://veche.kiev.ua/journal/3366/
2. Бєліков С.Б., Волчок І.П., Мітяєв О.А., Плескач В.М., Савченко В.О. (2017) Композиційні матеріали в авіабудуванні (огляд). Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні, 1. http://nmt.zntu.edu.ua/article/ view/131033/126779
3. Chris Red (2014) Thermoplastics in Aerospace Composites Outlook, 2014-2023. Composites World, 1. https:// www.compositesworld.com/articles/the-outlook-forthermoplasticsin-aerospace-composites-2014-2023
4. W. D. Callister Jr., D. G. Rethwisch (2015) Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach, Wiley; 5th Ed., 960.
5. https://www.tencatecomposites.com/resources/datasheets
6. https://www.porcher-ind.com
7. Da Costa A. P., Botelho E. C., Leali Costa M., Narita N. E., Tarpani J. R.. (2012) A Review of Welding Technologies for Thermoplastic Composites in Aerospace Applications. Journal of Aerospace Technology and Management, 4, 3, 255265. http://www.jatm.com.br/papers/vol4_n3/JATMv4n3_ p255-266_A_Review_of_Welding_Technologies_for_ Thermoplastic_Composites_in_Aerospace_Applications.pdf
8. Offringa A. (2016) Thermoplastic composites in aerospace. Breakthrough Technologies for Advanced Manufacture, Nottingham. http://www.sampe.org.uk/assets/documents/pdfs/ AS2016/Presentations/AS2016_01_Arnt_Offringa_Fokker.pdf
9. Gardiner G. (2018) Welding thermoplastic composites. Composites World, 9, p. 50 – 63. https://sc.edu/about/centers_institutes/ mcnair/documents/composites_world_september.pdf
10. Ahmed T.J., Stavrov D., Bersee H.E.N., Beukers A. (2006) Induction welding of thermoplastic composites—an overview. Composites Part A, t. 37, 10, 1638-1651. https:// www.deepdyve.com/lp/elsevier/induction-welding-ofthermoplasticcomposites-an-overview-ps031YzeOD
11. Gardiner G. (2008) New horizons in welding thermoplastic composites https://www.compositesworld.com/blog/post/ new-horizons-in-welding-thermoplastic-composites
12. Palardy G., Villegas I. F. (2016) Smart Ultrasonic Welding of Thermoplastic Composites. Proceedings of the American Society for Composites – 31st Techn. Conf., ASC. https:// pure.tudelft.nl/portal/fi les/12482685/1816.pdf
13. Aerospace 3D Printing Market Size, Share & Industry Analysis, By Vertical (Printers and Materials), By Industry Type (UAV, Aircraft, and Spacecraft), By Application Type (Engine Components, Space Components, and Structural Components), By Printer Technology Type (DMLS, FDM, CLIP, SLA, SLS and Others), and Regional Forecast 20192026. https://www.fortunebusinessinsights.com/industryreports/ aerospace-3d-printing-market-101613
14. Joshi, Sunil & Sheikh, Abdullah. (2015). 3D printing in aerospace and its long-term sustainability. Virtual and Physical Prototyping. 10. 1-11. 10.1080/17452759.2015.1111519. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/17452759.20 15.1111519?journalCode=nvpp20
15. 3D printing in aviation – advantages and areas of application https://www.mototok.com/blog/3d-printing-in-aviationadvantages
16. TOP 10 3D Printing in Aeronautics https://www.3dnatives. com/en/3d-printing-aeronautics-010320184/
>