Устройство для изготовления хвостовиков сложнопрофильных изделий из композиционного материала

 

Изобретение может быть использовано в литейном производстве, а именно при получении армированного сложнопрофильного изг.елия из композиционного материала например, лопаток с хвостовиками из магниевого сплава, армированного волокном бора Сущность изобретения: устройство снабжено фиксирующе-зажимными элементами 1, 2 и 3 с разъемами соответственно в поперечном 4 и в продольном 5, 6 направлениях к продольной оси изделия, в составном элементе 2 выполнены отверстия 7 по месту продольного разъема 5, ось одного из отверстий 7 направлена перпендикулярно к поперечному разъему 4, другие отверстия 7 направлены под углом к поперечному разъему 4, в отверстиях 7 установлены попарно элементы 3 с продольным разъемом 6, на элементе 1 размещены упоры 8 и зажимы 9, которые имеют криволинейные нажимные поверхности Упоры-фиксаторы 11 полукруглой формы расположены параллельно между собой и параллельно поперечному разъему 4 для фиксации слоев заготовок сетки. Крайние составные элементы 3 расположены под углом к поперечному разъему 4 на которых расположены другие упоры-фиксаторы перпендикулярно составным элементам 3 для фиксации наружных слоев заготовок сеток, бил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

4

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5020189/02 (22) 11.11.91 (46) 30.1093 Бюл. Na 39-40 (75) Донгузов АИ. Шмергельский ГС; Коновалов

С.Н. (73) Донгузов Александр Илларионович (54) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ХВОСТОВИКОВ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение может быть использовано в литейном производстве, а именно при получении армированного сложнопрофильного изг,елия из композиционного материала, например, лопаток с хвостовиками из магниевого сплава, армированного волокном бора Сущность изобретения устройство снабжено фиксирующе-зажимными элементами 1, 2 и 3 с разъемами соответственно в поперечном 4 и

)))) )Ш ())) 2 01 14 С1 (5Ц В 12 D 19 00 в продольном 5, 6 направлениях к продольной оси изделия, в составном элементе 2 выполнены отверстия 7 по месту продольного разъема 5, ось одного из отверстий 7 направлена перпендикулярно к поперечному разъему 4, другие отверстия 7 направлены под углом к поперечному разъему 4, в отверстиях 7 установлены попарно элементы 3 с продольным разъемом В, на элементе 1 размещены упоры 8 и зажимы 9, которые имеют криволинейные нажимные поверхности Упоры-фиксаторы 11 полукруглой формы расположены параллельно между собой и параллельно поперечному разъему 4 для фиксации слоев заготовок сетю Крайние составные элементы 3 расположены под углом к поперечному разъему 4 на которых расположены другие упоры-фиксаторы перпендикулярно составным элементам 3 для фиксации наружных слоев заготовок сеток 5 ил.

2001714

Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению армированного сложнопрофильного изделия из композиционного материала. например, лопаток с хвостовиками иэ магниевого сплава, армированного волокном бора.

Известно устройство для изготовления армированных трубами, отливок, содержа. щее емкость для расгтлавленного металла и размещенный над ней пучок труб, собранных в фиксирующем приспособлении, емкость имеет сообщение с вакуумной системой, цапфы для поворота устройства на 180 вокруг горизонтальной оси, нижние торцы пучка, которые размещены от торца емкости для расплавленного металла на расстоянии с образованием камеры подогрева, Данное устройство имеет более широкие технологические возможности и повышает качество изделия, но оно не исключает армирование дистанционных решеток с трубами расплавленным металлом, что снижает технологичность иэделия.

Известно также устройство для изготовления лопатки из легкого сплава, усиленной нитями бора по способу, содержащее выплавляемый стержень, который установлен в литьевую полость, имеет отверстия, в которых размещены с изгибом пучки волокон относительно предольной оси изделия, Фиксация и крепление происходит эа счет сил упругости пучков от изгиба их волокон относительно отверстий стержня, Выравнивание торцов пучков и упор их осуществляется при установке стержня с пучками в выступы устройства в литьевой полости.

Недостатком устройства является низкое .качество изделия ввиду того, что не обеспечивается ориентации волокон в разных направлениях, а также из-за наличия в изделии остатков продуктов сгорания от выплавляемого стержня, образующихся при его выплавлении.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для изготовления соединительных наконечников к сердечникам кабелей и тросам, Устройство, выбранное в качестве прототипа, представляет собой фиксирующеэажимное приспособление, емкость для расплавленного металла, Недостатком устройства является то, что наличие и конструктивное выполнение таких фиксирующих элементов фиксирующе-эажимного приспособления не обеспечивает ориентации волокон в различных направлениях иэделия, что ограничивает технологические возможности иэготовления хвостовика сложнопрофильного изделия, снижает качество изготовления.

Для расширения технологических возможностей изготовления хвостовика сложнопрофильного изделия путем обеспечения ориентации волокон в разных направлениях иэделия и повышения качества изготовления предлагаемое устройство, содержащее фиксирующе-зажимное приспособление, 10 емкость для расплавленного металла, снабжено дополнительно фиксирующе-зажимными элементами, которые имеют разъемы в поперечном и продольном направлениях к продольной оси ие) елия, при этом один из

15 элементов с поперечным и продольным разъемами имеет отверстия по месту продольного его разъема, осъ одного из отверстий направлена перпендикулярно к поперечному разъему, другие оси. отверстий

20 — под углом к нему, в отверстиях установлены попарно составные элементы с продольным разьемом, а на одном из элементов с поперечным разъемом установлены упоры с пазами в направлении продольной оси из25 делия, в KoTOpblx размещена пластина для фиксации слоев армирующих элементов относительно продольной оси изделия, на крайних составных элементах с угловым направлением к поперечному разъему установлены фиксаторы полукруглой формы перпендикулярно к этим частям.

Существенными, отличительными от прототипа. признаками являются: ориентация волокон в хвостовиках в различных

З5 направлениях расширяет технологические возможности изготовления; обеспечение ориентации волокон в различных направлениях хвостовика эа счет дополнительно установленных съемных фиксирующе-за40 жимных элементов повышает качество изготовления.

На фиг.1 показано устройство сборки заготовки лопатки; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1; на фиг,З вЂ” заготовка лопатки с полка45 ми; на фиг.4 — то же, вид сверху; на фиг,5— литая заготовка лопатки, Устройство для изготовления хвостовиков лопаток иэ композиционного материала (фиг,1, 2) содержит составные фиксирующеэажимные элементы 1. 2, 3 с разъемами соответственно 4 в поперечном и 5, 6 в продольном направлениях к продольной оси изделия, в составном элементе 2 выполнены отверстия 7 по месту продольного разъема 5, ось одного из отверстий 7 направлена перпендикулярно к поперечному разъему 4. другие отверстия 7 направлены под углом к поперечному разъему 4 (фиг.1), в отверстиях 7 установлены попарно элементы 3 с продольным разъемом 6. на эле2001714 менте 1 размещены упоры 8 и зажимы 9. которые имеют криволинейные нажимные поверхности 10. Упоры-фиксаторы 11 полукруглой формы расположены параллельно между собой и параллельно поперечному разъему 4 для фиксации слоев заготовок сетки в продольном и поперечном направлениях профильного сечения изделия, Крайние составные элементы 3 расположены под углом к поперечному разъему 4. на которых расположены упоры-фиксаторы 12 перпендикулярно составным элементам 3 ля фиксации наружных слоев заготовок сеток с угловым направлением основы волокон к оси изделия. В двух упорах 8 выполнены пазы 13, в которых размещена пластина 14 для фиксации слоев заготовок сеток волокон основы относительно продольной оси изделия. Уклоны 15 для удобства укладки расчетного количества слоев сеток. Винты 16 удерживают основные фиксирующе-зажимные элементы 3 от выпадания из отверстий 7 элементов 2.- Гайки 17 скрепляют совместно элементы 1, 2 с упорами 8. Поверхности 18 торцов элементов 3 для фиксации дополнительных клиновых наборов слоев заготовок сеток между основными слоями заготовок сеток. Ручки 19 для удобства. установки и съема элементов

3. Емкость для расплавленного металла и часть фиксирующе-зажимного приспособления на чертеже не показаны.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении устройство установлено концами упоров 8 на поверхность Б (фиг.1) с обращенными к поверхности Б ручками 19 элементов 3. Основные слои заготовок 20 сеток устанавливают между торцами составных элементов 3, начиная от внутренних составных элементов, с фиксацией слоев заготовок сеток в упоры-фиксаторы 11, изгибая их с одного конца. другой конец профильных слоев заготовок сеток фиксируют от разгиба и вы падания пластиной 14, На торцовые поверхности 18 составных элементов, 3 укладывают дополнительные клиновые наборы 21 слоев заготовок сеток в продольном направлении хвостовикэ. Далее устанавливают следующий набор основных заготовок 20 сеток с фиксацией их по упору-фиксатору 11, конец изгибают и закрывают при этом ранее уложенный дополнительно клиновой набор 21 и т.д. После укладки всех основных слоев и дополнительных клиновых наборов оСуществляют крепление всех слоев заготовок сеток зажимами и обвязкой материалом 22, Производят поворот устройства с заготовкой сеток на 180 для установки его на поверхрующих волокон в различных направлениях

40 хоостооика.

50

35 ность В (не показана), отвинчивают винты

16 последовательно для удаления элементов 3 из отверстий 7 разъемного составного элемента 2, далее отвинчивают две гайки 17 и снимают одну часть составного элемента

2. Другая часть составного элемента фиксирует заготовку сеток от ее разрушения. В результате чего открывается часть торца изогнутых волокон сетки для доступа к размещению слоев сетки 23 в плоскости изгиба концов волокон основы. Уложенные слои сетки 23 удерживают волокна основы в состоянии изгиба за счет сил трения и ранее уложенных дополнительных клиновых наборов 21, кроме того на торцы волокон основы накладывают слои сетки путем накалывания сетки на торцы изогнутых волокон, что дополнительно удерживают изогнутые волокна основы от изгиба (не показано). Далее удаляют остальные элементы 3 и другой элемент 2 и процесс размещения слоев сетки

23 повторяется. Таким образом осуществляIoT сборку хвостовика. Отделяют зажим 9 от обвязанной заготовки сеток, извлекают из нее пластину 14. Вновь устанавливают заготовку о фиксирующе-зажимное приспособление, подводят емкость с расплавленным металлом (не показано) и осуществляют заливку сплава в заготовку, образованную из волокон бора и вольфрама, По сравнению с прототипом, в качестве которого принят способ изготовления соединительных наконечников к сердечникам кабелей и тросам и устройство для его осуществления, предлагаемое устройство расширяет технологические воэможности изготовления хвостовиков и повышает качество за счет обеспечения ориентации армиПример выполнения сборки заготовки из сеток, Дана листовая заготовка сетки борволокна, толщина 0,15 мм, шаг волокна основы 0,15„.0,2 мм. шаг нитей утка 5нм (вольфрамовая нить толщиной 0,01 мм).

Подготавливают листовые сетчатые заготооки. Раскрывают профильные заготовки

20, 21, 24 различных размеров. Отделяют нити 25 утка от основы сс стороны торцов волокон основы с полукруглыми вырезами

26, обеспечиоая выступ волокон основы на размер а от торца края до ближайшей нити утка, соответствующий не менее размеру Ь толщины хвостовика 27 изделия. Промывают и сушат листовые сетчатые заготовки (бензин, ацетон, спирт). Укладывают и собирают заготовку. Укладку слоев ведут от внутренних элементов к наружным, Устанавливают торцы заготовок 20 с упором

2001714 юг.1 в два полукруглых выреза 26. Иэгибают наборы основных волокон и фиксируют пластиной 14, а между наборами укладывают дополнительно клиновые наборы 21. Далее процесс укладки повторяется, после чего осуществляется зажимом 9 сжатия заготовки и обвязка материалом 22 у ножки 28 и через отверстие 29 первой части 30 заготовки изделия, Производят поворот устройства с заготовкой на 180 и установку их на упоры В.

Дальнейшая укладка слоев описана в работе устройства.

Собранную заготовку размещают в фиксирующе-зажимном приспособлении и подводят литьевую емкость, нагревают заготовку до температуры 0,7;..0.8 расплава

Формул а и зо брете н и я

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ХВОСТОВИКОВ СЛОЖНОПРОФИЛ Ь Н ЫХ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА. содержащее фиксирующе-зажимное приспособление. емкость для расплавленного металла, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических воэможностей путем обеспечения ориентации волокон в разных направлениях хвостовика изделия и повышения качества изготовления, оно снабжено фиксирующеэвжимными элементами, которые имеют разъемы в поперечном и продольном направлениях к продольной оси изделия, при этом один из элементов с поперечным и продольным разъемами имеет отверстия матричного сплава. Пресс-форма выполнена из стали ВТ20 ОСТ 1.90 107-73. исключающей припипание магния к металлу.

Заливку расплава магния осуществляют в

5 нейтральную среду полости пресс-формы под давлением аргона. Охлаждают прессформу с заготовкой до 100 С, Изделие извлекают из пресс-формы.

Применение данного устройства для из10 готощ ения лопаток с хвостовиками позволяет значительно повысить их качество и ресурс работы. что в свою-очередь снижает трудозатраты при ремонте двигателя. (56) Авторское свидетельство СССР

15 N 1397169, кп. В 22 0 19/02, 1982.

Авторское свидетельство CCCF

N 3631914, кл, В 22 0 19/00, 1972.

20 по месту продольного его разъема, ось одного из отверстий направлена перпендикулярно к поперечному разъему, другие оеи отверстий - под углом к нему, в отверстиях установлены попарно составные элементы с продольным разъемом, а на одном иэ элементов с поперечным разъемом установлены упоры с пазами в направлении продольной оси изделия, в которых разме30 щена пластина дпя фиксации слоев армирующих элементов относительно продольной оси изделия, на крайних составных элементах с угловым направлением к поперечному разъему установлены

35 фиксаторы полукруглой формы перпендикулярно к этим частям.

2001714

Корректор М. Максимишинец

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, УЖгород, ул.Гагарина, 101

Редактор С. Кулакова

Заказ 3144

Составитель И, Левин

Техред M.Ìoðãåíòàë

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5