Способ формования изделий из композиционного материала


 


Владельцы патента RU 2603798:

Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" (RU)

Изобретение относится к способу формования изделий из композиционного материала. Техническим результатом является снижение трудоемкости, энергоемкости и сокращение производственного цикла изготовления изделия. Технический результат достигается способом формования изделий из композиционного материала, который включает выкладку пропитанного связующим волокнистого материала в углубление технологической оснастки и использование уплотняющих элементов из терморасширяющейся резины для создания давления формования, упаковку, нагревание, подачу давления, охлаждение отвержденного изделия и извлечение его из оснастки. При этом объем углубления технологической оснастки выполнен равным или больше объема неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формирующего изделие. Уплотняющий элемент выполнен из невулканизированной терморасширяющейся резины в виде полосы, перекрывающей углубление технологической оснастки. Причем давление на резиновый элемент передается через жесткую цулагу, перекрывающую полосу из невулканизированной резины, которая в процессе нагрева и подачи давления через цулагу частично заполняет углубление технологической оснастки, уплотняя пропитанный связующим волокнистый материал и создавая давление формования при его отверждении. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к способам формования изделий из композиционных материалов, в частности к методам уплотнения композиционного материала, и может быть использовано для получения конструкций в авиационной и космической технике.

В патенте РФ №2372195 С1 от 21.03.2008 описан способ формования изделий сложной конфигурации, при котором в матрице (пресс-форме) производят набор изделия из полимерных композиционных материалов, затем внутреннюю полость детали заполняют компаундом, полимеризуют компаунд и производят отверждение детали.

Данный способ требует предварительного изготовления пуансона перед формованием изделия и введения дополнительной операции полимеризации компаунда, что увеличивает трудоемкость и производственный цикл изготовления.

Наиболее близким к изобретению является комбинированный способ формования, описанный в учебном пособии «Полимерные композиционные материалы: структура, свойства и технология. Учеб. пособ. - 4-е испр. и доп. изд. / Под ред. А.А. Берлина. - М.: ЦОП «Профессия»; 2014 - 522-523 с.». Способ сочетает термокомпрессионное и автоклавное формование, при котором в форму с препрегом помещают вкладыши из резины, выполняющие роль уплотняющих элементов, герметично упаковывают и проводят режим формования в автоклаве. В результате уплотнение материала при отверждении происходит за счет внешнего давления и термического расширения резины.

Недостатками данного способа формования является большая трудоемкость и длительный цикл изготовления, обусловленные необходимостью предварительного изготовления вкладышей и дополнительных приспособлений для их формования, а также необходимость использования энергоемкого оборудования (автоклава) для обеспечения давления формования.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение трудоемкости, энергоемкости и сокращение производственного цикла за счет исключения предварительного изготовления вкладышей и дополнительных приспособлений для их формования, а также возможности использования менее энергоемкого оборудования.

Способ формования изделий из композиционного материала, включающий выкладку пропитанного связующим волокнистого материала в углубление технологической оснастки и использование уплотняющих элементов из терморасширяющейся резины для создания давления формования, упаковку, нагревание, подачу давления, охлаждение отвержденного изделия и извлечение его из оснастки, отличается тем, что объем углубления технологической оснастки выполнен равным или больше объема неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формирующего изделие, уплотняющий элемент выполнен из невулканизированной терморасширяющейся резины в виде полосы, перекрывающей углубление технологической оснастки, а давление на резиновый элемент передается через жесткую цулагу, перекрывающую полосу из невулканизированной резины, которая в процессе нагрева и подачи давления через цулагу частично заполняет углубление технологической оснастки, уплотняя пропитанный связующим волокнистый материал и создавая давление формования при его отверждении.

Объем углубления технологической оснастки целесообразно выполнять превышающим объем неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формирующего изделие, не более чем на 10%.

Уплотняющий элемент может перекрывать углубление не менее чем на 5 мм с каждой стороны.

Жесткая цулага, перекрывающая полосу из невулканизированной резины, может быть выполнена таким образом, что отношение площади жесткой цулаги, перекрывающей полосу из невулканизированной резины, к площади этой полосы равно отношению давления, необходимого для формования изделия, к давлению, прилагаемому к жесткой цулаге в процессе отверждения изделия.

Выполнение объема углубления технологической оснастки равным или больше объема неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формирующего изделие, с использованием уплотняющего элемента, выполненного из невулканизированной терморасширяющейся резины в виде полосы, перекрывающей углубление технологической оснастки, при передаче давления на резиновый элемент через жесткую цулагу, перекрывающую полосу из невулканизированной резины, которая в процессе нагрева и подачи давления через цулагу частично заполняет углубление технологической оснастки, уплотняя пропитанный связующим волокнистый материал и создавая давление формования при его отверждении, позволяет снизить трудоемкость и сократить производственный цикл изготовления за счет исключения операций по предварительному изготовлению вкладышей и использования дополнительных приспособлений для их формования, а также снизить энергоемкость изготовления за счет возможности исключения энергоемкого оборудования (автоклава).

Выполнение объема углубления технологической оснастки превышающим объем неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формующего изделие, не более чем на 10% позволяет при обеспечении необходимого давления формования облегчить выкладку изделия, что снижает трудоемкость изготовления.

Обеспечение перекрытия уплотняющим элементом углубления не менее чем на 5 мм с каждой стороны позволяет облегчить установку уплотняющих элементов, что снижает трудоемкость изготовления.

Использование жесткой цулаги, перекрывающей полосу из невулканизированной резины, таким образом, что отношение площади жесткой цулаги, перекрывающей полосу из невулканизированной резины, к площади этой полосы равно отношению давления, необходимого для формования изделия, к давлению, прилагаемому к жесткой цулаге в процессе отверждения изделия, позволяет в процессе формования создать давление на материал в несколько раз больше, чем на цулагу, что исключает необходимость использования энергоемкого оборудования (автоклава), снижая энергоемкость изготовления.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема основных элементов, предназначенных для реализации предлагаемого способа, перед формованием.

На фиг. 2 представлена схема основных элементов, предназначенных для реализации предлагаемого способа, в процессе формования.

На фиг. 3 представлено изделие, отформованное по предлагаемому способу

Способ осуществляется в следующей последовательности.

Выкладывают пропитанный связующим волокнистый материал 1 в углубление 2 технологической оснастки 3. Углубление технологической оснастки 3 перекрывают уплотняющим элементом 4, выполненным из невулканизированной терморасширяющейся резины в виде полосы. Затем устанавливают жесткую цулагу 5, перекрывающую полосу невулканизированной резины, герметично упаковывают оснастку и проводят формование изделия. При формовании давление на уплотняющий элемент осуществляется через жесткую цулагу. В процессе нагрева Т и подачи давления Р происходит частичное заполнение углубления оснастки резиной с образованием формующего резинового вкладыша 6, который уплотняет волокнистый материал 1 и создает давление при отверждении изделия 7.

Пример

Предлагаемый способ формования изделий из композиционных материалов реализован при изготовлении нервюр, представляющих профилированную ферменную структуру, для беспилотного летательного аппарата. В углубления 6×3 мм и 6×2 мм металлической оснастки выкладывали углеродный волокнистый материал HTS-40, пропитанный эпоксидным связующим Araldite 8615 / Aradur 8615. По контуру углубления выкладывали полосы из невулканизированной резины ИРП-1399 шириной 15 мм и толщиной 3 мм. Поверх резины устанавливали жесткую металлическую плиту площадью, превышающей суммарную площадь полос из невулканизированной резины в 5 раз. Далее производили упаковку в вакуумный мешок и отверждали в печи при температуре 150±5С° и вакуумном давлении 0,8…1 атм, после чего производили распрессовку и извлекали изделие.

Предложенный способ формования изделий из композиционных материалов позволяет снизить трудоемкость, энергоемкость и сократить производственный цикл изготовления за счет исключения предварительного изготовления вкладышей и дополнительных приспособлений для их формования, а также возможности использования менее энергоемкого оборудования.

1. Способ формования изделий из композиционного материала, включающий выкладку пропитанного связующим волокнистого материала в углубление технологической оснастки и использование уплотняющих элементов из терморасширяющейся резины для создания давления формования, упаковку, нагревание, подачу давления, охлаждение отвержденного изделия и извлечение его из оснастки, отличающийся тем, что объем углубления технологической оснастки выполнен равным или больше объема неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формирующего изделие, уплотняющий элемент выполнен из невулканизированной терморасширяющейся резины в виде полосы, перекрывающей углубление технологической оснастки, а давление на резиновый элемент передается через жесткую цулагу, перекрывающую полосу из невулканизированной резины, которая в процессе нагрева и подачи давления через цулагу частично заполняет углубление технологической оснастки, уплотняя пропитанный связующим волокнистый материал и создавая давление формования при его отверждении.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что объем углубления технологической оснастки превышает объем неуплотненного пропитанного связующим волокнистого материала, формирующего изделие, не более чем на 10%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что уплотняющий элемент перекрывает углубление не менее чем на 5 мм с каждой стороны.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение площади жесткой цулаги, перекрывающей полосу из невулканизированной резины, к площади этой полосы равно отношению давления, необходимого для формования изделия, к давлению, прилагаемому к жесткой цулаге в процессе отверждения изделия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области слоистых алюмополимерных композиционных материалов и касается слоистого алюмостеклопластика и изделия, выполненного из него. Слоистый алюмостеклопластик содержит по меньшей мере два слоя высокомодульного Al-Li сплава с уложенными между ними двумя слоями армированного стеклопластика с однонаправленными волокнами на основе эпоксидного связующего.

Настоящее изобретение относится к области ламинатов, в частности к многослойному материалу, подходящему для формирования контейнеров, способных сохранять обычно "сложные в хранении" химические композиции, такие как краски для волос, зубные пасты, продукты питания, кремы, составы для ухода за кожей и косметические составы.

Изобретение относится к слоистым химическим ректорам, в частности микроканальным устройствам, способам их производства и эксплуатации. Химический реактор для проведения одной или более технологических операций включает слоистый микроканальный узел, включающий смежные первый и второй листы, которые являются по существу плоскими, причем площадь поперечного сечения листа превышает 100 см2, при этом первый лист содержит системы параллельных микроканалов, отделенные друг от друга перегородкой, и включающий сварные швы, которые проходят по длине перегородок и соединяют первый и второй листы.

Изобретение относится к покрытию, которое может быть применено для изготовления кухонных изделий для приготовления пищи или любых иных поверхностей, в частности подошв утюгов, пластин выпрямителей волос или корпусов бытовых приборов, а также к способу изготовления такого покрытия.

Изобретение относится к авиастроительной промышленности, в частности к слоистым металлополимерным композиционным материалам, и касается композиционного слоистого материала и способа его получения.

Изобретение относится к способу получения многослойной металлизированной пластиковой пленки для упаковывания различных видов потребительских товаров, в частности пищевых продуктов.
Изобретение может быть использовано для изготовления супермногослойных листовых полуфабрикатов на основе разнородных материалов. В качестве исходных заготовок используют листы из сплавов разнородных металлов, взаимно растворимых друг в друге в интервале температуры нагрева при горячей обработке давлением.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к защитным покрытиям на стали, полученным методом химического осаждения. Покрытие содержит, по меньшей мере, шесть компонентов - никель, кобальт, фосфор, химические соединения никеля с фосфором состава Ni3P, Ni5P2, Ni2P, и состоит из нескольких чередующихся слоев, при этом нечетные слои являются твердым раствором фосфора в никеле, а четные - твердым раствором фосфора в кобальте, причем взаимосвязь чередующихся слоев осуществлена за счет сращивания матрицы последующего слоя с матрицей предыдущего слоя.
Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно к элементам электроники, состоящих из слоев и содержащих наноматериалы в своей конструкции. Технический результат - снижение размеров элементов электроники.

Изобретение относится к получению покрытий на металлических поверхностях. В способе на стальную поверхность наносят многослойное покрытие, в котором в качестве нечетных слоев наносят слои никель-фосфор, а в качестве четных кобальт-фосфор.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для улучшения качества отливок из алюминиевых сплавов эвтектического типа и сплавов типа твердого раствора за счет устранения в них усадочных пор и раковин.

Изобретение относится к технологии переработки полимерных материалов и может найти применение при изготовлении изделий из полимерных композиционных материалов методом прессования.

Изобретение относится к формовочно-литьевому устройству и к способу производства преформ и армированных волокном пластмасс с помощью формовочно-литьевого устройства.
Изобретение относится к изготовлению деталей из полимерных материалов, обладающих свойством хладотекучести, и предназначено для снижения отходов при производстве больших партий деталей.

Газостат // 2350429
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к газостатам. .

Изобретение относится к способу и устройствам для сборки аэродинамической конструкции, такой как лопасть винта вертолета. .

Изобретение относится к области переработки пластмасс и может быть использовано в устройствах для отверждения деталей из полимерных материалов, выполненных с открытой плоскостью.

Изобретение относится к способу изготовления мебели и деталей мебели, при котором картон или волокнистый материал типа картона соединяют, укладывая его послойно с прослойкой из клея холодного отверждения, с образованием из слоистого материала каркаса мебели путем прессования и отверждения.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, к способам изготовления лопастей воздушных винтов из композитов на основе тканых и ленточных армирующих наполнителей и полимерных связующих и может быть использовано для мотодельтапланов и легкомоторных самолетов.
Изобретение относится к области изготовления композиционных материалов, в частности металлофторопластов, и может использоваться в машиностроении, авиации, судостроении, химической и пищевой промышленности, а также в других отраслях народного хозяйства.
Наверх