Устройство для изготовления изделий из композиционных материалов с коротковолокнистым наполнителем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С КОРОТКОВОЛОКНИСТЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ, содержащее дозатор наполнителя, перемещающийся прижимной элемент с углублениями на рабочей поверхности цилиндрической формы с расширяющимся наружу участком и ориентирующие наполнитель магниты, отличающееся тем, что, с целью повышения качества армирования, расширяющийся участок каждого углубления выполнен в виде четырехгранной правильной пирамиды с большим основанием квадратной формы. т -t д: .1 11

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1156915 A

4(59 В 29 С 43/28; В 29 К 105:18;

В 29 L 9..00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3629644/23-05 (22) 29.07.83 (46) 23.05.85. Бюл. № 19 (72) В. С. Яковлев, В. И. Романьков и А. P. Романов (53) 678.057.94 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 596467, кл. В 29 D 23/12, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 818890, кл. В 29 G 1/00, 1979 (прототип) . (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИИ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С КОРОТКОВОЛОКНИСТЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ, содержащее дозатор наполнителя, перемещающийся прижимной элемент с углублениями на рабочей поверхности цилиндрической формы с расширяющимся наружу участком и ориентирующие наполнитель магниты, отличаюи1ееся тем, что, с целью повышения качества армирования, расширяющийся участок каждого углубления выполнен в виде четырехгранной правильной пирамиды с большим основанием квадратной формы.

1156915

Изобретение относится к устройствам, при помощи которых изготавливаются изделия из композитных материалов, например стеклопластиков, дополнительно армированных в трансверсальном направлении коротковолокнистым наполнителем.

Несущая способность этих изделий лимитируется прочностью на междуслойный сдвиг и сжатие — отрыв в трансверсальном направлении. Эти эксплуатационные характеристики существенно могут быть повышены путем трансверсального армирования композитных материалов, причем наибольший эффект достигается, когда коротковолокнистый наполнитель ориентирован под некоторым углом наклонно по отношению к друг другу и к плоскости армирования.

Известны устройства для введения коротковолокнистого наполнителя нормально к основным армирующим слоям композитного материала, содержащее дозатор наполнителя, прижимной валок с углублениями на его поверхности и ориентирующие наполнитель магниты (1).

Однако в данных устройствах наличие полусферических углублений и использование магнитного поля не обеспечивают как заданного угла внедрения, так и надежного

15

25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для изготовления изделий из композиционных материалов с коротковолокнистым наполнителем, содержащее дозатор наполнителя, перемещающийся прижимной элемент с углублениями на рабочей поверхности цилиндрической формы с расширяющимся наружу участком и ориентирующие наполнитель магниты (2) .

Однако при попадании коротковолокнистого наполнителя на поверхность прижимного элемента между направляющими коничес45

50 кими расширениями он ложится на рабочую поверхность прижимного элемента, препятствует попаданию наполнителя в на55 правляющие отверстия, а после прижатия прилипает к слою связующего. Это уменьшает эффект армирования, не позволяет фиксирования коротковолокнистой арматуры, в момент касания поверхности прижимного валка и в начальный период внедрения в структуру материала. Причиной этому является шарнирное закрепление наполнителя на рабочей поверхности валка. Большая часть наполнителя ложится на формуемый слой материала, прилипая к связующему. Это уменьшает эффект трансверсаль- З5 ного армирования и не позволяет достигнуть повышения прочности при междуслойном сдвиге и трансверсальном отрыве. Кроме того, использование прижимного валка становится невозможным при изготовлении 40 изделий отличной от тела вращения формы. достигнуть повышения прочности при междуслойном сдвиге и трансверсальном отрыве, ведет к утяжелению изделия. Причиной заваливания наполнителя является шарнирное закрепление его на горизонтальных участках рабочей поверхности прижимного элемента.

Целью изобретения является повышение качества армирования.

Цель достигается тем, что в устройстве для изготовления изделий из композиционных материалов с коротковолокнистым наполнителем, содержащем дозатор наполнителя, перемещающийся прижимной элемент с углублениями на рабочей поверхности цилиндрической формы с расширяющимся наружу участкоЫ и ориентирующие наполнитель магниты, расширяющийся участок каждого углубления выполнен в виде четырехгранной правильной пирамиды с большим основанием квадратной формы.

На фиг. 1 приведена схема работы прижимного элемента; на фиг. 2 — сечение прижимного элемента с коротковолокнистым наполнителем; на фиг. 3 — прижимной элемент со стороны рабочей поверхности, вид в плане.

Устройство состоит из прижимного элемента 1, установленного на подвижной штанге 2 в зоне действия магнитного поля, генерируемого постоянным м агнитом 3. Разноименные полюса магнита 3 установлены так, что силовые линии магнитного поля пересекают плоскость прижимного элемента под заданным углом, равным углу внедрения отрезков коротковолокнистого материала

4. Над прижимным элементом 1 расположен дозатор 5, например, вибрационного типа, выполненный из нем агнитного материала. В дозаторе 5 содержатся отрезки коротковолокнистого материала 6. Изделие

7 находится на установочных пальцах 8 вне зоны действия магнитного поля. Прижимной элемент 1 для внедрения коротковолокнистого наполнителя представляет собой плиту с углублениями в виде четырехгранной усеченной правильной пирамиды 9, переходящей в цилиндр 10, ось которого составляет острый угол 4 с рабочей поверхностью 11 прижимного элемента 1.

Большое основание пирамиды 9 имеет квадратную форму и находится на рабочей поверхности 11.

Прижимной элемент 1 предназначен для накопления коротковолокнистой арматуры 6 и внедрения ее в структуру материала изделия 7 путем впрессовывания между волокнами основной стеклоарматуры, а в случае использования полимернь и армирующих материалов, например, органопластики — в сами волокна.

Устройство работает следующим образом.

1156915

Изделие 7, например стеклопластиковая или органопластиковая пластина, формуется известным способом из пропитанных связующим слоев стеклоткани и закрепляется на установочные пальцы 8.

Прижимной элемент .1 устанавливается на подвижную штангу 2 в зоне действия магнитного поля магнитов 3. Под силовым воздействием магнитного поля отрезки коротковолокнистого наполнителя 6, например стальные иголки, из дозатора 5, ориентируясь вдоль силовых линий магнитного поля, попадают на грани пирамиды 9, скользя по которым, фиксируются в цилиндрических углублениях Il. Для ускорения этого процесса и повышения качества ориентации один из полюсов магнита 3 смещается в горизонтальном направлении так, чтобы силовые линии магнитного поля были параллельны осям цилиндрических углублений. Соответственным выбором диаметра и длины углублений ll цилиндрической формы отрезки коротковолокнистого наполнителя 6 фиксируются в них надежно, например, по ходовой посадке.

Подвижной штангой 2 прижимной элемент 1 с требуемым количеством коротковолокнистого наполнителя 6 подводится к отформованной части изделия 7 и прижимается к ней по направлению, параллельному осям цилиндрических углублений (по стрелке на фиг. 1), с усилием, достаточным для введения коротковолокнистой арматуры 6 в изделие 7. При прижиме элемента I к изделию 7 коротковолокнистый наполнитель

6 внедряется в неотвержденную структуру материала, изделия 7 и за счет сил трения остается в нем после отвода прижимного элемента 1 в обратном направлении от его поверхности. Надежное внедрение (100О/О) коротковолокнистого наполнителя происходит тогда, когда длина выступающей его части из углубления составляет не меньше половины полной его длины. Диапазон изменений размеров углублений соответствует интервалу изменения практически используемой для армирования изделий из композитных материалов коротковолокнистой

Затем прижимной элемент 1 поворачивают в его плоскости, например, íà 180 и с помощью подвижной штанги 2 подводят под дозатор 5, а полюс магнита 3 смещают в горизонтальной плоскости так, чтобы угол наклона силовых линий магнитного поля был равен заданному углу внедрения отрезков коротковолокнистого материала. Положение полюса магнита 3 для повернутого на 180 в своей плоскости элемента показано пунктиром на фиг. 1. Цикл внедрения отрезков полностью повторяется.

После этого на изделие 7 согласно стандартному техпроцессу прессуют следующий слой основного материала, затем в него внедряют коротковолокнистый наполнитель

6 и далее в такой же последовательности формуется пластина до полной толщины.

Затем она подвергается термообработке.

Применение в предлагаемом устройстве подвижного полюса постоянного магнита и прижимного элемента с указанной формой углублений позволяет строго фиксировать направление внедрения коротковолокнистого наполнителя под заданным углом к плоскости армирования композитного материала. В результате материал изделий не содержит отрезков наполнителя, направление которых отличается от требуемого, что улучшает пространственную структуру материала и прочность изделия.

Предлагаемая конструкция прижимно35 го элемента позволяет повысить сдвиговую и трансверсальную прочность изделий из композитных материалов введением коротковолокнистой арматуры под заданным углом в любых нужных направлениях и с равномерным распределением в структуре ма40 териал а.

1156915

Составитель М. Осипова

Редактор Л. Гратилло Техред И. Верес Корректор О. Луговая

Заказ 3248/16 Тиоаж 645 Подйисное

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