Оправка для изготовления крупногабаритных корпусов из полимерных композиционных материалов

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки и может найти применение при изготовлении формообразующих оправок для намотки силовой оболочки емкостей, работающих под давлением, например корпусов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ). Оправка для изготовления крупногабаритных корпусов из полимерных композиционных материалов (ПКМ) состоит из секций цилиндрической и сферической формы, выполненных из песчано-полимерной смеси. В состав каждой секции введены равномерно распределенные по объему песчано-полимерной смеси стеклопластиковые стержни круглого поперечного сечения, образующие арматуру, занимающую 10-15% объема секции. Данное изобретение позволяет сократить период выпаривания оправки после изготовления корпуса, уменьшить расход песчано-полимерной смеси и повысить качество изготовления корпусов из ПКМ. 2 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки и может найти применение при изготовлении формообразующих оправок для намотки силовой оболочки емкостей, работающих под давлением, например, корпусов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ).

При изготовлении корпусов РДТТ применяют формообразующие оправки, состоящие из секций, выполненных из песчано-полимерной смеси (ППС).

Известна оправка, состоящая из секций, выполненных из песчано-полимерной смеси (а.с. №1680552 от 06.06.89) - наиболее близкий аналог.

Секции оправки соединяются между собой с помощью клея на общем центральном валу, образуя формообразующую оправку требуемых габаритов.

При изготовлении корпуса РДТТ на оправку выкладывают раскроенные по шаблону заготовки теплозащитного покрытия (ТЗП) и производят на них намотку силовой оболочки корпуса из полимерного композиционного материала (ПКМ).

После окончания процесса изготовления корпуса оправку разрушают выпариванием с последующим извлечением песка из корпуса.

Практическое применение известной оправки показало, что выпаривание песчано-полимерной смеси после изготовления корпуса требует длительного времени (до 40 часов), особенно при больших габаритах оправки.

Кроме того, в процессе выпаривания происходит разрушение секций оправки с образованием прилегающих к ТЗП корпуса остатков в виде кусков, удаление которых необходимо производить механическим воздействием, что приводит к повреждениям ТЗП в местах контакта с инструментом.

Ремонт поврежденной поверхности затруднителен из-за слоистости структуры многослойного профиля теплозащитного материала и в ряде случаев может приводить к отбраковке изготовленного корпуса, что недопустимо.

Остатки песчано-полимерной смеси в виде кусков утилизируются и в дальнейшем не используются для изготовления последующих оправок.

Технической задачей настоящего изобретения является создание такой конструкции оправки из песчано-полимерной смеси, которая позволяла бы сократить время выпаривания, уменьшить расход утилизируемого песка и повысить качество изготовления изделий.

Технический результат достигается тем, что в оправке для изготовления крупногабаритных корпусов из полимерных композиционных материалов, состоящей из секций, выполненных из песчано-полимерной смеси, в состав каждой секции введены равномерно распределенные по объему песчано-полимерной смеси стеклопластиковые стержни круглого поперечного сечения, образующие арматуру при оптимальном диапазоне долевого участия в рецептуре 10-15% объема секции, так как увеличение содержания арматуры свыше 15% приводит к уменьшению прочности отвержденной оправки при сжатии, а уменьшение ниже 10% - к неэффективности по времени выпаривания на этапе удаления оправки после полимеризации корпуса.

Введение равномерно распределенных по объему песчано-полимерной смеси секций оправки стеклопластиковых стержней позволяет облегчить и ускорить процесс выпаривания за счет уменьшения объема песчано-полимерной смеси по сравнению с монолитной оправкой без арматуры.

На фиг.1 представлен общий вид оправки.

На фиг.2 приведена схема расположения стержней, образующих арматуру: а) цилиндрическая секция, б) сферическая секция.

Оправка для изготовления крупногабаритных корпусов из полимерных композиционных материалов с днищами шарообразно-сферической формы диаметром 1,5-2,5 м состоит из устанавливаемых на центральном валу 1: секции 2 сферической формы дна переднего, секции 3 сферической формы дна заднего и секций 4 цилиндрической формы.

Секции 1, 2, 3 выполнены из песчано-полимерной смеси, включающей кварцевый песок и поливиниловый спирт (2-3% общей массы).

Изготовление секций 1, 2, 3 оправки производится методом пневматической трамбовки в процессе заполнения песчано-полимерной смесью специальной формующей оснастки.

При этом в состав каждой секции водят, равномерно распределяя по объему песчано-полимерной смеси, стеклопластиковые стержни круглого поперечного сечения (с оплеткой), диаметром 10-15 мм, образующие арматуру, занимающую 10-15% объема секции.

Могут вводиться также стеклопластиковые стержни пяти - или шестиугольного поперечного сечения (см. фиг. 2).

После чего проводят термостатирование по режиму:

- подъем температуры до 90°C в течение 3+0,5 час.;

- выдержка при температуре 90±5°C в течение 5+0,5 час.;

- подъем температуры до 130°C в течение 6+0,5 час.;

- выдержка при t=130±5°C в течение 28+1 час.;

- инерционное охлаждение.

По окончании режима производят извлечение затвердевших сформированных секций 1, 2, 3 с помощью отжимных болтов, после чего производят монтаж с транспортными приспособлениями для доставки и установки секций 1, 2, 3 на вал 1 оправки.

По заданному технологическому процессу на оправку, установленную на центральном валу 1, выкладывают раскроенные по шаблону заготовки из резин ТЗП и производят намотку силовой оболочки корпуса из препрега полимерного композиционного материала.

После окончания процесса намотки оправку с корпусом помещают в термокамеру для полимеризации, а после полимеризации подвергают выпариванию с внутренней стороны корпуса при t=95-100°C (до фазового превращения связующего) с целью разрушения оправки с последующим извлечением песка из корпуса для дальнейшего использования.

При этом разрушение оправки при выпаривании ускоряется в связи с разностью коэффициентов термического расширения стеклопластиковой арматуры и песчано-полимерной смеси (коэффициент термического расширения арматуры выше в ~1,5 раза, чем для песчано-полимерной смеси).

Данное изобретение позволяет сократить период выпаривания оправки после изготовления корпуса, уменьшить расход песчано-полимерной смеси, повысить качество изготовления корпусов из ПКМ.

Оправка для изготовления крупногабаритных корпусов из полимерных композиционных материалов, состоящая из секций цилиндрической и сферической формы, выполненных из песчано-полимерной смеси, отличающаяся тем, что в состав каждой секции введены равномерно распределенные по объему песчано-полимерной смеси стеклопластиковые стержни круглого поперечного сечения, образующие арматуру, занимающую 10-15% объема секции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к разборной оправке для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов и может быть использовано для изготовления емкостей и оболочек с профилированной внутренней полостью.

Изобретение относится к способу изготовления трубы из стеклоткани, например, для использования в качестве водосточной системы. .

Изобретение относится к конструкции разборной оправки для изготовления криволинейных оболочек из композиционных материалов. .

Изобретение относится к изготовлению изделий из композиционных материалов методом намотки, в частности, на обсадной трубе с заранее вырезанным в ней «окном», предназначенной для установки в состав эксплуатационной колонны при строительстве многозабойных скважин.

Изобретение относится к изготовлению блоков и оправок для производства трубчатых изделий, в частности труб, получаемых как способом непрерывной намотки, так и способом периодической намотки.

Изобретение относится к изготовлению станков для производства трубчатых изделий, в частности композиционных армированных труб на основе термореактивных связующих и волокнистых наполнителей, и может быть использовано для изготовления труб, получаемых как способом непрерывной намотки, так и способом периодической намотки.

Изобретение относится к оправке для намотки труб и способу ее применения. .

Изобретение относится к изготовлению оправок для производства трубчатых изделий, в частности композиционных армированных труб на основе термореактивных связующих и волокнистых наполнителей и может быть использовано для изготовления труб, получаемых методом непрерывной намотки.

Изобретение относится к оборудованию для производства трубчатых изделий путем навивки из ленточного материала. Устройство для изготовления трубчатых изделий содержит оправку для спиральной намотки ленточного материала, образованную параллельно установленными с возможностью вращения в одном направлении по меньшей мере двумя барабанами. Рабочая поверхность барабанов образована аксиально подвижными сегментами. Устройство содержит привод вращения барабанов, копиры для аксиального перемещения толкателей, привод перемещения копиров, эксцентрик и неподвижную ось. Копир выполнен подвижным и содержит три паза. Один паз взаимодействует с эксцентриком, другой - с осью, а третий - с валом. Привод перемещения копиров кинематически связан с эксцентриком, установленным шарнирно на валу барабана. Технической задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства. 6 ил.

Изобретение относится к производству оболочек сложной формы из композиционных материалов на полимерной основе и может быть использовано в изготовлении трубопроводов, в авиастроении и других отраслях промышленности, где необходимо использование изделий, обладающих высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, высокой прочностью и долговечностью. Устройство дорновое содержит поверхность формирования в виде силовой оболочки, имеющей форму тела вращения, и секторные планки. Секторные планки смонтированы с возможностью изменения угла конусности относительно оси вращения образующей. Секторные планки шарнирно посредством шатунов связаны с ползуном, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно геометрической оси оболочки. Секторные планки выполнены демонтируемыми для изменения профиля оболочки. Изобретение обеспечивает уменьшение времени съема оболочки с оправки. 3 ил.

Группа изобретений относится к способу изготовления переходных фланцевых фитингов из армированных композиционных материалов. Изготовление магистральной части фитинга осуществляют намоткой стеклоткани, пропитанной полимерным связующим, на предварительно собранную оснастку, включающую цилиндрическую оправку с закрепленными на ее концах матрицами фланцев, установленные на ней оправки оснований отводных патрубков. Ширину полосы стеклоткани выбирают меньшей равной сумме расстояния между рабочими поверхностями матриц фланцев и двойной высоты фланца. Оба края полосы надрезают на глубину, равную высоте фланца. После намотки каждого слоя, надрезанные края стеклоткани уплотняют в матрицах фланцев. Над оправками оснований отводных патрубков на стеклоткани выполняют крестообразные надрезы, с каждым слоем меняя их направление. Намотку стеклоткани через несколько слоев чередуют с закладкой в матрицы фланцев лоскутов стеклоткани, пропитанных полимерным связующим до их заполнения. Сформированную магистральную часть фитинга с фланцами и основаниями отводных патрубков нагревают для отверждения полимерного связующего. Отводные патрубки выполняют из композиционного материала намоткой на оправку стеклоровинга или стеклоткани, пропитанных полимерным связующим, и последующим отверждением, а фланцы патрубков - прессованием в пресс-форме. Сборку готовых деталей осуществляют установкой патрубков в их основания на магистральной части фитинга, фланцев на патрубки с заполнением межстеночного пространства в местах их установки полимерным связующим. Изобретение обеспечивает изделия с высокими прочностными характеристиками, а также возможность быстрой переналадки для перехода от одного вида фитинга к другому. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к оправкам устройств непрерывного изготовления неметаллических труб. Оправка состоит из секторов, формирующих рабочую поверхность оправки, являющуюся формообразующей внутренней цилиндрической поверхности неметаллической трубы. Секторы установлены с возможностью перемещения вдоль оси вращения оправки. Оправка состоит из по меньшей мере четырех модулей, каждый из которых состоит из по меньшей мере двух соосно установленных колец одинакового диаметра, к наружной поверхности каждого из которых жестко прикреплено по меньшей мере два сектора оправки, которые равномерно расположены на наружной поверхности колец. Кольца всех модулей, образующих оправку, установлены соосно оси вращения оправки. Внешняя поверхность колец содержит по меньшей мере два выступа, к которым примыкают секторы. Изобретение обеспечивает уменьшение веса, а также упрощение конструкции оправки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления композитных продуктов, в частности профилей, содержащих плоскую часть, в непрерывном процессе. Техническим результатом является повышение производительности изготовления профиля. Технический результат достигается способом изготовления композитного профиля, имеющего некруглое поперечное сечение, согласно которому приводят в действие последовательность секций оправки, имеющих некруглое поперечное сечение, для перемещения в осевом одностороннем направлении через кольцевую намоточную станцию, которая расположена с возможностью вращения вокруг продольной оси оправки, по меньшей мере за один проход. Непрерывно спирально наматывают с использованием намоточной станции термопластичную однонаправленную ленту, содержащую пучок параллельных проходящих в продольном направлении волокон в термопластичном матричном материале, на секции оправки или предварительно намотанный слой для формирования слоев стенки тонкостенного профиля, имеющего закрытое поперечное сечение и по меньшей мере одну плоскую поверхность. И разрезают тонкостенный профиль на секции, размещенные по меньшей мере на одной секции оправки. Причем термопластичную однонаправленную ленту нагревают и напрессовывают на секции оправки или предыдущий слой, когда указанная лента уложена, так что слой оказывается соединен с предыдущим слоем до разрезания. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Разборная оправка для формообразования полых изделий относится к области авиа- и машиностроения и может быть использована для изготовления тонкостенных полых деталей из современных технологичных материалов. Разборная оправка содержит монтажный стержень 1 и формообразующие сегменты 2. Оправка с замкнутой магнитной системой содержит введенную обмотку 3 постоянного тока из гибкого провода внутри формообразующих сегментов 2, выполненных из ферромагнитного материала и ферромагнитных зерен 4 и опирающихся на монтажный стержень 1. При этом формообразующие сегменты 2 выполнены с выступами и пазами. Технический результат, достигаемый при использовании оправки по изобретению, заключается в том, что обеспечивается упрощение сборочно-разборочных операций, увеличение производительности, повышение точности геометрических параметров рабочей поверхности при воздействии на них температурных и усадочных напряжений. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологии намотки оболочек из полимерных композиционных материалов, и может быть использовано при изготовлении корпусов ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ). Оправка для намотки оболочек из полимерных композиционных материалов на предварительно изготовленное теплозащитное покрытие, скрепленное с фланцем и шпангоутом, содержит на валу двухместный корпус с формообразующими поверхностями, механизмы для съема оболочек. В центральной части оправки выполнена кольцевая выемка, расположены два фиксирующих шпангоуты теплозащитного покрытия кольца, в которых выполнены отверстия с размещенными в них подпружиненными винтами, вкрученными в корпус оправки. Каждое кольцо снабжено буртиком, взаимодействующим с торцом шпангоута теплозащитного покрытия. Выемка закрыта изолирующим слоем. Механизмы для съема оболочек установлены на наружной поверхности охватывающих вал оправки цилиндрических участков, выполненных по бокам корпуса оправки. Каждый механизм содержит держатель фланца теплозащитного покрытия, снабженный пазом, взаимодействующий со шпонкой, жестко скрепленной с поверхностью цилиндрического участка корпуса оправки. Держатель фланца скреплен с фланцем теплозащитного покрытия через центрирующее кольцо. На держателе установлено охватывающее его прижимное кольцо. Торец держателя фланца взаимодействует через втулку разрезную с гайкой, расположенной на резьбовой поверхности вала оправки. Изобретение обеспечивает повышение качества получаемых изделий. 4 ил.

Приводная система секторов устройства (2) для изготовления фюзеляжа летательного аппарата, в которой барабан (4) для ламинирования ограничен внешней поверхностью (5), которая образует тело вращения относительно оси (7) симметрии и содержит множество секторов (12) с угловым разнесением вокруг оси (7) подвижных вдоль направляющих между: выдвинутым положением для ламинирования и втянутым положением для демонтажа. Каждый сектор снабжен приводной системой (27) типа винт-гайка, в которой резьбовой элемент (31) вращается вокруг оси (32) вращения при помощи мотора (28). Резьбовой элемент (31) содержит внутренний вал (33), проходящий вдоль оси (32) вращения, и внешнюю трубчатую часть (34), установленную вдоль оси на части внутреннего вала и снабженную наружной резьбой. Между внутренним валом (33) и трубчатой частью (34) расположены ограничивающие средства (38). Изобретение направлено на приведение фюзеляжа в соответствие с расчетными размерами. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к изготовлению фюзеляжа летательного аппарата. Ограничивающая система выполнена с возможностью взаимодействия с секторами устройства для изготовления фюзеляжа, в котором барабан для ламинирования ограничен внешней поверхностью. Барабан содержит множество подвижных секторов с угловым разнесением вокруг оси. При этом ограничивающая система расположена между каждым сектором и смежными с ним секторами. Система содержит первый и второй элемент захвата, удерживаемые первым и вторым смежным сектором соответственно. Первый и второй элементы захвата выполнены таким образом, что, когда они соединены друг с другом, формируется заданное пространственное расположение первого сектора относительно смежного с ним второго, предотвращая таким образом поступательное движение вдоль двух направлений. Достигается совмещение двух секторов таким образом, что происходит предотвращение любого относительного перемещения между секторами во время изготовления. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к устройству (1) и способу для изготовления заготовок (101) концевых частей для роторных лопастей ветроэнергетических установок (варианты) и ветроэнергетической установке. Устройство содержит намоточную оправку (3a), которая выполнена с возможностью вращения для намотки предпочтительно лентообразного волокнистого композиционного материала. Устройство (1) содержит также установленное с возможностью перемещения вдоль намоточной оправки пропиточное устройство (5) для пропитки волокнистого композиционного материала перед намоткой на намоточную оправку и загрузочный механизм (7) с накопителем для снабжения волокнистым композиционным материалом, установленный с возможностью перемещения вдоль намоточной оправки, предпочтительно синхронно с пропиточным устройством. Способ содержит операции подачи волокнистого композиционного материала посредством загрузочного механизма. Материал подают через пропиточное устройство к намоточной оправке и наматывание волокнистого композиционного материала на намоточную оправку путем ее вращения. Технический результат заключается в том, чтобы обеспечить изготовление концевых частей для роторных лопастей с незначительными колебаниями в прочности. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки и может найти применение при изготовлении формообразующих оправок для намотки силовой оболочки емкостей, работающих под давлением, например корпусов ракетных двигателей твердого топлива. Оправка для изготовления крупногабаритных корпусов из полимерных композиционных материалов состоит из секций цилиндрической и сферической формы, выполненных из песчано-полимерной смеси. В состав каждой секции введены равномерно распределенные по объему песчано-полимерной смеси стеклопластиковые стержни круглого поперечного сечения, образующие арматуру, занимающую 10-15 объема секции. Данное изобретение позволяет сократить период выпаривания оправки после изготовления корпуса, уменьшить расход песчано-полимерной смеси и повысить качество изготовления корпусов из ПКМ. 2 ил.

Наверх