Способ изготовления слоистых изделий из композиционных материалов

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий укладку пропитанных связующим нитей по пери (Л метру расположенных на заданном расстоянии друг от друга соосных колец с образованием цилиндрической поверхности, сближение колец с одновременным их поворотом в противоположные стороны относительно общей оси и термообработку полученной заготовки для ее фиксирования, отличающийся тем, что, с целью получения шпангоутов и повышения их качества, укладку пропитанных связующим нитей осуществляют обмоткой колец П-образного профиля , повернутых полками навстречу друг другу, с образованием концентрических цилиндрических поверхностей, а после термообработки на полученный каркас наматывают остальные спиральные слои до образования необходимой толщины заготовки и ее отверждают.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) 3 (5D

12 (21) 3500476/23-05 (22) 18.10.82 (46) 30,06.84. Бюл. № 24 (72) В. М. Кузнецов, М. А. Комков, А. М. Силаев и В. В. Игнатьев (71) Научно-исследовательский институт проблем машиностроения при МВТУ им.

Н. Э. Б аумана (53) 678.057.94 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 749673, кл: В 29 G 7/00, 1978.

2. Патент ФРГ № 1224912, кл. 39 А3 23/12, 1966 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий укладку пропитанных связующим нитей по периметру расположенных на заданном расстоянии друг от друга соосных колец с образованием цилиндрической поверхности, сближение колец с одновременным их поворотом в противоположные стороны относительно общей оси и термообработку полученной заготовки для ее фиксирования, отличаюи ийся тем, что, с целью получения шпангоутов и повышения их качества, укладку пропитанных связующим нитей осуществляют обмоткой колец П-образного профиля, повернутых полками навстречу друг другу, с образованием концентрических цилиндрических поверхностей, а после тармообработки на полученный каркас наматывают остальные спиральные слои до образования я необходимой толщи ны заготовки и ее отверждают.

1100111

1О

Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов типа шпангоута и может быть использовано в различных отраслях промышленности, Известен способ изготовления слоистых шпангоутов, состоящий в наслаивании композиционного материала на вращающуюся оправку с последующей его термообработкой на оправке, съемом с оправки и механической обработкой под требуемый размер (1).

Недостатком изготовленных таким образом шпангоутов является их низкое качество.

Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является способ изготовления слоистых изделий из композиционных материалов, включающий укладку пропитанных связующим нитей по периметру расположенных на заданном расстоянии друг от друга соосных колец с образованием цилиндрической поверхности, сближение колец с одновременным их поворотом в противоположные стороны относительно общей оси и термообработку полученной заготовки для ее фиксирования (2).

Известный способ не позволяет получить изделие типа шпангоута с замкнутым профилем, имеющи м внутреннюю гипербологическую поверхность.

Целью изобретения является получение шпангоутов и повышение их качества.

Эта цель достигается тем, что согласно способу, включающему укладку пропитанных связующим нитей по периметру расположенных на заданном расстоянии друг от друга соосных колец с образованием цилиндрической поверхности, сближение колец с одновременным их поворотом в противоположные стороны относительно общей оси и термообработку полученной заготовки для ее фиксирования, укладку пропитанных связующим нитей осуществляют обмоткой колец П-образного профиля, повернутых полками навстречу друг другу, с образованием концентрических цилиндрических поверхностей, а после термообработки на полученный каркас наматывают остальные спиральные слои до образования необходимой толщины заготовки и ее отверждают.

На фиг. 1 показано расположение кольцевых элементов оправки во время нанесения витков окружного слоя; яа фиг. 2— изображение шпангоута с повернутым слоем, образующим гиперболическую поверхность; на фи г. 3 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение Б — Б на фиг. 3; на фиг. 5 — сечение  —.В на фиг. 4.

Оправка состоит из соосных колец верхнего 1 и нижнего 2 П-образного профиля с полками 3, расположенных на заданном расстоянии друг от друга посредством стоек с цилиндрической 4 и эллиптической 5 частями, а также шейкой 6 и хвостовиком 7, причем цилиндрическая часть 4 стойки входит в эллиптическую щель 8 кольца 1, хвостовик 7 входит в отверстие 9.

Способ осуществляют следующим образом.

С начала на верхнем 1 и нижнем 2 кольцах с угловым шагом 45, чередуя друг с другом, сверлят отверстия 9 и прорезают щели 8. Причем щели прорезают таким образом, чтобы большая ось эллиптической щели совпадала с направлением укладки матери ала 10, т. е. мер идиональной плоскостью. Затем кольцо 2 выставляют горизонтально, чтобы торцы его полок 3 были сверху. В прорезанные отверстия 9 и щели

8 устанавливают одинаковые металлические стойки, имеющих длину более чем в 2 раза превышающую ширину полок кольца, вставляя цилиндрические хвостовики 7 в отверстия 9, а концы 4 в продолговатые щели 8. При этом стойки ставят так, чтобы большая ось их эллиптического сечения была перпендикулярна меридиональной плоскости колец 1 и 2. Далее на эти стойки, соблюдая те же самые условия, устанавливают второе кольцо 1, но только уже вниз торцами поилок 3. Оба кольца 1 и 2 связывают друг с другом ниткой или проволокой в нескольких местах. Изготовленную таким образом оправку обматывают на торонамоточном станке окружным слоем однонаправленного незаполимеризованного композиционного материала 10. Скрепляющую кольца 1 и 2 нитку или проволоку снимают вблизи от плоскости вращения шпулярника.

После окончания намотки окружного слоя (фиг. I ) металлические стойки поочередно поворачивают вокруг своей оси на 90 таким образом, чтобы оси их эллиптических сечений совпали с осями аналогичных эллиптических щелей 8 на боковых стенках колец 1 и 2, а затем, раздвинув нити намотанного слоя и выдвинув стойки из оправки до момента появления их средней цилиндрической шейки 4, еще раз поворачивают их на 90 . Далее кольца 1 и 2 поворачивают в противоположные стороны до тех пор, пока последние ее соприкоснутся торцами полок 3. При этом, обеспечивая натяжение в витках повернутого слоя 11 (фиг. 2), прижимают повернутые кольца

1 и 2 друг к другу. По окончании этой операции снимают стойки, опять повернув на

90, и, раздвинув материал 10, вынимают из оправки через эллиптические щели 8 в боков ых стенка х колец.

Повернутый слой ll фиксируют при помощи нагрева в печи. В результате на внутреннем кольце шпангоута образуется поверхность конкретного однополостного гиперболоида, описываемого выражением

Z г г х +pl ---,— - R

9 41 р

ltOO>li

g7uc.

6 где X $, Z — координаты точек гиперболической поверхности;

5 gP — соответственно ширина внутреннего кольца шпангоута и угол наклона на нем витков спиральной намотки к плоскости, перпендикулярной оси вращения гиперболоида;

R — радиус линии пересечения гиперболоида с боковыми поверхностями шпангоута.

После полимеризации (повернутого слоя) на торонамоточном станке под расчетными углами < 6 осуществляют намотку остальных спиральных слоев и проводят повторную полимеризацию всех намотанных слоев.

Таким образом, применение предлагаемого способа изготовления слоистого шпангоута с гиперболической поверхностью по внутреннему посадочному кольцу позволяет укладывать силовые спиральные слои армируюшего наполнителя на жесткое основание, способствует увеличению плотности и монолитности материала на данном участке и, как следствие, повышению прочности и качества самого слоистого шпангоута.

1100111 юг

Составитель М. Осипова

Редактор Т. Кугрышева Техред И. Верес Корректор И.Муска

Заказ 4477/13 Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4