Способ изготовления трубчатых плетеных изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 О 04 С 1/ ОСУДАРСТВЕИНОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ав4 УдФ ро ют ад АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ 1(56) Авторское свидетельство СССР 34 1353852, кл. О 04 С 1/00, 1985.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ ПЛЕТЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Использование: способ, изготовления трубчатых плетеных изделий относится к плетению изделий, которые могут быть ис, пользованы в авиастроении, судостроении, для изготовления спортивного инвентаря. Сущность изобретения: на поверхности цилиндрической оправки переплетают три группы нитей. Две основные группы оплеточных нитей перемещают по замкнутой синусоиде во взаимно противоположных Изобретение относится к области плетения изделий, в частности к способам их изготовления и может быть использовано в авиастроении, судостроении и других отраслях промышленности при изготовлении иэделий из композиционных материалов. Предлагаемый способтакже может быть применен для изготовления изделий спортивного инвентаря,Целью изобретения является повышение прочностных и жесткостных характеристик трубчатых изделий из композиционных материалов на основе углеродных волокон, полученных метоДом плетения.Поставленная цель достигается благодаря тому, что в способе получения трубчатых плетеных изделий, заключающемся в переплетении на поверхности оправки двух,Ж 1835442 А 1 направлениях по окружности оправки, а третью, дополнительную, группу нитей пропускают в качестве продольной арматуры в узловых точках перехода основных групп нитей, Для продольной арматуры используют жгуты иэ углеродных волокон, для оплеточных нитей - материалы, обладающие адгезией к полимерной матрице. Отношение длины внутренней окружности трубчатого изделия к произведению количестве и диаметра продольных жгутов находитСя в пределах .от 1 до 2. Отношение толщины оплеточного слоя к диаметру продольного жгута - от 1:15 до 1:8. Расстояние между оплеточными нитями соответствует 0,5 - 1 мм, а при плетении лентой равно ширине ленты, но находится в пределах от 0,5 до2 мм. Продольные жгуты предварительно 3 пропитывают полимерным связующим и об-. матывают нитями по спирали, 1 з.п.ф-лы. групп нитей, перемещающихся по замкнутым синусоидам во взаимно противополаж. ных направлениях с пропусканием между ними продольной арматуры, имеет следую. щие отличия:а) для продольной арматуры в виде угледных волокон оплеточные нити подбирася иэ материалов, обладающих хорошей гезией к полимерной матрице;б) отношение длины окружности трубчатого иэделия, взятой по внутреннему сечению, к произведению количества продольных жгутов на их диаметр находится в пределах от 1 до 2;в) толщина оплеточного слоя и диаметр продольного жгута соотносятся в пределах от 1:15 до 1:8;г) расстояние между оплеточными нитями, измеренное в сформированном изделии, принято равным примерно 0,5 - 1 мм, а при плетении лентой или группой нитей, сформированных в ленту, равно ширине ленты, однако не менее 0,5 мм, не более 2 мм.Кроме того предложенный способ отличается тем, что продольные жгуты предварительно пропитывают полимерным связующим и обматывают нитями по спирали.Предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", так как вышеперечисленные признаки изготовления трубчатых изделий методом плетения не обнаружены ни в способах-аналогах, ни в других известных заявителю способах, Дополнительный отличительный признак - предварительная пропитка и обмотка жгутов - известен иэ аналога, но использование указанных операций при плетении дает положительный эффект и заявителем в новой совокупности технологических приемов не обнаружен.Достижение положительного эффекта при осуществлении предложенного способа подтверждается экспериментальными исследованиями зависимостей прочностных характеристик трубчатых плетеных образцов от их структурных параметров. Соответствие структурных параметров указанным соотношениям обеспечивает максимальную степень реализации прочности исходных материалов в изделии, а следовательно высокую прочность изделия при минимальном весе.Сущность предложенного способа заключается в следующем: плетение, изделия осуществляется на роторно-намоточной машине (см, Информационный листок М 89- 067, Ворошиловградского МТЦНТИ, 1989).Исходя иэ рекомендаций, приведенных а отличительном пункте "в", в качестве осевой арматуры используется углеродный жгут УКН 5000, а в качестве оплеточной арматуры - стеклянная нить ВМПС-б. Для диаметра изготавливаемого трубчатого изделия и количества неподвижных веретен с продольной арматурой иэ соотношения, указанного в отличительном пункте "б" определяется расчетный диаметр продольных жгутов. Определяется количество сложений исходного жгута для получения расчетного сечения, Составленный таким образом продольный жгут наматывается на катушки неподвижных веретен, Исходя из соотношения "в", выбирается оплеточная нить, которая наматывается на катушки, устанавливаемые на подвижные веретена, Количество подвижных веретен и толщина нитей на них определит подачу оправки с изделием(условие и. "г").Пропущенные сквозь полые оси коклюшечных шестерен продольные жгуты. нити5 подвижных веретен закрепляются на краюоправки, включается роторно-намоточнаямашина и взаимно согласованными перемещениями подвижных веретен и оправки. плетется трубчатое изделие, структурные10 параметры которого близки к оптимальным,и таким образом, достигается максимальнаяреализация прочностных свойств исходныхматериалов, После плетения изделие пропитывается и полимеризуется,15 П р и м е р 1, Роторно-намоточная машина, содержащая 20 подвижных веретен,из них 10 совершают движение по часовойстрелке, а 10 - против, неподвижных кату: шек с осевыми жгутами -20. С применением20 этой машины изготавливались трубчатыеиэделия на оправках диаметрами 20, 25, 30мм, В качестве продольной арматуры использовался углеродный жгут УКНлинейной плотностью 400 текс, а для оплетки- стеклянная нить ВМПСлинейной плот-ностью 60 текс в виде ленты в 5 сложений.Осевая подача оправки была принята, согласно приведенным рекомендациям, 20 ммна оборот подвижного веретена, т.е. шириЗ 0 на оплеточной ленты на поверхности жгутаравна 1 мм и просвет между смежными лентами 1 мм, Условия пропитки и термообработки всех исследуемых образцов былиидентичны. Образцы изготовлены на эпокЗ 5 сидной смоле ЭДс отвердителем.горячего отверждения - триэтаноламином (ТЭА).Были изготовлены образцы с различным количеством сложений углеродных жгутов продольного армирования. Варьируя40 количество арматуры в продольном направлении без изменения остальных параметров получены образцы с различнымисоотношениями структурных . параметровплетеного изделия. За критерий качества45 принималась прочность образца при сжатии. Образцы испытывали на испытательной машине Р,Получены следующие результаты,1835442 Формула изобретения1.Способ изготовления трубчатых плетеных изделий, заключающийся в переплетении на поверхности цилиндрической20 оправки трех групп нитей, из которых двеосновные группы оплеточных нитей псремещают по замкнутой синусоиде во взаимнопротивоположных направлениях по окружности оправки, а третью дополнительную25 группу нитей в качестве продольной арматуры, которая образована жгутами из углеродных волокон, пропускают в узловых точкахперехода основных групп нитей, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения30 прочности трубчатых плетеных изделий, оплеточные нити выполнены из материалов,обладающих адгезией к полимерной матрице, количество и диаметр продольных жгутов выбраны из условия, что отношение35 длины внутренней окружности трубчатогоизделия к произведению количества и диаметра продольных жгутов находится в пределах 1 - 2, отношение толщины оплеточногослоя к диаметру продольного жгута - в пре 40 делах 1/15-1/8, причем расстояние междуоплеточными нитями, измеренное в сформованном изделии, соответствует 0,5-1 мм,а при плетении лентой или группой нитей,сформированных в ленту, равно ширине45 ленты, но находится в пределах 0,5 - 2 мм,2 Способ по и 1. о т л и ч а ю щ и й с ятем, что продольные жгуты предварительнопропитывают полимерным связующим и обматывают нитями по спирали,оставитель Е. Бакстхред М,Моргентал орректор Л. Пилипенко едактор М, Лени Заказ 2977. Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, Гагарина, 101-издательскии комбина П р и м е р 2. В условиях 1 на образцах Я 25 мм с продольной арматурой в 8 сложений жгута УКНварьировался шаг оплетки. Исследовано 2 варианта: а) просвет между оплеточными лентами на осевом жгуте в изделии равен примерно трем ширинам ленты; б) просвет равен половине ширины ленты.Изготовленные по варианту "а" трубкиФимеют некоторое искривление продольной арматуры; такие образцы имеют значения разрушающих напряжений на 25-30 ниже, чем у соответствующих образцов из примера 1,Изготовленные по варианту "б" трубки из-за стесненной раскладки оплеточных нитей не облегают оправку, наблюдается искривление осевой арматуры, нарушаются структурные соотношения изделий, снижаются жесткостные и прочностные характеристики,В обоих случаях качество поверхности изделия ухудшилось, Предложенные соотношения структурно-технологических параметров изготовления трубчатых изделий плетением обеспечивают преимущества заявляемого технического решения перед прототипом, Получение иэделий со стабиль- .но высокими характеристиками обеспечитболее широкое использование компоэитовв различного назначения конструкциях, позволяет получать изделия, конкурентноспособные на мировом рынке.Предложенным способом изготовленыуглепластиковые трубки для рамы велосипеда, Изготовлены опытно-промышленные образцы рамы (на основе плетеных трубок),которые проходят испытания, Полученноеизделие конкурентноспособно с зарубежными аналогами и даже превосходит их повесовым характеристикам,Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССаушская. наб., 4/5