Способ формования деталей из композиционных материалов с низкой электропроводностью
Использование, машиностроение. Сущность изобретения: способ включает размещение электропроводного спутника на обрабатываемой детали, нагрев детали, силовое воздействие на спутник магнитноимпульсным полем, дальнейший нагрев детали , отделение спутника, охлаждение детали и спутника. При этом силозое воздействие магнитным полем осуществляют при температурах в интервале температур активного гелеобразования. спутник изготавливают из металла с эффектом термомеханической памяти формы с диапазоном температур фазовых превращений, превышающим температуру структурирования материала детали, а сьем спутника производят за счет его нагрева до указанных температур фазовых превращений. 3 ил. сл С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4825238/27 (22) 14.05.90 (46) 23.10.92. Бюл, Кг 39 (71} Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) М.И,Усольцев, Ю.И.Баранов, В.В.Жидков, В.А.Глущенков, Ю.И,Паршиков и Н.П,Абайдулина (56) Реферативный сборник "Машинно-импульсная обработка материалов", Рига, Рижский политехнический институт, 1984. (ч, (54) СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С
НИЗКОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТ6Ю
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам изготовления деталей из КМ.
Известен процесс формования деталей из КМ через эластичную диафрагму (см.
"Справочник по композиционным материалам" под ред. Дис. Любина. Пер. с англ. — M.:
Машиностроение, 1988, кн.2 с.79, рис. 14,2).
Недостатком способа является требование к герметичности эластичной диафрагмы, особенно при повышении давления прессования.
Известен способ формования деталей из KM с помощью формообразующего инструмента, выполненного из материала с
"памятью формы" температура формоизменения которого ниже температуры отверждения изделия (см. а.с. 921184, кл, В 29 О
23/12 "Оправка для изготовления трубчатых изделий из стеклопластиков). Недостатком
„„5U 1770008 А 1 (57) Использование: машиностроение. Сущность изобретения: способ включает размещение электропроводного спутника на обрабатываемой детали, нагрев детали, силовое воздействие на спутник магнитноимпульсным полем, дальнейший нагрев детали, отделение спутника, охлаждение детали и спутника. При этом силозое воздействие магнитным полем осуществляют при температурах в интервале температур активного гелеобразования. спутник изготавливают из металла с эффектом термомеханической памяти формы с диапазоном температур фазовых превращений, превышающим температуру структурирования материала детали, а съем спутника производят за счет его нагрева до указанн х температур фазовых превращений. 3 ил. способа является затруднен н ый сьем (отделение) формообразующего инструмента от готовой детали после формования и невозможность использования инструмента из . материала с "памятью" многократно, без дополнительной подготовки "тренировки" его перед формованием.
Известны способы применения магнитно-импульсного поля при формовании материалов с высоким электрическим сопротивлением. Для этого на обрабатываемый материал дополнительно наносят электропроводящие покрытия или воздействуют на него магнитно-импульсньiv полем через "спутник", расположенный между деталю и обмоткой индукгора (CM. "Устройство для обработки детэлей с низкой .>лектропроводностью" Пат, 1452661 (ФРГ) . Vorrichtung zur Verformung eines elektrisch
Ieitenden Werkstuckes/Gulf General Atomic
1770008
incorp, San Diego, California (СИА) Авт. изобр. D.F.Brower. Заявл. 11.03.65 N Р
1452661 5 — 14 (G 43057), опубл. 09.10.69.
Приор. 11. 03,64 М 3279228, США, кл. В 21 0
26/14 (7 с 26/14).
IpNvieHeH JIe проводящего покрытия или "спутника", как и в предыдущем случае, требует расхода времени для удаления его при помощи травления, отслаивания, механической обработки и т.д;, что в некоторых случаях разрушает или пойреждает обрабо. анные детали,.
Наиболее близким по технической сущ .ости является решение, когда импульс магнитного поля воздействует на деталь через эластичный "спутник", например, так называемый "транспактор" фирмы Боинг, состоящий из эластомера "уретана" и электрически проводящего элемента внутри него (см, Larrimer NI.Н. Transpactor — а
reusable electromagnetic formig tool for high
resistivity materials — Techn. Paper/Sos. of
Manufacturing Engineers 20501 Ford Road
Dearborn, Michigan 1973. MF 73 — 129, р, 1—
13, Реферат на русском языке см. "Магнитно-импульсная обработка материалов" Реф. сб.„Рига, Рижский политехнический институт, 1984, ll часть), который после воздействия электромагнитного поля возвращается в исходное положение, Недостатком данного способа формования материала является невозможность его применения при изготовлении деталей из композиционных материалов, так как здесь требуется значи-ельное время выдержки с заданным усилием при определенной температуре отверждения связующего. Время выдержки в сотни раз больше времени действия импульса электромагнитного поля.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет обеспечения постоянного давления на деталь и простот л сьемэ спутника с детали, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем размещение экектропроводного спутника на обрабатываемой детали, нагреве детали, последующем силовом воздействии на деталь магнитно-импульсным полем через спутник и сьеме последнего, силовое воздействие магнитно-импульсным полем осуществляют при температурах в интервале температур активного гелеобразования, спутник изготавливают из металла с эффектом термомеханической памяти формы с диапазоном температур фазовых превращений, превышающим температуру структурирования материала детали, а съем сп ггникэ поизводят за счет его нагрева до
55 указанных температур фазовых превращений.
Сопоставленный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного определенным режимом силового, временного и температурного воздействия на спутник, и через него на формуемую деталь. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна".
Сравнение заявленного решения с.другими техническими решениями в данной области не выявило в них признаков, отличающих заявленное решение от прототипа, что дает основание сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия
На фиг.1 показано исходное состояние заготовки; на фиг.2 — состояние заготовки после воздействия импульсного-магнитного поля; на фиг,3 — окончательное состояние технологического процесса.
Оснастка для технологического процесса состоит из разъемной формы 1, индуктора 2, спутника 3 из материала с "эффектом памяти формы". Вся пресс-форма помещается в печь 4 для создания и поддержания необходимой температуры спекания КМ.
Предлагаемый способ изготовления данной детали из КМ реализуется следующим образом.
На формообразующий спутник 3 наматывается препрег КМ, состсящий, например, из ткани ТКК-2 и связующего — ЛБС
1/4, и помещается все это в рэзьемную форму 1. Внутрь спутника 3 вставляется индуктор 2, Материал спутника выбираем (например Си-А0 с диапазоном срабатывания "памяти 165-170 С". Температура начала структурирования связующего ЛБС 1/4 о
70 С, Производится совместный нагрев и выдержка пакета из формы 1; препрега, спутника 3 по следующему режиму:
1. (80 5) С вЂ” 1 ч;
2. воздействие магнитно-импульсным полем на препрег (формование детали) через спутник при (110 + б)" С:
3, (120 +5) С вЂ” 1 ч;
4. (145 + 5) С вЂ” 1.ч;
5. (175 +. 5) С вЂ” 2 ч.
При температуре 165 — 170 С произойдет отделение спутника от препрега — материал спутника "вспомнит" исходную форму, После охлаждения формы она. раскрывается, деталь и спутник раздельно удаляются. Спутник можно использовать вновь для изготовления следующей детали.
1770008
Использование предлагаемого способа изготовления деталей из КМ по сравнению с существующими способами обеспечивает следующие преимущества.
Использование в качестве силового воздействия на КМ заготовки магнитно-импульсного поля позволяет значительно увеличить усилия прессования и дает воэможность их регулировки, что существенно повлияет на качественные характеристики материала изготавливаемой детали: равноплотность, прочность, а также позволяет формовать детали сложной геометрии.
Использование в качестве формообразующего спутника материала с"памятью формы" дает возможность аккумулировать в спутнике энергию магнйтно-импульсного поля с тем, чтобы "отдавать" ее формуемой детали постепенно, по мере протекания технологического процесса и, кроме того, упростить отделение спутника от готовой детали.
За базовый объект принят способ формования деталей из КМ через эластичную оболочку. Замена базового объекта и редлагаемым позволит получить экономический эффект от 50 до 300 руб. на деталь в зависимости от типоразмера детали, Эффект достигается за счет снятия требований к герметичности оболочки и вследствии этого к упрощению оснастки.
5 Формула изобретения
Способ формования деталей иэ композиционных материалов с низкой электропроводностью, заключающийся в размещении электропроводного спутника
10 на обрабатываемой детали, нагреве детали, последующем силовом воздействии на деталь магнитно-импульсным полем через спутник и съеме последнего, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения
15 технологических возмох .настей за счет обеспечения постоянного давления на деталь и простоты съема спутника с детали, силовое воздействие магнитно-импульсным полем осуществляют при температурах в
20 интервале температур активного гелеобразования, спутник изготавливают из металла с эффектом термомеханической памяти формы с диапазоном температур фазовых превращений, превышающим температуру
25 структурирования материала детали, а съем спутника производят за счет его нагрева до . указанных температур фазовых превращений.
1770008
Составитель Ю,баранов
Техред М.Моргентал Корректор E.llaw
Редактор О.Стенина
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 3695 Тираж Подписное.
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5
