Способ изготовления изделий из композиционных материалов


 


Владельцы патента RU 2427465:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов (КМ), а именно оболочек для силовых конструкций, преимущественно деталей сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ). Процесс изготовления изделий из КМ включает нанесение пропитанного связующим исходного материала на формообразующую оправку, размещение оправки в гидроклаве с эластичной диафрагмой, отверждение пакета материала под воздействием давления и температуры, выдержку при температуре 150-165°С и последующее охлаждение пакета. При этом после выдержки сначала принудительно охлаждают пакет исходного материала со стороны эластичной диафрагмы до температуры 140-145°С, затем начинают принудительное охлаждение со стороны оправки и продолжают двустороннее охлаждение пакета до температуры 50-60°С, после чего сбрасывают давление, прекращают принудительное охлаждение пакета и продолжают его охлаждение естественным путем до комнатной температуры. Изобретение обеспечивает повышение качества изготовления изделий за счет улучшения структуры материала. 1 ил.

 

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов (КМ), а именно оболочек для силовых конструкций, преимущественно деталей сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ).

Повышенные требования к эрозионной стойкости и прочности материала деталей газового тракта сопловых блоков РДТТ обусловили необходимость изготовления таких изделий из КМ в гидроклаве под воздействием высоких давления и температуры.

Известен способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий нанесение пропитанного связующим исходного материала на формообразующую оправку, размещение оправки в гидроклаве с эластичной диафрагмой и отверждение пакета материала под воздействием давления и температуры (см. И.М.Буланов, В.В.Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998 г. - стр.128, 146-148) - прототип.

При отверждении производят выдержку при температуре 150-165°C с последующим охлаждением пакета материала за счет работы водяного теплообменника, расположенного внутри гидроклава.

Отверждение пакета пропитанного связующим исходного материала в гидроклаве с эластичной диафрагмой является одним из самых совершенных технологических процессов изготовления изделий из КМ.

Однако применение известного способа, в котором процесс охлаждения пакета материала после отверждения не регламентируется, показало, что структура КМ неоднородная, имеются участки с недопустимо высокой пористостью материала, в ряде случаев в материале заготовки отмечено наличие искривлений слоев, что приводит к снижению качества изделий из композиционных материалов.

Выяснено, что качество изделий из КМ во многом определяется условиями охлаждения после выдержки при отверждении исходного материала.

Установлено, что недостаточно высокое качество изготовления изделий из КМ известным способом определяется, в том числе, и тем, что при не регламентируемом охлаждении после отверждения не удается наиболее полно удалить летучие побочные продукты реакции и уменьшить пористость материала.

Низкое качество изделий из КМ недопустимо для деталей газового тракта сопловых блоков РДТТ, работающих в особо теплонапряженных условиях.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества изготовления изделий из композиционных материалов.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления изделий из композиционных материалов, включающем нанесение пропитанного связующим исходного материала на формообразующую оправку, размещение оправки в гидроклаве с эластичной диафрагмой, отверждение пакета материала под воздействием давления и температуры, выдержку при температуре 150-165°С и последующее охлаждение пакета, после выдержки сначала принудительно охлаждают пакет исходного материала со стороны эластичной диафрагмы до температуры 140-145°С, затем начинают принудительное охлаждение со стороны оправки и продолжают двустороннее охлаждение пакета до температуры 50-60°С, после чего сбрасывают давление, прекращают принудительное охлаждение пакета и продолжают его охлаждение естественным путем до комнатной температуры.

В результате многочисленных опытов, при проведении которых менялись порядок и условия охлаждения, а так же варьировались значения температуры принудительного охлаждения, разработана совокупность расположенных в строго определенной последовательности операций с оптимальными значениями параметров, позволяющих получить требуемое качество изготовления изделий из КМ в гидроклаве.

Разработанная последовательность операций позволяет обеспечить в процессе охлаждения наиболее равномерное снижение температурных напряжений в слоях исходного материала, нагретых при отверждении, что повышает качество изготовления изделий из композиционных материалов.

На чертеже представлен поперечный разрез устройства (гидроклава) для осуществления способа.

Предлагаемый способ изготовления изделий из КМ может быть реализован в любых конструкциях гидроклава с эластичной диафрагмой, в которых, кроме охлаждения пакета КМ со стороны эластичной диафрагмы, можно осуществить автономное охлаждение пакета КМ со стороны оправки, например, подачей охлаждающей жидкости внутрь полой оправки.

Способ изготовления изделий из композиционных материалов заключается в следующем.

На стальную полую формообразующую оправку 1 наносят пропитанные связующим слои исходного материала 2.

Помещают формообразующую оправку 1 с пакетом нанесенного материала 2 в стальной корпус 3, снабженный эластичной диафрагмой 4, выполненной в виде резиновой оболочки вращения, охватывающей формообразующую оправку 1, и водяным теплообменником 5, выполненным в виде охватывающего эластичную диафрагму 4 спирального змеевика.

Устанавливают на корпус 3 крышку 6 с металлическим фланцем 7, конструктивно выполненным таким образом, что он перекрывает по ширине основание 8 формообразующей оправки 1, обеспечивая плотный контакт соприкасающихся поверхностей.

Скрепляют фланец 7 крышки 6 с корпусом 3.

Закачивают в корпус 3 под давлением Р рабочую жидкость (глицерин) и включают электронагреватели (не показаны), установленные на наружной поверхности корпуса 3 и на наружной поверхности фланца 7 крышки 6.

При нагреве стенок корпуса 3 нагревается рабочая жидкость и температура передается через эластичную диафрагму 4 наружным слоям пакета композиционного материала 2.

При нагреве фланца 7 нагревается контактирующая с ним кольцевым основанием 8 формообразующая оправка 1 и температура передается внутренним слоям пакета композиционного материала 2.

После достижения температуры отверждения (150-165°С) пакет композиционного материала 2 выдерживают при этой температуре в течение требуемого времени (6-8 часов).

По окончании выдержки сначала принудительно охлаждают пакет исходного материала 2 со стороны эластичной диафрагмы 4 до температуры 140-145°С, для чего непрерывно подают холодную жидкость (воду) в водяной теплообменник 5 и отводят из него нагретую жидкость через патрубки для подачи и отвода охлаждающей жидкости (не показаны).

Затем начинают принудительное охлаждение пакета исходного материала 2 и со стороны формообразующей оправки 1 (охлаждая фланец 7 и контактирующую с ним кольцевым основанием 8 формообразующую оправку 1), для чего непрерывно подают холодную жидкость (воду) в кольцевой трубопровод 9 и отводят из него нагретую жидкость через штуцеры для подачи и отвода охлаждающей жидкости (не показаны).

Трубопровод 9, предназначенный для охлаждения фланца 7, расположен в прикрытой сверху кожухом полости, образованной установленной на периферийной части фланца 7 кольцевой обечайкой и боковой наружной поверхностью выпуклой центральной частью крышки 6.

При двустороннем охлаждении пакета 2 продолжают непрерывно подводить холодную жидкость и отводить нагретую при теплообмене через соответствующие патрубки и штуцера.

Двустороннее охлаждение пакета 2 продолжают до температуры 50-60°С, после чего сбрасывают давление до атмосферного, прекращают принудительное охлаждение пакета (прекращают подачу охлаждающей жидкости в водяной теплообменник 5 и трубопровод 9) и продолжают его охлаждение естественным путем до комнатной температуры.

После охлаждения разбирают гидроклав, извлекают оправку с КМ и производят механическую обработку полученной заготовки на размер.

Результаты препарации опытных образцов, изготовленных предлагаемым способом, показали наличие однородной структуры материала готовой детали.

Использование предлагаемого способа изготовления изделий из композиционных материалов обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение качества изготовления изделий за счет улучшения структуры материала, что подтверждено практическим применением.

Способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий нанесение пропитанного связующим исходного материала на формообразующую оправку, размещение оправки в гидроклаве с эластичной диафрагмой, отверждение пакета материала под воздействием давления и температуры, выдержку при температуре 150-165°С и последующее охлаждение пакета, отличающийся тем, что после выдержки сначала принудительно охлаждают пакет исходного материала со стороны эластичной диафрагмы до температуры 140-145°С, затем начинают принудительное охлаждение со стороны оправки и продолжают двустороннее охлаждение пакета до температуры 50-60°С, после чего сбрасывают давление, прекращают принудительное охлаждение пакета и продолжают его охлаждение естественным путем до комнатной температуры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии изготовления деталей из композиционных материалов (КМ), а именно оболочек вращения для силовых конструкций. .

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно оболочек вращения для силовых конструкций. .

Изобретение относится к технологии изготовления деталей из композиционных материалов, включающей отверждение композиционных материалов в гидроклаве с эластичной диафрагмой.

Изобретение относится к способу получения полового покрытия с однородным узором. .

Изобретение относится к однородному поверхностному покрытию. .

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов (КМ), а именно оболочек для силовых конструкций. .

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, особенно для изготовления и эксплуатации деталей для сопловых блоков РДТТ. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении заглушек для сопел ракетных двигателей. .

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов. .

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно деталей для силовых конструкций, например раструбов сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ)

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов (КМ), а именно деталей для силовых конструкций, например раструбов сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ)

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно деталей для силовых конструкций, например раструбов сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ)

Группа изобретений относится к способу изготовления безосновного декоративного поверхностного покрытия с имитирующим рельеф рисунком, содержащего неоднородную композицию из неспекшихся отдельных окрашенных частиц (9, 10) на основе полимера, к безосновному декоративному поверхностному покрытию с имитирующим рельеф рисунком и к безосновному декоративному поверхностному покрытию, полученному способом по изобретению. При этом композиция из неспекшихся отдельных окрашенных частиц (9, 10) на основе полимера, полученных измельчением листа на основе полимера и неравномерно распределенных в по существу прозрачной или полупрозрачной полимерной матрице 12, в основном окружающей указанные частицы. На последние наносят по существу не содержащий красителей и наполнителей порошок на основе полимеров. Технический результат, достигаемый при использовании способа по изобретению для получения безосновного декоративного поверхностного покрытия с имитирующим рельеф рисунком, заключается в создании впечатления рельефной поверхности, несмотря на однородность своей общей толщины покрытия. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл., 4 пр.

Изобретение относится к способу получения напольного покрытия. Напольное покрытие включает матрицу листообразной или пластинчатой формы, полученную из эластомерного материала. В матрицу включены частицы из формованного полуфабриката термопластичного эластомера и предварительно обработаны ионизирующим излучением. Эластомерный материал и термопластичный эластомер содержат один сходный мономер. Изобретение улучшает стабильность рисунка и упрощает способ его изготовления. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении заглушек для сопел ракетных двигателей на твердом топливе. При изготовлении сферической заглушки выкраивают круговые заготовки из пропитанной связующим стеклоткани, выкладывают из заготовок многослойный пакет на соответствующую конфигурации заглушки матрицу пресс-формы и осуществляют горячее прессование. При выкраивании заготовок отмечают на них положение направления основы стеклоткани, проходящего через центр заготовки, а при выкладке заготовок совмещают направление основы стеклоткани первой заготовки с заданным на матрице направлением выкладки первого слоя многослойного пакета. Направление основы стеклоткани второй заготовки располагают перпендикулярно к направлению основы стеклоткани первой выложенной заготовки, а направления основы стеклоткани третьей и четвертой заготовок располагают зеркально симметрично между направлениями основы стеклоткани первой и второй заготовок. Затем выкладывают остальные заготовки, совмещая при этом направление основы стеклоткани пятой, девятой и так далее заготовок с направлением основы стеклоткани первой заготовки. Изобретение позволяет повысить качество изготовления из стеклоткани сферической заглушки, за счет исключения коробления ее поверхности. 2 ил.
Наверх