Устройство для изготовления изделий из композиционных материалов с коротковолокнистым наполнителем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 69 19) (11) 91 9:00 БРЕТЕН ВУ тотип) . 12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИ РСКОМУ СВИДЕТ(54) (57) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИИ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С КОРОТКОВОЛОКНИСТЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ, содержащее дозатор наполнителя, перемещающийся прижимной элемент с углублениями на рабочей поверхности цилиндрической формы с расширяющимся наружу участком и ориентирующие наполнитель магниты, отличаюи 1 ееся тем, что, с целью повышения качества армирования, расширяющийся участок каждого углубления выполнен в виде четырехгранной правильной пирамиды с большим основанием квадратной формы.Изобретение относится к устройствам, при помощи которых изготавливаются изделия из композитных материалов, например стеклопластиков, дополнительно армированных в трансверсальном направлении коротковолокнистым наполнителем.Несущая способность этих изделий лимитируется прочностью на междуслойный сдвиг и сжатие - отрыв в трансверсальном направлении. Эти эксплуатационные характеристики существенно могут быть повышены путем трансверсального армирования композитных материалов, причем наибольший эффект достигается, когда коротковолокнистый наполнитель ориентирован под некоторым углом наклонно по отношению к друг другу и к плоскости армирования.Известны устройства для введения коротковолокнистого наполнителя нормально к основным армирующим слоям композитного материала, содержащее дозатор наполнителя, прижимной валок с углублениями на его поверхности и ориентирующие наполнител ь магниты 11,Однако в данных устройствах наличие полусферических углублений и использование магнитного поля не обеспечивают как заданного угла внедрения, так и надежного 10 15 20 25 Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для изготовления изделий из композиционных материалов с коротковолокнистым наполнителем, содержащее дозатор наполнителя, перемещающийся прижимной элемент с углублениями на рабочей поверхности цилиндрической формы с расширяющимся наружу участком и ориентирующие наполни- тель магниты 12.Однако при попадании коротковолокнистого наполнителя на поверхность прижимного элемента между направляющими коничес 45 кими расширениями он ложится на рабочую поверхность прижимного элемента, препятствует попаданию наполнителя в направляющие отверстия, а после прижатия прилипает к слою связующего. Это уменьшает эффект армирования, не позволяет фиксирования коротковолокнистой арматуры, в момент касания поверхности прижимного валка и в начальный период внедрения в структуру материала, Причиной этому является шарнирное закрепление наполнителя на рабочей поверхности валка. Большая часть наполнителя ложится на формуемый слой материала, прилипая к связующему. Это уменьшает эффект трансверсаль ного армирования и не позволяет достигнуть повышения прочности при междуслойном сдвиге и трансверсальном отрыве. Кроме того, использование прижимного валка становится невозможным при изготовлении 40 изделий отличной от тела вращения формы. достигнуть повышения прочности при междуслойном сдвиге и трансверсальном отрыве,ведет к утяжелению изделия. Причинойзаваливания наполнителя является шарнирное закрепление его на горизонтальныхучастках рабочей поверхности прижимногоэлемента.Целью изобретения является повышениекачества армирования.Цель достигается тем, что в устройстведля изготовления изделий из композиционных материалов с коротковолокнистым наполнителем, содержащем дозатор наполнителя, перемещающийся прижимной элемент с углублениями на рабочей поверхности цилиндрической формы с расширяющимся наружу участкоЫ и ориентирующие наполнитель магниты, расширяющийся участок каждого углубления выполнен в видечетырехгранной правильной пирамиды сбольшим основанием квадратной формы.На фиг. 1 приведена схема работы прижимного элемента; на фиг. 2 - сечение прижимного элемента с коротковолокнистымнаполнителем; на фиг. 3 - прижимной элемент со стороны рабочей поверхности, вид вплане.Устройство состоит из прижимного элемента 1, установленного на подвижной штанге 2 в зоне действия магнитного поля, генерируемого постоянным магнитом 3. Разноименные полюса магнита 3 установлены так,что силовые линии магнитного поля пересекают плоскость прижимного элемента подзаданным углом, равным углу внедренияотрезков коротковолокнистого материала4. Над прижимным элементом 1 расположен дозатор 5, например, вибрационноготипа, выполненный из немагнитного материала. В дозаторе 5 содержатся отрезкикоротковолокнистого материала 6. Изделие7 находится на установочных пальцах 8вне зоны действия магнитного поля. Прижимной элемент 1 для внедрения коротковолокнистого наполнителя представляетсобой плиту с углублениями в виде четырехгранной усеченной правильной пирамиды 9, переходящей в цилиндр 1 О, ось которого составляет острый угол 4 с рабочейповерхностью 11 прижимного элемента 1.Большое основание пирамиды 9 имеет квадратную форму и находится на рабочей поверхности 11.Прижимной элемент 1 предназначендля накоплениякоротковолокнистой арматуры 6 и внедрения ее в структуру материала изделия 7 путем впрессовывания междуволокнами основной стеклоарматуры, а вслучае использования полимернь и армирующих материалов, например, органопластики - в сами волокна,Устройство работает следующим образом.Изделие 7, например стеклопластиковая или органопластиковая пластина, формуется известным способом из пропитанных связующим слоев стеклоткани и закрепляется на установочные пальцы 8.Прижимной элемент .1 устанавливается на подвижную штангу 2 в зоне действия магнитного поля магнитов 3. Под силовым воздействием магнитного поля отрезки коротковолокнистого наполнителя 6, например стальные иголки, из дозатора 5, ориентируясь вдоль силовых линий магнитного поля, попадают на грани пирамиды 9, скользя по которым, фиксируются в цилиндрических углублениях 11. Для ускорения этого процесса и повышения качества ориентации один из полюсов магнита 3 смещается в горизонтальном направлении так, чтобы силовые линии магнитного поля были параллельны осям цилиндрических углублений. Соответственным выбором диаметра и длины углублений 11 цилиндрической формы отрезки коротковолокнистого наполнителя 6 фиксируются в них надежно, например, по ходовой посадке.Подвижной штангой 2 прижимной элемент 1 с требуемым количеством коротко- волокнистого наполнителя 6 подводится к отформованной части изделия 7 и прижимается к ней по направлению, параллельному осям цилиндрических углублений (по стрелке на фиг. 1), с усилием, достаточным для введения коротковолокнистой арматуры 6 в изделие 7. При прижиме элемента 1 к изделию 7 коротковолокнистый наполнитель 6 внедряется в неотвержденную структуру материала, изделия 7 и за счет сил трения остается в нем после отвода прижимного элемента 1 в обратном направлении от его поверхности. Надежное внедрение (100 О/О) коротковолокнистого наполнителя происходит тогда, когда длина выступающей его части из углубления составляет не меньше половины полной его длины. Диапазон изменений размеров углублений соответствует интервалу изменения практически используемой для армирования изделий из композитных материалов коротковолокнистой арматурыЗатем прижимной элемент 1 поворачивают в его плоскости, например, на 180 и с помощью подвижной штанги 2 подводят под дозатор 5, а полюс магнита 3 смещают в горизонтальной плоскости так, чтобы угол наклона силовых линий магнитного поля был равен заданному углу внедрения отрезков коротковолокнистого материала. Положение полюса магнита 3 для повернутого на 180 в своей плоскости элемента показано пунктиром на фиг. 1. Цикл внедрения отрезков полностью повторяется.После этого на изделие 7 согласно стандартному техпроцессу прессуют следующий слой основного материала, затем в него внедряют коротковолокнистый наполнитель 6 и далее в такой же последовательности формуется пластина до полной толщины.Затем она подвергается термообработке.Применение в предлагаемом устройствеподвижного полюса постоянного магнита и прижимного элемента с указанной формой углублений позволяет строго фиксировать направление внедрения коротковолокнистого наполнителя под заданным углом к плоскости армирования композитного материала. В результате материал изделий не со- ЗО держит отрезков наполнителя, направление которых отличается от требуемого, что улучшает пространственную структуру материала и прочность изделия.Предлагаемая конструкция прижимного элемента позволяет повысить сдвиговую и трансверсальную прочность изделий из композитных материалов введением коротковолокнистой арматуры под заданным углом в любых нужных направлениях и с равномерным распределением в структуре ма 40 териала.1156915 Фиг угова илл ИИПИ Госу по делам 5, Москва, ППП Пате 113 Филиал