Устройство для изготовления изделий из композиционных материалов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(51) М.Кл Заявлено 01.08.80 (21) 2967942/23 29 б 7/00 вкис присоединением ударетвеккмк кем ет 23) Приорит тенкй 03.82, Бюллетень1 53) УДК 678.027.Опубликовано м кзе к юткрмт Дата опубликования описания 25.03,82. Н, Шалыгин, Д. А, Романов, А. Р. Роман Ю,Н. Бочагов и Ю. Н. П асного Знамени мех инградский орде 71) Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к производству изделий из композиционных материалов, например, углепластиков, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении цилиндрических изделий, к которым предъявляются повышенные требования по трансверсальной и сдвиговой прочности. Примером таких изделий являются монолитные цилиндрические детали, работающие в условиях быстрой смены эксплуатационных температур, высокопрочные изделия и т. д.Известно устройство для радиального армирования цилиндрических изделий, включающее магнитную систему, дозатор арматуры, оправку и цилиндрический внедряющий элемент, который обеспечивает введение в ленточный материал коротковолокнистой арматуры в трансверсальном направлении в процессе его формования 1.Однако данное устройство в силу использования цилиндрического внедряющего элемента обладает ограниченными технологическими возможностями, не обеспечивая трансверсального армирования волокнами значительной длины, имеющими немагнитные свойства и малую жесткость. В частности исключается применение для армирования в трансверсальном направлении стержней выполненных из углепластика, и имеющих длину, соизмеримую с радиусом изделия.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для изготовления изделий из композиционных материалов, включающее кондуктор с отверстиями для ориентации арматуры 2.В известном устройстве вручную вставляотся пропитанные углеродные стержни при изготовлении изделий с многомерным армирующим каркасом. Процесс изготовления таких изделий весьма трудоемок и дли телен. Например, для формования 1 дм,углепластикового материала многомерной структуры, необходимо вручную уложить около 82 тыс. стержней.Цель изобретения - обеспечение автоматизации процесса формования трехмергоноармированных каркасов цилиндрических изделий из композиционных материалов,Поставленная цель достигается тем, чтоустройство включающее кондуктор с отверстиями для ориентации арматуры, снабжено расположенным в центре кондуктора зажимом центрального стержня и установленным с внешней стороны кондуктора с возможностью продольного перемещения кольцевым бункером с вращающимся вокруг него подающим стержневую арматуру механизмом.Кроме того, в устройстве кольцевой бункер снабжен коническими фиксаторами, входящими в свободные отверстия кондуктора.На фиг. 1 показано устройство, в разре-. зе; на фиг. 2 - то же, вид сверху.Устройство, состоит из кондуктора 1, вы-. полненного в виде соединенных цилиндрических сегментов с радиальными отверстиями 2. Внутри кондуктора 1 на его продольной геометрической оси расположен зажимной механизм 3, например, цангового типа. Вокруг кондуктора 1 размещен кольцевой бункер 4 с отверстиями 5 и коническими фиксаторами положения 6, который за счет продольным направляющим роликового типа 7 имеет возможность перемещения вдоль цилиндрической поверхности кондуктора 1 (по стрелке, фиг. 1). С бункером 4 механически связано подающее устройство 8, например, пневматическое, выполненное с возможностью перемещения и фиксирования по окружности вдоль бункера 4 (по стрелке, фиг. 2). В бункере 4 расположены пропитанные связующими и отвержденные стержни 9 из композиционного материала (угольные, борные и т. д.). В зажимном устройстве 3 установлен центральный стержень изделия 10, на который одета шайба 11 из того же композиционного материала.Устройство работает следующим образом.Перед формованием трехмерного каркаса бункер 4 устанавливается так, чтобы отверстия 5 располагались соосно с направляющими отверстиями 2,кондуктора 1. Это обеспечивается коническими фиксаторами 6, которые фиксируют положение кольцевого бункера 4 по свободным радиальным отверстиям 2. кондуктора 1. Подающее устройство 8, например, пневматическое, подает стержень 9 из бункера 4 через отверстия 5 и 2 до его упора в стержень изделия 10. При этом стержень 9 одним концом ложится на шайбу 11, вырубленную, например из пропитанной и отвержденной углеродной ткани, а второй конец остается в кондукторе 1 на некоторую свою длину. Подающее устройство8 смещается по окружности вдоль бункера 4 на шаг, равный окружному расстоянию между радиальными отверстиями 5 и подает следующий стержень 9 до его упора в стержень изделия 10. Аналогичный процесс продолжается до тех пор, пока подающее устройство 8 не совершит полный оборот вокруг поверхности кондуктора 1, Далее на стержень изделия 10 одевается шайба 11 из материала изделия, которая надежно фиксирует нижележащие912530 гз Формула изобретения Устройство для изготовления изделийиз композиционных материалов, включающее кондуктор с отверстиями для ориентации арматуры, отличающееся тем, что, сцелью обеспечения автоматизации процесса40формования трехмерноармированных каркасов цилиндрических изделий из композиционных материалов, оно снабжено расположенным в центре кондуктора зажимомцентрального стержня и установленным с4 внешней стороны кондуктора с возможностью продольного перемещения кольцевым бункером с вращающимся вокруг негоподающим стержневую арматуру механизмом.502. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что кольцевой бункер снабжен коническими фиксаторами, входящими в свободные отверстия кондуктора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМо 663598, кл. В 29 0 23/12, 1977,2. Жигун И, Г. и др. Свойства пространственно-армированных пластиков, Зинатне,Рига, 1978, с, 168 в 80 (прототип). 1 Ю о гЬ зо радиально направленные стержни 9. Бункер 4 за счет продольным направляющим роликового типа 7, поднимается вверх вдоль цилиндрической поверхности кондуктора 1 на шаг, равный расстоянию между радиальными отверстиями 2 кондуктора 1 и фиксируются коническими фиксаторами положения 6 по свободным отверстиям 2. Подающее устройство 8 вновь посылает очередной стержень 9 из бункера 4 до его упора в стержень изделия 10. Данный процесс продолжается до набора радиального каркаса изделия по всей его высоте. После изготовления каркаса сегмент кондуктора 1 радиально смещается от центра, освобождая расположенные в направляющих отверстиях 2 концы стержней 9, при этом стержни 9 не рассыпаются за счет поджатия шайбами 11. Разжатием зажимного механизма, 3 обеспечивается извлечение радиального каркаса изделия из устройства. Далее в зависимости от предназначения изделия, изготовленный каркас поступает либо на окружную намотку волокном, либо на совместное формов ание осевых и окружных слоев, при этом осевые слои выполняются из стержней, а окружные намоткой.Предлагаемое устройство позволяет автоматизировать процесс изготовления многомерно армированных каркасов цилиндрических изделий из композиционных материалов, что значительно упрощает технологический процесс, удешевляет производство, снижает затраты ручного труда, существенно сокращает технологический цикл изготовления.4/5 ная,Редактор Н. ВоловикЗаказ 1276/24ВНИИПпо13035,Филиал ПП Составит Техред А. Тираж 673 Государственно елам изобретени сква, Ж - 35, Р Патент, г, Ужль М. Осиноойкас Поо комитета ССй и открытийдушская наб., дгород; ул. Прое ректор М КостаписноеР