Прибор для измерения липкости препрегов
Владельцы патента RU 2549469:
Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) (RU)
Изобретение относится к конструкции прибора, предназначенного для количественного определения липкости препрега, представляющего собой композиционный материал, полученный путем пропитки армирующей волокнистой основы равномерно распределенными полимерными связующими. Прибор содержит платформу, на которой размещается испытуемый образец препрега, цилиндрический ролик, установленный с возможностью качения по образцу препрега вдоль платформы, и индикатор, фиксирующий пробег ролика вдоль платформы, в контакте с образцом, до момента его остановки, а также стартовую площадку, которая примыкает к платформе со стороны исходного положения ролика до запуска его на платформу и выполнена регулируемой по углу ее наклона по отношению к платформе, и управляемый ограничительный упор, обеспечивающий неподвижное положение ролика на стартовой площадке, при этом в платформе имеется герметизированная емкость, заполняемая жидким теплоносителем и служащая для обогрева образца препрега до заданной температуры по всей его площади. Достигается повышение точности и надежности измерений, а также упрощение конструкции и эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники.
Изобретение относится к области испытания материалов и предназначено для количественного определения степени липкости препрега, представляющего собой композиционный материал, полученный путем пропитки армирующей волокнистой основы равномерно распределенными полимерными связующими.
Уровень техники.
Известен прибор для определения липкости препрегов, содержащий горизонтально установленную на основании подвижную платформу, на которой размещается испытуемый образец препрега, расположенную над платформой прижимную головку, несущую свободно вращающийся ролик, воздействующий на образец, и средство перемещения платформы с образцом относительно ролика, включающее индикатор измерения тягового усилия перемещения платформы (см. JP 2004177277 А). При перемещении платформы свободно вращающий ролик обкатывается по образцу препрега. При этом ролик поджимается к образцу с определенным усилием. Степень липкости образца определяется на основании показания величины тягового усилия, которое затрачивается на перемещение платформы с образцом, контактирующим с роликом.
Принцип действия известного прибора, заключающийся во взаимном перемещении ролика, прижимаемого к образцу препрега, и платформы с образцом, прокатываемой через ролик со значительным тяговым усилием, с одной стороны усложняет конструкцию прибора, а с другой - может привести к повреждению испытуемого образца и, как следствие, к неточности полученных результатов измерения. Диапазон измерений липкости препрегов невелик, т.к. возможно проскальзывание образца препрега относительно платформы, особенно для малолипких препрегов. Условия, в которых происходит измерение липкости препрега в известном приборе, не соответствуют реальным условиям использования препрега в процессе формования изделий из полимерных композиционных материалов. В результате не обеспечивается получение точных сведений о том, как «поведет себя» препрег в реальных условиях.
В качестве ближайшего аналога изобретения принят прибор для определения липкости препрегов, содержащий платформу, установленную на основании, и цилиндрический ролик. На платформе размещается испытуемый образец препрега. Ролик установлен с возможностью качения вдоль платформы, контактируя при этом с испытуемым образцом. На стартовом и финишном участках движения ролика расположены индикаторы, фиксирующие время перемещения ролика по платформе в контакте с испытуемым образцом. Прибор снабжен средством регулировки, обеспечивающим возможность качения ролика по платформе под разными углами по отношению к горизонтальной поверхности основания (см. DE 19744991 А1).
В этом приборе, также как и в приборе по JP 2004177277, не созданы условия для поддержания препрега в таком состоянии, в котором он будет находиться в реальных условиях его использования. Поэтому результаты измерения не позволят однозначно судить о том, как проявит себя препрег при выкладке на обогреваемую форму в процессе формования, что может привести к указанию неточных режимов при разработке технологии формования. Известный прибор неудобен и недостаточно безопасен в использовании, т.к. для изменения угла качения ролика по отношению к горизонтальной поверхности основания необходимо поднимать всю платформу, имеющую значительный вес, относительно основания на определенный угол. В приборе использована сложная система индикации, основанная на применении фотоэлементов, связанных с узлом отсчета времени пробега ролика вдоль платформы. При этом фотоэлементы установлены только на концевых участках платформы, т.е. не обеспечено измерение величины пробега ролика в случае его остановки на промежуточных участках платформы.
Раскрытие изобретения.
Задачей изобретения является создание прибора, обеспечивающего возможность измерения липкости препрегов в условиях, соответствующих реальным условиям выкладки препрега в процессе формования изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ), с обеспечением при этом гарантированной безопасности при работе с прибором.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в повышении точности результатов измерений и, как следствие, в повышении качества выкладки препрега при формовании изделий из ПКМ, в упрощении конструкции прибора, в повышении удобства его обслуживания.
Для достижения указанного технического результата предлагается прибор для определения липкости препрегов, содержащий платформу, на которой размещается испытуемый образец препрега, цилиндрический ролик, установленный с возможностью качения по образцу препрега вдоль платформы, и индикатор, фиксирующий пробег ролика вдоль платформы, в контакте с образцом, до момента его остановки. Прибор дополнительно снабжен стартовой площадкой и управляемым ограничительным упором. Стартовая площадка примыкает к платформе со стороны исходного положения ролика до запуска его на платформу и выполнена регулируемой по углу ее наклона по отношению к платформе. Ограничительный упор обеспечивает неподвижное положение ролика на стартовой площадке. В платформе имеется герметизированная емкость, заполняемая жидким теплоносителем и служащая для обогрева образца препрега до заданной температуры по всей его площади.
В качестве индикатора использована линейка со шкалой, закрепленная на боковой стороне платформы вдоль пути пробега ролика.
Платформа закрыта прозрачным кожухом коробчатой формы, имеющим откидную крышку для доступа внутрь кожуха.
Благодаря выполнению платформы с герметизированной емкостью, заполняемой жидким теплоносителем, обеспечивается возможность нагрева поверхности платформы и лежащего на ней образца препрега. Это дает возможность поддерживать препрег в процессе проведения измерений липкости при такой температуре нагрева, которую он будет иметь в реальных условиях формования изделий. Наличие стартовой площадки, располагаемой под регулированным углом наклона к платформе, значительно повышает удобства обслуживания прибора и гарантирует его безопасность, т.к. отпадает необходимость манипулировать всей платформой, имеющей значительный вес. Это особенно важно при выполнении платформы предлагаемого прибора с герметизированной емкостью, заполненной жидким теплоносителем, который еще больше увеличивает вес платформы. Дополнительные преимущества, заключающиеся в упрощении конструкции, прибор получает за счет использования в качестве индикатора линейки, которая к тому же позволяет фиксировать пробег ролика в любом месте его остановки на платформе.
Краткое описание чертежей.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где
на фиг.1 изображен предлагаемый прибор, вид спереди с частичным разрезом;
на фиг.2 - предлагаемый прибор, вид сверху;
на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1;
на фиг.4 - вид Б на фиг.1.
Осуществление изобретения.
Прибор для определения липкости препрегов содержит платформу 1, на верхней горизонтальной рабочей поверхности 2 которой размещается испытуемый образец 3. Платформа 1 установлена на болтах 4, которые позволяют выставлять горизонтальное положение платформы.
К впускному участку 5 платформы 1 примыкает стартовая площадка 6, которая упирается в уступ «Т» участка 5 таким образом, что горизонтальная рабочая поверхность 2 платформы является плавным продолжением наклонной поверхности 8 стартовой площадки 6. Стартовая площадка 6 наклонена по отношению к платформе 1 под острым углом В, вершина которого находится на линии примыкания стартовой площадки 6 к впускному участку 5 начала движения. На площадке 6 размещается цилиндрический ролик 9, занимая исходное положение перед запуском его на горизонтальную поверхность 2 платформы 1.
Величина угла β наклона стартовой площадки 6 к платформе 1 может регулироваться. С этой целью со стороны входного участка платформы предусмотрена вертикальная стойка 10, которая закреплена винтом 11 на уголке 12, который, в свою очередь, смонтирован на боковой стенке платформы 1. В стойке 10 выполнены гнезда 13, расположенные в ряд по одной дуге. Соответственно, на конце стартовой площадки 6, наиболее удаленном от горизонтальной поверхности платформы 1, в боковинах 14 площадки 6 закреплена ось 15, устанавливаемая в необходимые гнезда 13, определяющие угол наклона стартовой площадки 6. На боковинах 14 стартовой площадки 6 установлен с возможностью поворота относительно оси 16 ограничительный упор 17 с заслонкой 18 на конце, противоположном участку крепления оси 16.
Заслонка 18 при нахождении упора 17 в крайнем нижнем положение удерживает на площадке 6 ролик 9 в стартовом положении. Ролик 9 выполнен предпочтительно из стали или из латуни и имеет шлифованную поверхность качения 19.
Положение ролика 9 на горизонтальной рабочей поверхности 2 платформы 1 при остановке его по окончании пробега по испытуемому образцу 3 препрега фиксируется индикатором, в качестве которого использована линейка 20 с нанесенной на нее шкалой. Линейка 20 расположена параллельно поверхности 2 платформы 1 и закреплена на опоре 21, смонтированной на боковой стороне платформы 1.
В платформе 1 предусмотрена полость, выполняющая роль герметизированной емкости 22, проходящей под всей горизонтальной поверхностью платформы 1 и заполняемой жидким теплоносителем, который обеспечивает обогрев образца 3 препрега до необходимой заданной температуры по всей его площади. Герметизация емкости 22 обеспечена крышкой 23 и уплотнением 24, присоединенными к платформе 1 со стороны ее нижнего основания болтами 25. Жидкий теплоноситель, преимущественно вода, подается в емкость 22 через впускной патрубок 26 и отводится из емкости через выпускной патрубок 27.
Рабочая зона платформы закрыта прозрачным кожухом 28 коробчатой формы. Со стороны размещения стартовой площадки кожух 28 имеет прозрачную откидную крышку 29.
Горизонтальное положение рабочей поверхности 2 платформы 1 выставляется регулировочными болтами 4, которые являются опорными элементами платформы. Точность положения рабочей поверхности 2 контролируется при помощи уровня 31.
Образец препрега, предназначенного для автоматизированной выкладки, контролируют по липкости по следующей методике.
Устанавливают предлагаемый прибор для измерения липкости горизонтально по уровню 31. Выставляют стартовую площадку 6 под углом, необходимым для измерения липкости данной марки материала (например для углепластика марки КМУ-4Л угол наклона площадки составляет 5°). Вырезают образец препрега размером 1000×100 мм и укладывают его на рабочую горизонтальную поверхность 2 платформы 1. Обеспечивают непрерывную подачу нагретой воды в емкость 22 через патрубок 26 и отвод ее из емкости через патрубок 27. Температура воды в емкости выбирается из условия обеспечения прогрева образца препрега, расположенного на рабочей поверхности платформы, до реальной температуры поверхности формы при формовании изделий из ПКМ. Необходимая температура в емкости 22 обеспечивается циркуляцией нагретой воды через емкость при постоянной температуре. Рабочую зону платформы накрывают кожухом 28. Открывают откидную крышку 29. Поднимают заслонку 18, приводя тем самым в движение ролик 9. Ролик покидает стартовую площадку 6 и свободно катится по образцу препрега до полной его остановки на поверхности образца. После остановки ролика посредством линейки 20 определяют длину его пробега. Проводят десять пусков ролика 9, при этом после каждого пробега ролик промывают жидкостью, являющейся растворителем связующего, которым пропитан препрег. После каждого пуска замеряют пробег ролика по линейке. Из полученных величин пробега находят среднее арифметическое значение, которое и будет характеризовать величину липкости препрега.
1. Прибор для определения липкости препрегов, содержащий платформу, на которой размещается испытуемый образец препрега, цилиндрический ролик, установленный с возможностью качения по образцу препрега вдоль платформы, и индикатор, фиксирующий пробег ролика вдоль платформы, в контакте с образцом, до момента его остановки, отличающийся тем, что прибор снабжен стартовой площадкой, которая примыкает к платформе со стороны исходного положения ролика до запуска его на платформу и выполнена регулируемой по углу ее наклона по отношению к платформе, и управляемым ограничительным упором, обеспечивающим неподвижное положение ролика на стартовой площадке, при этом в платформе имеется герметизированная емкость, заполняемая жидким теплоносителем и служащая для обогрева образца препрега до заданной температуры по всей его площади.
2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве индикатора использована линейка со шкалой, закрепленная на боковой стороне платформы вдоль пути пробега ролика.
3. Прибор по п.1, отличающийся тем, что платформа закрыта прозрачным кожухом коробчатой формы, имеющим откидную крышку для доступа внутрь кожуха.
