Оправка для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки

 

Использование: изобретение относится к оснастке для формования методом намотки оболочек из композиционных материалов. Существо изобретения: образующий оправку баллон содержит выступ, на торцы которого устанавливают фланцы со штуцером. На выступе выполнены винтовые шлицы, а в углублении фланца винтовые пазы, при этом выступ имеет заплечики с обратной конусностью и дно с осесимметричной кривизной, вершиной направленной в полость баллона. Баллон с такими особенностями по своему торцу и фланцу обеспечивает надежность крепления этого фланца при намотке изделия. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оснастке для формования оболочек из композиционных материалов методом намотки, в частности для изготовления баллонов давления, предназначенных для хранения и транспортировки газов.

Известна оправка для изготовления стеклопластиковых изделий методом намотки, содержащая вал, установленную на нем надувную оболочку и штуцер для подачи сжатого воздуха, а также фланцы, закрепленные на торцах оболочки [1] К недостаткам указанной оправки следует отнести несовершенство соединения надувной оболочки с фланцем, ненадежность его работы. Кроме того, оболочка предусматривает обязательное наличие двух полюсных отверстий, а в связи с повышением требований по герметичности в практике использования надувных оправок в настоящее время применяются однополюсные оболочки.

Известна также оправка для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки, содержащая надувной баллон с соосно пристыкованными к нему торцовыми фланцами и штуцер [2] Эта оправка также не обеспечивает надежности в работе.

Цель изобретения повышение надежности оправки. Это достигается тем, что в оправке для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки, содержащей надувной баллон с соосно пристыкованными к нему торцовыми фланцами и штуцер, согласно изобретению, баллон снабжен отформованным за одно с ним центрально расположенным торцовым выступом с равномерно размещенными на его наружной поверхности радиальными ребрами, а пристыкованный к нему фланец выполнен с конгруентным этим выступу и ребрам центральным углублением и радиальными пазами. При этом между выступом баллона и углублением фланца образована замкнутая полость для температурно-деформационных перемещений выступа баллона.

На фиг. 1 представлен общий вид оправки для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки (в аксиальном сечении); на фиг. 2 узел крепления фланца с баллоном оправки; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2.

Оправка для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки содержит надувной баллон 1 с соосно пристыкованными к нему фланцами 2 и 3 и штуцер 4. Баллон 1 оправки представляет собой цилиндрообразное полое тело из антиадгезионного термопластичного материала, обладающее достаточной жесткостью, чтобы его возможно было транспортировать и при подаче в него воздуха под давлением придать ему устойчивость при использовании в качестве оправки для изготовления намоточных изделий. Штуцер 4 крепится к фланцу 3 при помощи резьбового соединения, фланцы 2 и 3 выполняются либо металлическими, либо из жестких пластмасс. Баллон 1 оправки снабжен отформованным, выполненным с ним за одно целое торцовым наружным, центрально расположенным выступом 5 с глухим отверстием 6 со стороны его полости 7, имеющим на нем заплечики 8 с обратной конусностью 9 и винтовыми шлицами 10, пристыкованный к нему фланец 2 конгруэнтным ему торцовым центральным углублением 11 с винтовыми пазами 12 по периферии углубления 11, выполненными соответственно с углами наклона к оси и образующей поверхности 13, равными 2-3 градусам. Дно 14 центрального кольцевого выступа 5 баллона 1 выполнено с осесимметричной кривизной 15, вершиной направленной в полость 7 баллона 1, а дно 16 углубления 11 фланца 2 плоским, так что между дном 14 центрального кольцевого выступа 5 баллона 1 и дном 16 углубления 11 фланца 2 образована замкнутая компенсационная полость 17 для температурно-деформационных перемещений дна 14 выступа 5 баллона 1.

Работа оправки заключается в следующем.

К готовому баллону 1 подстыковывают фланцы 2 и 3, для этого фланец 2 своим углублением 11 заводится на центральный торцовый выступ 5 и благодаря винтовому расположению шлицев 10, пазов 12, обратной конусности 9 заплечиков 8 подтягивают до соприкосновения их своими торцами. Другой фланец 3 может иметь аналогичное или эквивалентное ему соединение, в зависимости от того, какие требования предъявляются к конечному изделию по герметичности. Затем в баллон 1 через штуцер 4 закачивают воздух и создают в нем избыточное давление, например 0,1 МПа, и баллон 1 устанавливают фланцами 2 и 3 в центре намоточного устройства (условно не показано) для нанесения на баллон, используемый в качестве оправки слоев композиционного материала в виде непрерывно наматываемой по геодезическим линиям ленты из нитей или жгутов, пропитанной связующим составом. После отверждения изделия внутренняя оболочка (баллон 1) остается в нем как герметизирующее его средство. Наличие шлицев 10, пазов 12 и обратной конусности 9 заплечиков 8 препятствует провороту фланца 2 относительно баллона 1, тем самым выдерживается заданный рисунок намотки и обеспечивается надежность изделия. При повышении давления внутри баллона 1 дно 14 центрального кольцевого выступа 5 стремится выпрямиться и тем самым способствует заклиниванию выступа 5 в углублении 11 фланца 2. Кроме того, учитывая, что антиадгезионный термопластичный материал баллона 1 после отверждения изделия на отдельных своих участках проявляет свойства усадки, в частности, в зоне выступа 5, благодаря кривизне 15 в сторону полости 9 баллона 1 упругие силы стремятся выпрямить дно 14. При отсутствии кривизны дна 14 его стенка подвергается растяжению при многоцикловом нагружении в результате непрерывной намотки, но кривизна 15 поглощает упругие деформации без разрушения.

Результаты испытаний натурного опытного образца подтвердили положительные эффекты найденного решения и целесообразность его использования в промышленном производстве изделий.

Формула изобретения

1. ОПРАВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ НАМОТКИ, содержащая надувной баллон с соосно пристыкованными к нему торцевыми фланцами и штуцер, отличающаяся тем, что баллон снабжен отформованными за одно целое с ним центрально расположенным торцевым выступом с равномерно размещенными на его наружной поверхности радиальными ребрами, а пристыкованный к нему фланец выполнен с конгруэнтными этим выступу и ребрам центральным углублением и радиальными пазами.

2. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что между выступом баллона и углублением фланца образована замкнутая полость для температурно-деформационных перемещений выступа баллона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3