Способ изготовления фасонной детали трехмерным тканьем и фасонная деталь, полученная таким способом



Способ изготовления фасонной детали трехмерным тканьем и фасонная деталь, полученная таким способом
Способ изготовления фасонной детали трехмерным тканьем и фасонная деталь, полученная таким способом
Способ изготовления фасонной детали трехмерным тканьем и фасонная деталь, полученная таким способом
Способ изготовления фасонной детали трехмерным тканьем и фасонная деталь, полученная таким способом
Способ изготовления фасонной детали трехмерным тканьем и фасонная деталь, полученная таким способом
Способ изготовления фасонной детали трехмерным тканьем и фасонная деталь, полученная таким способом

 


Владельцы патента RU 2513202:

СНЕКМА (FR)

Изобретение относится к фасонной детали и к способу ее изготовления. Согласно способу полую фасонную деталь получают трехмерным тканьем и пропиткой. В соответствии с изобретением изготавливают заготовку традиционным тканьем, выполняя частичное рассоединение в процессе тканья, что позволяет далее образовать полость внутри тканой массы, затем стабилизировать форму при операции пропитки. Изобретение обеспечивает повышение физико-механических свойств в получаемом изделии. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к способу изготовления фасонной детали трехмерным тканьем (называемым тканьем 3D) весьма прочных нитей утка и нитей основы, например, изготовленных из углеродных волокон, для получения заготовки, пропитываемой далее смолой. В особенности оно касается усовершенствования, позволяющего создавать полости в упомянутой фасонной детали.

Для изготовления фасонных деталей с высокой механической прочностью, в частности, по отношению к ударам известно использование углеродных волокон, покрытых термоотверждаемой смолой.

Например, можно изготовить любую деталь путем разрезания вытканных из углеродных нитей предварительно пропитанных полотен, складывания их для получения черновой заготовки заданной детали, расплавляя их при температуре и под давлением.

Такая слоистая структура не является оптимальной, в частности, для сопротивления ударам, которые могут привести к расслаиванию.

В документе ЕР 177763 описан более совершенный способ изготовления фасонной детали, в данном случае лопатки турбомашины, посредством трехмерного тканья нитей утка и нитей основы. Этот способ позволяет получить детали с чрезвычайно высокой прочностью, в частности очень высокой ударопрочностью без риска расслаивания.

Изобретение направлено на усовершенствование этого типа способа изготовления детали любой формы, когда необходимо сделать ее более легкой или выполнить в ней проход.

Точнее, изобретение, таким образом, касается способа изготовления фасонной детали, заключающегося в изготовлении заготовки трехмерным тканьем путем сплетения уточных нитей поперек пучка нитей основы, выполненных в виде различных полотен и путем пропитки этой заготовки отверждаемой смолой, отличающегося тем, что в процессе тканья осуществляют частичное рассоединение двух слоев нитей основы, растягивание упомянутой заготовки, создавая в ней полость желаемой формы с помощью упомянутого рассоединения, и пропитку выполненной таким образом заготовки упомянутой смолой.

Рассоединение является особенностью тканья, которая заключается в том, что отсутствует пересечение некоторой плоскости пучка нитей основы (точнее говоря, части этой плоскости) какой-либо уточной нитью.

Например, предпочтительное рассоединение в рамках изобретения осуществляется таким образом, что, начиная, по меньшей мере, с некоторой стадии тканья, каждая уточная нить нормально вплетается по бокам заготовки, но никогда не пересекает центральную плоскую зону, заданную между двумя слоями нитей основы.

Если вариант трехмерного тканья с рассоединением продолжать до края тканой заготовки, получают своего рода открытый доступный карман, то есть имеющий возможность растягиваться в процессе изготовления детали и во время пропитки для получения желаемой полости.

Если речь идет об облегчении фасонной детали, в карман можно ввести твердый материал меньшей плотности, чем плотность нитей, например пенистый материал типа пенопласта. Эта часть материала с малой плотностью имеет форму и размеры желаемой полости. Затем осуществляют финишную обработку и пропитку заготовки.

Если, напротив, речь идет о создании рабочего прохода, задании трубчатой структуры и т.д., операция, заключающаяся в создании упомянутой полости, осуществляется путем введения надуваемой детали в заготовку на место размещения упомянутого рассоединения и заполнения этой надуваемой детали средой для придания ей формы и размеров желаемой полости. После пропитки среда и, при необходимости, надуваемая деталь удаляются из создаваемой таким образом полости.

Изобретение касается также любой фасонной детали, получаемой трехмерным тканьем заготовки и пропиткой этой заготовки отверждаемой смолой, отличающейся тем, что содержит полость, которая сформирована растягиванием упомянутой заготовки в результате рассоединения в процессе трехмерного тканья.

В качестве примера фасонная деталь может являться судовым рулем или килем корабля.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг. 1 изображает схематичный вид трехмерного тканья заготовки для изготовления фасонной детали, такой как судовой руль или киль корабля;

- фиг. 2 схематично изображает тканую заготовку;

- фиг. 3 схематично изображает заготовку, сформированную расширением полости, заполненной твердым материалом меньшей плотности;

- фиг. 4 схематично изображает пропитку заготовки;

- фиг. 5 является вариантом фиг. 2, схематично изображающим другую тканую заготовку; и

- фиг. 6 схематично изображает выполнение заготовки по фиг.5.

Фиг. 1 изображает тканье заготовки 11, предназначенной для преобразования в судовой руль. Используется ткацкий станок жаккардового типа, на котором размещают пучок 12 нитей основы или жгутов, содержащих некоторое количество слоев, каждый из которых состоит их многих сотен нитей. Механизм таков, что можно воздействовать на каждую из этих нитей поперечно относительно полотен нитей основы, как изображено, для введения уточных нитей 14. По мере тканья заготовки, толщина и ширина которой изменяется, некоторое количество нитей основы не вплетается, что позволяет задать контур и желаемую непрерывно изменяющуюся толщину упомянутой заготовки. В конце тканья отрезают нити основы и утка вытканной массы для извлечения заготовки 11. Последняя изображена на фиг. 2 такой, какой она выходит после трехмерного тканья и перед окончательным формированием.

В соответствии с важной характеристикой тканье сопровождается частичным рассоединением 19 между двумя полотнами нитей основы и внутри плоской зоны, обозначенной контуром 16 на фиг. 2.

Как указано выше, вследствие такого рассоединения образуется карман 18, открытый, в данном случае, с одного края вытканной массы, выполненный с возможностью растягиваться в процессе последующей операции придания формы перед пропиткой термоотверждаемой смолой.

Заготовка 11 будущего судового руля изготавливается введением в этот карман 18 блока 20 из материала с малой плотностью, имеющего, по существу, форму и размеры желаемой полости. Результатом этой операции является придание заготовке формы, более близкой к заданной форме судового руля. Эта форма изображена на фиг. 3.

Операция, проиллюстрированная фиг. 4, при необходимости следующая за горячим прессованием, является классической операцией пропитки заготовки термоотверждаемой смолой. Заготовка, формование которой производят введением блока 20 из материала с малой плотностью, помещается в форму 22, образующую термостат, для нагнетания термоотверждаемой смолы. По окончании этой операции пропитки руль проходит финишную механическую обработку и скрепляется одним из своих концов с валом управления. Следует отметить, что этот вал также может быть, в частности, изготовлен тканьем на одном конце заготовки. Можно также предусмотреть соединение такого элемента с одним концом заготовки перед или после пропитки.

Фиг. 5 и 6 изображают вариант изготовления полой фасонной детали, являющейся частью какой-либо конструкции. Например, в данном случае получают фасонную трубчатую деталь, содержащую рабочий проход 100. Для этого ткут заготовку 111 требуемых размеров подобным описанному выше образом, то есть выполняя в ней частичное рассоединение 119. В процессе формирования заготовки после тканья в щель, полученную рассоединением, можно ввести надуваемую деталь 120 и заполнить ее средой (газом или жидкостью) для придания заготовке формы и размеров полости или желаемого прохода. Эта надуваемая деталь 120, образующая своего рода маленький баллон, удерживается растянутой в процессе всей операции пропитки. Когда фасонная деталь обретает свои окончательные форму и размеры, среда удаляется и баллон может быть удален или разрушен на месте, чтобы образовать рабочий проход 100.

1. Способ изготовления фасонной детали, заключающийся в выполнении заготовки (11) трехмерным тканьем путем сплетения уточных нитей поперек пучка нитей основы, выполненных в виде различных полотен, и путем пропитки этой заготовки термоотверждаемой смолой, отличающийся тем, что содержит этапы:
- в процессе тканья выполняют частичное рассоединение (19) между двумя полотнами нитей основы;
- растягивают упомянутую заготовку для образования в ней полости желаемого объема с помощью упомянутого рассоединения;
- пропитывают выполненную таким образом заготовку упомянутой смолой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что операцию, заключающуюся в образовании упомянутой полости, выполняют путем введения в заготовку (11) в месте упомянутого рассоединения (19) блока из материала с малой плотностью (20), имеющего форму и размеры желаемой полости.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что операцию, заключающуюся в образовании упомянутой полости, выполняют путем введения надуваемой детали (120) в заготовку (111) в месте упомянутого рассоединения и путем заполнения упомянутой надуваемой детали средой для придания ей формы и размеров желаемой полости, а после операции пропитки - путем удаления упомянутой среды и, в случае необходимости, упомянутой надуваемой детали из упомянутой полости.

4. Фасонная деталь, получаемая трехмерным тканьем заготовки (11) и пропиткой этой заготовки термоотверждаемой смолой, отличающаяся тем, что она содержит полость, получаемую растягиванием упомянутой заготовки, выполняемым рассоединением (19) в процессе трехмерного тканья.

5. Фасонная деталь по п.4, отличающаяся тем, что упомянутая полость заполнена материалом малой плотности для уменьшения общего веса детали.

6. Фасонная деталь по п.4, отличающаяся тем, что упомянутая полость образует рабочий проход (100).

7. Фасонная деталь по одному из пп.4-6, отличающаяся тем, что упомянутая фасонная деталь образует руль или киль.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу изготовления полуфабриката из волокнистого композиционного материала (ВКМ) из ламината с двумя слоями препрега и устройству для его осуществления.

Заявленное изобретение относится к заготовке, предназначенной для формирования полого конструктивного механического элемента. Заготовка содержит центральную главную часть, образующую среднюю плоскость и проходящую, по существу, вдоль главной оси, находящейся в средней плоскости, и две боковые части, выступающие, по существу, вдоль средней плоскости вдоль дополнительной оси, которая, по существу, перпендикулярна к главной оси.

Изобретение относится к способу изготовления направляющей лопатки, к направляющей лопатке из композиционного материала и к турбомашине, включающей в себя по меньшей мере одну направляющую лопатку.

Настоящее изобретение относится к способу изготовления детали с полым корпусом из композитного материала и к детали, изготовленной этим способом. Техническим результатом является повышение качества изготовления деталей с полым корпусом из композитного материала.

Изобретение относится к области машиностроения и касается способа изготовления корпусных деталей из композиционных материалов и композиционной окантовки иллюминатора, полученной таким способом.
Изобретение относится к области высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и полимерных связующих, которые могут быть использованы в авиационной промышленности, в машиностроении и других областях техники.

Изобретение относится к вариантам способа изготовления волокнистого слоя, предназначенного для формирования заготовки композитной детали в форме тела вращения с неразвертывающейся поверхностью, а также к способу изготовления волокнистого армирующего элемента для силовой детали, силовой детали для гибкой опоры, гибкой опоры и композитной детали типа корпуса двигателя, которые включают указанный волокнистый слой.
Изобретение относится к способу получения композиционных полимерных износостойких материалов на основе политетрафторэтилена и может быть использовано при изготовлении деталей металлополимерных узлов трения машин различных видов техники.

Изобретение относится к способу изготовления лопатки для газотурбинного двигателя. Согласно способу улучшают видимость обрезанных концов некоторых нитей этой предварительно изготовленной формы, например, нитей основы, для того, чтобы сделать видимыми кривые линии, и сравнивают конфигурацию этих кривых линий с их эталонной конфигурацией для удовлетворительного формирования этой предварительно изготавливаемой формы. Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик изготавливаемых лопаток. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления деталей из композиционных материалов, а именно к обработке резанием армирующего каркаса из несвязанного армирующего материала до их пропитки связующим веществом и его отверждения. Задачей изобретения является повышение качества деталей из композиционных материалов. Согласно способу заготовку получают пропиткой временным связующим каркаса из армирующих элементов, затем заготовку охлаждают, после отверждения связующего проводят механическую обработку резанием полученной заготовки, после чего удаляют временное связующее и проводят все последующие этапы технологического процесса до получения готовой детали. В качестве временного связующего применяют воду. Отверждение заготовки осуществляют путем замораживания заготовки при температуре 77…253 K, а затем заготовку нагревают, поместив в форму, приближенную к конфигурации готовой детали и имеющую каналы для отвода временного связующего. 3 ил.

Изобретение относится к волокнистой заготовке для создания конического кожуха, усиленному волокнами композитному элементу, содержащему такую волокнистую заготовку, композитному элементу, а также к способу формирования волокнистой заготовки. Волокнистая заготовка для создания конического кожуха содержит нити или волокна основы и утка, переплетенные между собой и формирующие непрерывную плоскую спиральную ткань, которая имеет форму Архимедовой спирали и собрана или свернута с формированием структуры конического кожуха. Технический результат - получение заготовок с равномерной прочностью и жесткостью, с равномерным распределением волокон в окружном и осевом направлениях, любого размера, с наименьшими потерями материала ткани, с использованием цельной ткани, чтобы минимизировать количество частей и снизить производственные работы. 4 н. и 30 з.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к трехмерной тканой заготовке, к усиленному волокнами композитному материалу, к способу формирования трехмерной тканой заготовки, к способу формирования усиленного волокнами композитного материала. Трехмерная тканая заготовка содержит ткани с расположенной в заданном направлении основой. Ткани с расположенной в заданном направлении основой содержат часть без вытачек и часть с вытачками. Части с вытачками указанных тканей с расположенной в заданном направлении основой соединены друг с другом с получением непрерывного волокна в окружном и радиальном направлениях всех частей указанной заготовки. Изобретение обеспечивает повышение физико-механических свойств изделий. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к укладке волокнистых материалов и способу ее получения. Укладка содержит по меньшей мере два слоя однонаправленных углеродных волокон, идущих в разных направлениях, в которой каждый однонаправленный слой соединен на по меньшей мере одной своей поверхности с прилегающим слоем нетканого материала из термопластичных волокон, причем между двумя последовательными слоями однонаправленных углеродных волокон предусмотрен по меньшей мере один слой нетканого материала из термопластичных волокон. Связь между каждым однонаправленным слоем и каждым слоем нетканого материала, прилегающим к нему, обеспечивается благодаря указанному слою нетканого материала, посредством сварных точек, приводящим к прерывистой сварке. Указанные сварные точки обеспечивают также когезию укладки, при этом по меньшей мере одна сварная точка содержит перфорации, формирующие каналы для диффузии смолы и идущие в толщу укладки из волокнистых материалов поперек слоев укладки. Обеспечиваются повышение механических свойств и драпируемости, отсутствие микротрещин. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 9 ил., 5 табл.

Группа изобретений раскрывает трехмерную тканую заготовку, усиленный волокнами композитный материал, содержащий эту заготовку, и способ их изготовления. Тканая заготовка содержит один или более слоев ткани с расположенной в заданном направлении основой. Часть ткани с расположенной в заданном направлении основой вдавливают в пресс-форму для формирования выступа. Заготовка содержит выступ и соединительный выступ на корпусе. Корпус и вертикальный выступ сплетены за одно целое, таким образом образуя непрерывное волокно по всей заготовке. Одна часть ткани с расположенной в заданном направлении основой содержит растягиваемые углеродные волокна в направлении основы, а другая содержит обычные углеродные волокна. Ткань с расположенной в заданном направлении основой может быть выткана на ткацком станке, оборудованном дифференциальным механизмом натяжения. Ткань с расположенной в заданном направлении основой может быть одно- или многослойной тканью. Заготовка или композитный материал могут быть частью иллюминаторной рамы летательного аппарата. Технический результат, достигаемый при использовании объектов по изобретениям, заключается в том, чтобы формировать трехмерную заготовку, имеющую уменьшенный вес и/или улучшенные эксплуатационные показатели, а также полное переплетение различных частей структуры. 5 н. и 35 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области получения композиционных материалов с низкой объемной плотностью, в частности углерод-полимерных композитов на основе многомерно-упорядоченного углеволокнистого каркаса и полимерной матрицы. Способ изготовления объемно армированного композиционного материала включает изготовление армирующего каркаса путем набора стержней из углеродного волокна, помещение армирующего каркаса в форму, пропитку его под давлением термореактивной смолой, а затем полимеризацию смолы. Армирующий каркас выполнен трехмерным и составлен из стержней диаметром 0,8-0,9 мм. Пропитка термореактивной смолой осуществляется методом инфузии в три этапа: вакуумирование до подачи связующего от 20 до 30 мин, подача связующего под вакуумом от 30 до 40 мин со скоростью 0,35 л/мин, промежуточная выдержка под вакуумом от 20 до 40 мин. Изобретение обеспечивает повышение физико-механических свойств изделий. 2 табл.
Наверх