Способ механической обработки оболочек из армированных полимерных материалов

и 979132 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51)М. Кд. В 29 С 17/08 Экударетеапвй комнтет СССР в делам нзобретеннй и открытнй(54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОБОЛОЧЕК ИЗ АРМИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ 1Изобретение относится к области технологии переработкй аомированных полимерных материалов и может быть использовано при механическойтобработке оболочек из стекло-, боро" и углепластиков.Известен способ механической обработки армированных полимерных иатериалрв 11.Указанныи способ не обеспечивает получения точных размеров при обработке деталей типа оболочек. Причиной этого являются погрешности, возникающие как в результате механической обработки, под влиянием температурных изменений,так и в результате действия остаточных внутренних напряжений .в материале дета" лей после механической обработки и снятия слоев материала.Наиболее близким к изобретению из известных является способ механической обработки оболочек из армированных полимерных материалов,2включающий точение и термообработ-ку 1 21. Этот способ несколько улучшаетточностные характеристики обрабатываемых деталей за счет частичногоснятия одновременно с изготовлениемизделий остаточных внутренних напряжений. Полностью устранить влияние 1 о .внутренних напряжений этот способне позволяет. Это обусловлено тем,что остаточные напряжения, возникающие при температурах отверждения,.значительно превышающих температурупромежуточной термообработки, релак;сировать окончательно не могут. Ачистовая обработка не только не может устранить вызываемые ими погреш- ,ности размеров, но усугубляет их 20 своими температурными изменениями впроцессе контакта режущего инструмента с материалом.Целью изобретения является повышение точности механической обработ-.32 4сФормировавшихся в процессе отверждет ния, межмолекулярных связей и геометрия обрабатываемой деали ояончатель" но Фиксируется.П р и м е р. Экспериментально пред лагаемый способ апробирован при ме ханической обработке цилиндрических оболочек, внутренним диаметром 150 мм и толщиной стенки 3 мм, изготовленных продольно-поперечной намоткой нити 8 15 из стекла ВМна эпоксидном связующем ЭДТсостава, вес.ч:Смола КДМТУ 6-051380-70 ) 100Отвердитель ТЭАТС ИРТУ 6-09-2865-66) 10 и углепластиковых оболочек, внутренним диаметром 143 мм и толщиной стенки 5 мм, изготовленных методом намотки на трехвалковом станке из угольной ткани КИУ и эпоксийенольного связующего ЭфБсостава, вес.ч.Смола ЭД67Бакелитовый лакЛБС30Клей БФ3 Материал режущей части инструмента выбирается из условия, при котором твердость режущей части инструментапри температурах, имеющих место в зоне резания должна быть. в 1,5-2 раза выше твердости обрабатываемого материала. Так как. элементом, определяющим прочность армированных полимеров является его арматура, то и твердость режущей части инструмента должна быть в 1,5-2 раза выше твердости стекол, используемых для выработки армирующих волокон. Вторая особ 1 нность механической обработки армированных полимерных материалов, обуславливающая наличие высокой температуры, приводит и образованию поверхностного слоя, Физико-механические характеристики ко" торого значительно отличаются от ха" рактеристик исходного материала, так как этот слой в процессе обработки подвергается термомеханической деструкции. Нагружение оболочки в процес-се точения создает напряжения, по знаку противоположные напряжениям механической обработки. В результате суммирования этих силовых Факторов значительно ослабляется вклад о механической составляющей термомеханической деструкции. А поскольку и термообработка производится в напряженном состоянии, то на завершающей стадии при температуре стеклования связующего оставшиеся остаточные напряжения уравновешиваются за счет образования, дополнительных, не 3 9791 ки оболочек из армированнцх полимер" ных материалов.Достигается поставленная цель тем, что в способе механической обработки оболочек из армированных полимерных материалов, включающем точение и термообработку, оболочку предварительно напрягают, путем создания внутреннего давления, а затем точат и термообрабатывают. Кроме 1 о того, оболочку напрягают до уровня предела упругих деФормаций, При этом термообработку проводят при температуре стеклования связующего. При резании армированных полимеров в .резу з льтате меньшего, чем у металлов, модуля упругости ухудшаются условия контактирования режущего клина с обрабатываемым изделием, возникают значительные силы упругого последейст вия. Нагружение оболочки до уровня ,предела упругих деФормаций значительно повышает жесткость системыСПИД во время обработки, В соответст,вии с этим обеспечиваются условия 2 З более надежного контактирования зад:них поверхностей прикромочных участков режущего клина. За счет этого на первоначальном этапе блокируется действие остаточных внутренних на- ЗО пряжений и, хотя в процессе снятия слоев материала они перераспределяются, Форма и размеры оболочек остаются в строго заданных пределах. Режущая часть инструмента была изготовлена из сплава группы ВК, режимы обработки: Ч = 120 м/мин, 5 = 0,2 мм/об., 1=0,5 мм, Измерения диаметра готовых деталей производилось в шести плоскостях смещенных друг относительно друга на 3 П через 48 ч термостатирования при комнатной температуре после окончания термообработки для экспериментальных образцов и по истечении такого же времени после чистовой обработки для образцов, изготовленных по способу-прототипу, то есть с промежуточной между черно" вой и чистовой обработками термообработкой при 50 ОС, Для характеристики степени соответствия действительнцх размеров обработанных деталейТ а б л и ц а 1 Результаты экспеоимента для стеклопластиковых оболочек Э Режим, мехобработкиХимичес- Влагопоглощениекая стой- фф, Фкость ф Относи" тельное отклонение размеров д,9 о Модульупругостипри растяженииЕ, МПа Пределпрочности прирастяжении б,МПа Величина Температу" ра термообработки Т,ОС йэе ФР окружных напряже" ний бМПа 27900 0,52 0,27 109 530,0 20 0,26 30000 - 0,48 10,7 28000 0,62 10,8 540,0 130 Ое 25 180 532,0 528,0 0,26 г 75 оо о,г 8 1 о,8 30900 0,20 10,6 20 589,0 0,20 160 90 550,0 30400 0,36 10,6 180 0,23 0,28 27300 0,34 520,0 20 5 919132 6 номиналу вычисляли величину относи-тоне в течение 4 ч при комнатной тем- тельной погревности пературе. Измерялась она потерейд-й прочности в процентах.Ю:ИДля определения влагопоглощения где 0 - действительный размер, мм; э образцы выдерживались в течение 24 чО . " номинальный размер, мм. в емкости с дистиллированной водой,Дпя нагружения оболочек, напри- Увеличение массы образца по отноаемер, гидростатически в процессе об- нию к первоначальной величине приработки использовались фланцевые нималось за значение влагопоглощеразжимные цанговые оправки по ГОСТ 1 в ния.19868-14 с гидравлическим приводом. Данные, полученные для стеклопласПовышение равномерности деФормации тиковых оболочек и оболочек из углеэаготовки при закреплении такой оп-. пластика приведены соответственно в. равки достигается увеличением пло- табл. 1 и 2.щади контакта ее с заготовкой за 1 ф Результаты, полученные при экспесчет выполнения в цангах встречных риментальных исследованиях свидетель" . разрезов. ствуют о том, что предложенный спо"Помимо контроля геометрических соб механической обработки оболочек размеров определялась прочность ма- иэ армированных полимерных материатериала оболочек и его модуль упру лов позволяет значительно повысить гости при растяжении в окружном на- точность обработки за счет снижения правлении, а также его химическая отклонений готовых деталей от номи; стойкость и влагопоглощение . Механи- нальной Формы. При изготовлении тон ческие характеристики определялись костенных оболочек. увеличение точпри испытании колец растяжением фЗ ности происходит более. чем в 2 раза, двух полудисков. При этом почти на 10 увеличиваетсяХимическая стойкость материала предел прочности при растяжении, сниобработанных оболочек оценивалась жается влагопоглощение и остальные по изменению предела прочности при . характеоистики остаются практически растяжении после набухания их в аце без изменения.8Продолжение табл. 1 Режим мехобработки Пределпрочности прирастяжении О,МПа Модульупругостипри растяженииЕ, МПа Химическая стойВлагопоглощение Ььри, Темперакость ьб О / ю тура термообработки Т,10,8 0,21 31000 0,25 30500 0,45 592,0 90 0,26 564,0 180 10,7 0,44 510,0 27000 0,58 532,028000 0,46 525,0 2750 О 0,67 11,3 20 0,30 109 220 90 0,42 180 11,2 Контрольные об"разцы 0,26 540,0 30000 0,50 Таблица 2 Результаты эксперимента для углепластиковых оболочек Режим мехобработки Относительное отклонение размеров Д, ф Пределпроч"ностипри растяженииО, МПд Модуль упру". гости при ра- стяженииЕ, МПа Влагопоглощение Ьвщ,3 217,0 41500 228,0 41800 9,1 20 О 72 68,0 0,64 80 8,8": 220,0 41800 160 0 76 а,о 80 0,078 190,0 41500 252,0 43200 0,48 0,35 20 80 80,0 210,0 41200 0 54 160 0,079 9,0 228,0 42200 248,0 43000236,0 42300 215,о 41 ооо О, 080 0,076 9,0 20 0,52 80 92,0 039 8,9 160 0,60 0 078 8,7 0,084 20 Величина окружных напряжений о МПа Величина окружных напряжений Оо, МПа Температу" ра термо" обработки Т С Относи" тельное отклонение размеровДф о/ Химическая стойкость,ьбв6 в 0,882 0,080 0,080979132 10Продолжение табл. 2 Режим мехобработки Влагопоглощение,а (н,Химичес"кая стойкость,Относительное отклонение размеров Д, Ф Температура термообработкиТ, ОС Величина окружных напряжений о, МПа Дбе/ Ф104,0 230 0 , 42000 80 0,62 0,083 90 160 228,0 41900 0,78 0,082 Контрольные образцы 0,080 230,0 42000 0,66 90 Формула изобретения 1. Способ механической обработки оболочек из армированных полимерных 2 з материалов, включающий точение и .термообработку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения точности механической обработки, оболочку иэ армированных полимерных материалов ЭЕ предварительно напрягают путем создания внутреннего давления, а затеи точат и термообрабатывают.2. Способ по и 1, о т л и ц а ющ и й с я тем, что оболочку напряСоставитель Е. МихайловаРедактор Н, Коляда Техред И,Тепер Корректор И.Демчик Заказ 9496/21 Тираж 679 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раущская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.,Проектная, 4 Пределпрочностипри растяженииОВ, МПа Иодульупругостипри растяженииЕ, ИПа 1гают до уровня предела упругих деФормаций,3. Способ по и. 1, о т л и ц а ющ и й с я тем, цто термообработку проводят при температуре стеклования связующего,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 793781, кл, В 29 С 17/10, 1979,.2. Валун Г. Б., Сурженко Е.И. Слоистые пластики., Л., "Химия", 1978,с. 172-173.