Способ изготовления оболочек сложной формы из композиционных материалов и устройство для его осуществления

(51 ЖСЕ;ЕЮЕфф %1 НОвюзи " 1ЗЕВИе щи ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ включающий формование оправки-каркаса путем намотки композиционного материала на оправку, полимеризации связующего, охлаждения и разрезания заготовки, снятия ее с оправки, зачистки внутренней поверхности и мест разрезания, а также склейки разрезанных частей с последующей намоткой на оправку-каркас изделия и его термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества формуемых оболочек, намотку оправки каркаса осуществляют однонаправленным материалом, а ее разрезание производят только вдоль волокон.2. Устройство для изготовления оболочек сложной формы из композиционных материалов, содержащее жесткую технологическую оправку, состоящую из нескольких скрепленных между собой через технологическую прокладку металлических частей, отличающееся тем, что технологические прокладки расположены по месту реза и выполнены из мягкого материала толщиной, равной ширине используемого при разрезании оправки-каркаса инструмента,Я 00 г.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) В. М. Кузнецов, А. Н. Силаев, Г. Е. Нехороших и Б. Н. Крутиков (71) Научно-исследовательский институт проблем машиностроения при МВТУ им. Н. Э. Баумана(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧЕК СЛОЖНОЙ ФОРМЫ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ изготовления оболочек сложной формы из композиционных материалов,29 С 5350 3502 В 29 К 105:Изобретение относится к переработкекомпозиционных материалов методом намотки и может быть использовано в различныхотраслях народного хозяйства при изготовлении оболочек сложной формы.Известен способ изготовления оболочекиз композиционныхматериалов путем пропитки связующим и наюотки материала навраца 1 ойукуся ойавкупоследующей термообработкой связующего и съемом изделия с оправки, ф1 ОИзвестно такж устройство для осуществления,сируба; представляющее собойнамоточйыи станок, идправку 1.Однако способ и устройство могут бытьприменены только для изделий простыхформ - цилиндрических и конических. Изготовление изделий сложной формы требуетоправок специальных конструкций, усложняющих операцию съема изделия.Наиболее близким к изобретению является способ изготовления оболочек сложной 20формы из композиционных материалов, включающий формование оправки-каркаса путем намотки композиционного материала наоправку, полимеризации связующего, охлаждения и разрезания заготовки, снятия ее соправки, зачистки внутренней поверхностии мест разрезания, а также склейки разрезанных частей с послующей намоткой наоправку-каркас изделия и его термообработку 2 .Наиболее близким к изобретению явля- з 0ется устройство для осуществления способа,включающее жесткую технологическую оправку, состоящую из нескольких скрепленных между собой через технологическуюпрокладку металлических частей 3.Однако известный способ за счет эффекта перерезанных волокон не обеспечиваетполучение изделий высокого качества,Целью изобретения является повышениекачества формуемых оболочек.Цель достигается тем, что согласно способу изготовления оболочек сложной формыиз композиционных материалов, включающему формование оправки-каркаса путем намотки композиционного материала на оправку, полимеризации связующего, охлаждения и разрезания заготовки, снятия ее с 45оправки, зачистки внутренней поверхности имест разрезания, а также склейки разрезанных частей с последующей намоткой на оправку-каркас изделия и его термообработку,намотку оправки-каркаса осуществляют однонаправленным материалом, а ее разрезкурзодя ольго дл волоко.В устройстве для изготовления оболочексложной формы из композиционных материалов, содержацем жесткую технологическую оправку, состоящую из нескольких 55скрепленных между собой через технологическую прокладку металлических частей,технологические прокладки расположены по месту реза и выполнены из мягкого материала толщиной, равной ширине используемого при разрезании оправки-каркаса инструмента. На фиг. 1 - 9 показано выполнение технологической оправки для оболочек различной формы; на фиг. 10 - пример намоткизаготовки на оправке-каркасе.Способ изготовления оболочек сложнойформы из композиционных материалов состоит в следующем.Композиционный материал 1 наматывают на технологическую оправку, состоящуюиз двух частей 2 и 3 и прокладки 4. Приэтом в зависимости от типа изготавливаемойоболочки материал на оправку укладываютв одном направлении - продольном (фиг. в4) или поперечном (фиг, 5 - 9) относительно оси симметрии.В процессе формования оправки-каркаса из нескольких продольных слоев наматываемый материал 1 уплотняют путем обмотки каждого слоя материала 1 поперечнымслоем, например, лентой 5 или любым другим упругим материалом. Ленту 5 наматывают на материал 1 с большим натяжениемвдоль всей оправки таким образом, что намотке второго (последующего) продольногослоя материала 1 предшествует смотка ленты 5 на некоторое расстояние на участке,где происходит соприкосновение уложенного и укладываемого слоев (фиг. 10).Для повышения несущей способностиоправки-каркаса, выполненной из продольных слоев материала 1, окончания этихслоев на некотором расстоянии от торцовтехнологической оправки сначала приматывают поперечными витками однонаправленного материала, а затем отогнув концыматериала 1 на 180, их обматывают лентой 5, Эту обмотку снимают после полимеризации связующего,После полимеризации заготовку разрезают вдоль волокон по плоскости симметрииинструментом, ширина режущей кромки которого равна толщине прокладки 4. Разрезанные части заготовки снимают с оправки.Зачищают места реза 6 и внутреннюю поверхность 7 частей заготовки. Вставляют внутрьотформованную тонкую герметизирующуюоболочку из резины или другого полимера,а также размещают и закрепляют в случаенеобходимости различные закладные элементы. Далее обе половины заготовки склеивают по месту реза 6, таким образом формируя оправку-каркас 8.Затем оправку-каркас 8 устанавливают нанамоточный станок и начинают намотку оболочки. Чтобы повысить жесткость обматываемой оправки-каркаса 8 и ее сопротивляемость в меридиональном направлении сум174281 Фиг.5 мирующемуся натяжению наматываемых в последствии поперечных нитей, герметизирующую оболочку, расположенную внутри наддувают давлением газа, оптимальную величину которого в каждом конкретном случае определяют экспериментально, На наддутую оправку-каркас 8 наматывают с заданным технологическим натяжением оставшееся расчетное количество слоев композиционного материала.При необходимости сохранения постоян ной величины внутреннего давления и при нагреве оболочки в процессе полимеризации на один из ее штуцеров можно установить клапан сброса избыточного давления. После окончательного отверждения, оболочка той или иной сложной формы готова к использованию.Устройство для осуществления предлагаемого способа представляет собой жесткую технологическую оправку, состоящую из двух или нескольких частей 2 и 3, скреп О ленных между собой через технологическую прокладку 4. Технологические прокладки 4 выполнены из мягкого материала, например алюминия, толщиной Ъ, равной ширине используемого при разрезке оправки-каркаса инструмента.25 Предварительно изготовленные части технологической оправки 2 и 3 и прокладки 4 собирают и скрепляют между собой в определенной последовательности, зависящей от конфигурации формуемой оболочки, например в виде тора, цилиндрической оболочки или профильной трубы (фиг, 1, 3, 5, 8). Затем формующую поверхность покрывают антиадгезивом и оправка готова к эксплуатации.После разрезки и снятия с оправки заготовки, производят осмотр технологической оправки. В случае отсутствия повреждения в срединной податливой прокладке 4 от режущего инструмента, применяемого при операции разрезания, оправку используют повторно,Если же в зоне разрезки обнаружены значительные повреждения, прокладку 4 из податливого материала заменяют на аналогичную новую. Таким образом, использование устройства и осуществление способа изготовления оболочек практически полностью устраняет эффект перерезанных нитей, что в значительной мере, способствует повышению качества формуемых оболочек сложной формы.ль Л.ерес ков Максичиши 113035, Млиал ППП Редактор С. ПатрушеваЗаказ 5116/18ВНИИ Сост Техред Тираж Госуда елам нз сква, Ж Патентз