Способ изготовления изделий из неотвержденного композиционно-волокнистого термореактивного материала

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I )

МЕ®ру у аА"";

,-, (3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3571641/23-05 (22) 05. 04.83 (46) 30.03.85. Бюл. Ф 12 (72) Ю.Е. Усов и О.Г. Цыплаков (53) 678.029.4 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 905110, кл. В 29 С 7/00, 1980.

Цыплаков А.А., Меркушев А.А. и Усов Ю.Е. Механическая обработка

"сырых" стеклопластиков в замороженном состоянии. — В сб. статей:

Армированные полимерные материалы.

Пермское книжное издательство, 1973, с. 154 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕОТВЕРЩЦЕННОГО КОМПОЗИЦИОННО-ВОЛОКНИСТОГО ТЕРМОРЕАКТИВНОГО, 4(5)) В 29 С 53/56, В 29 В 13/04//

В 29 К 105:08; В 29 L 19з00

МАТЕРИАЛА, з.аключающийся в том,что изделия предварительно пропитывают термореактивным связующим, охлаждают с последующими обработкой точением и термообработкой в технологической рубашке, полученной путем намотки нити или жгута, и удаляют технологическую рубашку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повы;.шения прочности изделий и снижения трудоемкости их изготовления, намот-: ку технологической рубашки осуществляют в процессе точения по винтовой линии с шагом, равным величине подачи резца на оборот изделия, а толщину нити или жгута выбирают не менее этой величины.

11ч7588

30 тинного материала, заключающемуся в том, что изделия предварительно

35 пропитывают термореактивным связую40

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении деталей из композиционно-термореактивного материала с использованием метода точения.

Известен способ изготовления деталей, имеющих форму тел вращения из композиционно-волокнистого термореактинного материала. Формирование осуществляют методом напыления HR формообразующую оправку с последующим отверждением f1) .

Недостатком этого способа является вредность процесса механической обработки изделий в химически отвержденном состоянии, так как образуются вредные для человеческого организма частицы связующего и наполнителя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления изделий из неотвержденного композиционно-волокнистого термореактивного материала, заключающийся в том, что изделия предварительно пропитывают термореактивным связующим, охлаждают с последующими обработкой точением и термообработкой в технологической рубашке, полученной путем намотки нити или жгута, и удаляют технологическую рубашку (2$ .

Известный способ включает следующие операции.

Намотанный на оправку неотвержденный композиционно-волокнистый термореактивный материал подвергают глубокому замораживанию до низких температур (-60 С и ниже} для о придания ему твердости и жесткости, достаточных для осуществления механической обработки, затем осуществляют механическую обработку точением наружных поверхностей, отмораживание изделия и удаление влаги с обработанных поверхностей изделия, намотку технологической рубашки на обработанные поверхности изделия; термическую обработку изделия для его отверждения; удаление технологической рубашки с поверхностей отвержденного изделия.

Этот способ обеспечивает ряд преимуществ, в том числе сныкение уровня вредности рабочей зоны и повышение стойкости инструмента, 5

Недостатком этого способа является образование {намораживание) на обработанной поверхности слоя нлаги, конденсирующейся из окружающей среды. Образовавшийся слой влаги, взаимодействуя с неотнержденным (химически активным) материалом обработанной поверхности детали, частично впитывается и растворяется и нем. При отнерждении это приводит к снижению прочности поверхностного слоя из елия, так как связующее из-за растворения н нем нлаги теряет химическую активность, а следовательно, и способность прочно скреплять арматуру композиционно-волокнистого термореактинного материала, кроме того, в материале образуется большое количество пор от испарения влаги.

Для удаления намороженного слоя влаги необходима дополнительная термическая операция, существенно повышающая трудоемкость изготовления изделий.

Цель изобретения — повышение прочности изделий и снижение трудоемкости их изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготонления изделий неотвержденного композиционно-волокнистого термореакщим, охлаждают с последующими обработкой точением и т ермо о бр аб от кой в технологической рубашке, полученной путем намотки нити или жгута, и удаляют технологическую рубашку, намотку технологическойрубашки осуществляют в процессе точения по винтовой линии с шагом, равным неличине подачи резца на оборот изделия, а толщину нити или жгута выбирают не менее этой величины

Полученные таким образом изделия из композиционно-волокнистого термореактивного материала имеют на обработанных поверхностях защитный слой, предохраняющий эти поверхности от действия влаги из окружающей среды. Кроме того, защитный слой способствует уплотнению обработанных поверхностей, а следовательно, и повышению их прочности.

Этот слой благодаря антиадгезион,Прочность, 6. кгс/мм партий

Способ изготовления

1 6

Известный

45 Предлагаемый

76

3 1 ной пропитке не вступает в химическую реакцию при последующей термообработке. с основным материалом иэделия и после его отверждения легко удаляется с поверхности.

Технологический процесс предлагаемого способа состоит из следующих операций.

Намотанный на оправку неотвержденный композиционно-волокнистый термореактивный материал подвергается глубокому замораживанию до о низких температур (-60 С и ниже) для придания ему твердости и жесткости, достаточных для осуществления механической обработки, далее проводят механическую обработку точением наружных поверхностей с одновременной намоткой на них технологической рубашки, термическую обработку изделия для его отверждения, удаление технологи ческой рубашки с поверхностей отвержденного изделия.

Существенное снижение трудоемкости по предлагаемому способу достигается тем, что иэ технологического процесса исключается операция отмораживания и удаления с обработанной поверхности слоя влаги, т.е. изделие после механической обработки сразу же поступает в термическую установку отверж" дения. Кроме того, трудоемкость, снижается за счет совмещения механической обработки с намоткой технологической рубашки.

На чертеже изображена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ.

Оправку 1 с намотанным на ней слоем 2 неотвержденного композиционно-волокнистого термореактивного материала, замороженного до о температуры -40 С, приводят во вращение на центрах токарного станка со скоростью Vpq 250 м/мин. Глубина резания (t) составляет 1 мм. Суппорту 4 с резцом 3 придают поступа-тельное движение со скоростью подачи Б) 0,3 мм/об. Одновременно с

147588 4 этим с бобины 7 сматывается жгут;

8 толщиной (3) 0,5 мм через направляющее устройство 9 на обработанную поверхность. Жгут предварительно

5 пропитывают антиадгезионной смазкой. Усилие натяжения жгута при намотке регулируется тормозным устройством 6.

В результате указанной те..нологии

10 получают обточенные изделия, наружная поверхность которых защищена от воздействия окружающей среды слоем 5 (технологической рубашкой) из плотно уложенного жгуга.

Полученные таким способом опыт ные иэделия после термического отверждения и удаления технологической рубашки не имеют на наружной поверхности следов действия влаги окру2п жающей среды в виде пор.

Одновременно изготовлены по способу-прототипу опытные образцы трубчатых вкладьппей из КВТМ, кото25 рые по составу, структуре, форме и размерам соответствуют опытным образцам, полученным предлагаемы . способом.

Время на изготовление каждого изделия по предлагаемому способу сокращается примерно на 3 ч за счет того,что сразу же после механической обработки с одновременной намоткой" технологической рубашки изделие поступает на термическую обработку отверждения, не требуя проведения операций отмораживания, удаления влаги и последующей намотки на обработанную поверхность технологи40 ческой рубашки.

0 rr e изделия, полученные по прототипу и предлагаемому способу, подвергают испытаниям на разрушение путем создания внутреннего давления.

В результате математической обработки данных испытаний получены. средние величины прочности изделий для шести партий изделий (шесть марок материалов). Результаты испытачий представлены в таблице.

2 3 4 5

96 123 20 37

t 13 132 21 39

Составитель В. Ляпина

Техред А.Кикемеэей Корректор Л. Пилипенко

Редактор И. Петрова

Заказ 1467/17 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

В

Анализ данных показывает, что прочность изделий, изготовленных по предлагаемому способу, по сравнению с известным возросла примерно на 3-8Х.

Технические преимущества предлагаемого способа изготовления из делий из композиционно-волокнистого термореактивного материала заключаются в следующем: повышается прочность изделий за счет предупреждения конденсации

1147588 влаги из окружающей среды на обработанную поверхность, а следова тельно, и ее взаимодействия с поверхностным слоем неотвержденного

5 (химически активного) материала; существенно снижается трудоемкость изготовления иэделий, так как исключается необходимость в операции отмораживания и удаления слоя влаги с обработанной поверхности, а также совмещаются операции точения и намотки технологической рубашки.