Установка для непрерывного изготовления длинномерных изделий из полимерных композиционных материалов

 

Использование: изготовление длинномерных профилей из композиционных материалов в авиационной, химической и др. отраслях промышленности. Сущность изобретения: установка содержит оправку, одним концом жестко закрепленную на станине, механизм формообразования заготовки в виде рукава, камеру полимеризации. Установка снабжена механизмом продольной укладки подложки на оправку и средством соединения ее краев. Это позволяет получить на оправке несущий слой, на котором формуют заготовку в виде рукава. При получении профилей открытого типа механизм удаления подложки размещен перед узлом деформирования заготовки в профиль. Размещение механизма удаления подложки после узла деформирования заготовки в профиль позволяет получать профили закрытого типа за счет наличия подложки в изделии до полной его полимеризации. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных композиционных материалов (ПКМ) методами "сухой" намотки или выкладки (т.е. использованием ленточных препаратов, либо предварительно пропитанных тканых ленточных полуфабрикатов) на оправке и может быть использовано для изготовления элементов силовых конструкций, а также в авиационной, химической и других отраслях промышленности для изготовления длинномерных профильных изделий.

Известна установка для непрерывного изготовления труб из полимерного материала, состоящая из вращающейся оправки, образованной рядом состыкованных формообразующих элементов, механизма образования трубы, узла транспортирования, полимеризаторов и отрезного устройства (см.авт.св.СССР N 729076, кл. В 29 С 53/56, 1977).

Недостатком указанного устройства являются невысокое качество изготавливаемых изделий, обусловленное наличием вращающейся оправки, что не обеспечивает устойчивости оправки в пространстве из-за действия центробежных сил, и затрудняет укладку продольных слоев.

Ближайшим по технической сущности к предложенному решению является установка для непрерывного изготовления длинномерных изделий из полимерных композиционных материалов, содержащая станину, цилиндрическую оправку, механизм формообразования заготовки в виде рукава, камеру полимеризации, транспортирующее средство, причем установка снабжена расположенным перед механизмом формообразования заготовки механизмом укладки подложки на оправку с бобиной для подложки и механизмом удаления подложки, а оправка одним концом жестко закреплена на станине и имеет в зоне механизма формообразования заготовки диаметр, равный диаметру калибрующей поверхности. (см.Андреев Г.Я. Производство и применение стеклопластиковых труб. M. ГОСИНТИ, 1962, с.34-38).

В указанном решении благодаря использованию подложки, формуемой в трубу, на оправке формуется несущий слой, служащий основой для формообразования заготовки в виде рукава. Это дает возможность выполнить оправку неподвижной и снизить трение между поверхностью оправки и укладываемым материалом.

Данное решение позволяет избежать смятия подложки внутри рукава. Жесткое закрепление оправки позволяет получать длинномерные изделия неограниченной длины за сет стягивания заготовки с неподвижной оправки.

Недостаток известной установки заключается в ограниченных ее технологических возможностях, поскольку она не обеспечивает получение профилей как открытого, так и закрытого типов (кроме труб) ввиду большой жесткости подложки, выполненной в виде металлической ленты, и постоянного поперечного сечения оправки.

Кроме того, в известной установке не обеспечена герметизация оправки относительно формуемого и полимеризуемого изделия, что способствует образованию натеков на изделиях и снижает их качество.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей установки и повышение качества изделий за счет обеспечения изготовления различных типов профилей.

Поставленная задача решается тем, что установка для непрерывного изготовления длинномерных изделий из полимерных композиционных материалов, содержащая станину, цилиндрическую оправку, механизм формообразования заготовки в виде рукава, камеру полимеризации, транспортирующее средство, причем установка снабжена расположенным перед механизмом формообразования заготовки механизмом укладки подложки на оправку с бобиной для подложки и механизмом удаления подложки, а оправка одним концом жестко закреплена на станине и имеет в зоне механизма формообразования заготовки диаметр, равный диаметру калибрующей поверхности. Согласно изобретению установка снабжена размещенным перед камерой полимеризации узлом деформирования заготовки в профиль, а механизм укладки подложки снабжен формующим воротником для продольной укладки на оправку подложки из нежесткого материала и средством для соединения продольных краев подложки, расположенным в продольном пазу формирующего воротника, при этом диметр оправки для зоны механизма формообразования заготовки и после нее выбран меньшим диаметра калибрующей поверхности оправки.

Кроме того, механизм удаления подложки может быть расположен перед узлом деформирования заготовки в профиль.

Введение в установку механизма продольной укладки подложки на оправку, расположенного перед механизмами формообразования заготовки в виде рукава, позволяет сформировать на оправке несущий слой, служащий основой для формообразования заготовки в виде рукава и имитирующий движение оправки, что дает возможность выполнить оправку неподвижной и снизить трение между поверхностью оправки и укладываемым материалом.

Выполнение механизма продольной укладки подложки на оправку в виде бобины с подложкой и формующего воротника, в продольном пазу которого расположено средство для соединения краев подложки, позволяет зафиксировать внутренний диаметр подложки, равным наружному диаметру оправки, и избежать смятие подложки внутри рукава, что исключает внутренние дефекты на поверхности изделия.

Введение в установку узла деформирования заготовки в профиль, расположенного перед камерой полимеризации, позволяет формовать различные профили путем смятия заготовки, полученной методом +сухой+ намотки.

Введение в установку механизма удаления подложки и расположение его перед узлом деформирования заготовки в профиль позволяет при изготовлении профилей открытого типа исключить инородное включение в виде подложки внутри формируемого профиля, а расположение указанного профиля закрытого типа за счет наличия подложки в изделии до полной его полимеризации.

Жесткое закрепление оправки одним концом на станине позволяет получать на установке длинномерные профильные изделия неограниченной длины за счет стягивания сформированной заготовки с неподвижной оправки, а наличие на оправке участков с калибрующей поверхность в зоне механизмов формообразования заготовки позволяет получать толстостенные профильные изделия за счет уменьшения усилия стягивания вследствие значительного уменьшения силы трения между рукавом и поверхностью оправки.

На фиг. 1 изображен общий вид установки (вариант установки для изготовления профилей открытого типа); на фиг.2 то же, вариант установки для изготовления профилей закрытого типа; на фиг.3 сечение А-А на фиг.1, механизм для продольной укладки подложки на оправку; на фиг.4 сечение Б-Б на фиг.1, участок оправки с калибрующей поверхностью.

Установка для непрерывного изготовления длинномерных изделий из ПКМ состоит из станины 1, жестко закрепленной одним концом на ней цилиндрической оправки 2 и установленных на станине 1 последовательно по ходу технологического процесса механизма 3 продольной укладки подложки из нежесткого материала на оправку 2, механизмов 4 формообразования заготовки в виде рукава, узла 5 деформирования заготовки в профиль, камеры полимеризации 6, транспортирующего средства транспорта 7 и механизма отрезки 8. Кроме того, на станине 1 установлен механизм удаления подложки, располагаемый в зависимости от типа изготавливаемого профиля. Механизм 9 удаления подложки расположен перед узлом 5 деформирования заготовки в профиль при изготовлении профилей открытого типа (см.фиг.1). Механизм 10 удаления подложки установлен после камеры полимеризации 6 при изготовлении профилей закрытого типа (см.фиг.2). Механизм 3 продольной укладки подложки состоит из бобины 11, с подложкой формующего воротника 12, в продольном пазу которого установлено средство 13 для соединения продольных краев подложки. Механизм 9 деления подложки (фиг.1) выполнен в виде ножа 14 и приводной бобины 15 для сматывания подложки. В случае компоновки установки для изготовления профилей закрытого типа механизм 10 удаления подложки (фиг.2) выполнен из воротника 16 и приводной бобины 17 для сматывания подложки, а оправка 2 выполнена полой. Механизм 4 формообразования заготовки в виде рукава выполнены в виде узлов спиральной намотки и укладки продольных слоев на оправку 2. На оправке 2 в зоне механизмов 4 формообразования заготовки в зоне кладки и намотки ленты выполнены участки L с калибрующей поверхностью. Диаметр оправки 2 до зоны механизмов 4 формообразования заготовки и после нее выбран меньшим диаметра калибрующей поверхности оправки 2.

Установка работает следующим образом. Изготовление профилей открытого типа.

Производят подготовительную заправочную операцию. Один конец специальной заправочной трубы (на черт.не показана) помещают в транспортер 7, а к другому концу прикрепляют конец подложки с механизма 3 продольной укладки подложки. При включении транспортера 7 заправочная труба перемещается вдоль оправки 2, стягивая за собой с бобины 11 подложку, которая посредством формующего воротника 12 укладывается вокруг оправки 2, что позволяет получить несущий слой для дальнейшей наработки заготовки. Края подложки соединяют посредством средства 13, зафиксировав таким образом ее внутренний диаметр равным наружному диаметру оправки 2, чем исключают смятие подложки внутри заготовки. С поступлением подложки в зону механизмов 4 формообразования заготовки на нее закрепляют ленты препрега и производят послойную намотку и укладку лент препрега по заданной схеме армирования. Оправка 2 в зоне механизмов 4 формообразования заготовки имеет калибрующие зоны "L", в остальных зонах диаметр оправки 2 занижен, что позволяет уменьшить поверхность трения и увеличить количество механизмов 4 формообразования заготовки, что в свою очередь, увеличивает толщину заготовки. По достижении заданной толщины заготовки подложки удаляют, разрезая рукав ножом 14 и сматывая подложку на приводную бобину 15. Затем заправочную трубу и закрепленный на ее конце рукав протаскивают через разъемные узел деформирования 5 и камеру полимеризации 6, которые после прохожения заправочной трубы смыкают. В узле деформирования 5 из заготовки в виде рукава формируют требуемый профиль, который отверждают в камере полимеризации 6. Благодаря отсутствию подложки в заготовке во время ее деформирования и полимеризации исключается инородное включение подложки в профиль, что повышает прочностные характеристики, а следовательно, и качество профилей. При достижении отвержденным профилем транспортера 7 удаляют заправочную трубу и дальнейшее перемещение профиля осуществляется непосредственно транспортером 7. Выходящий из транспортера 7 профиль режут механизмом отрезки 8 на требуемые мерные длины.

Изготовление профилей закрытого типа.

При изготовлении этого типа профилей работа установки аналогична за исключением операции удаления подложек, которая производится после прохождения профиля вместе с оправкой 2 через камеру полимеризации 6. При сходе рукава с оправки 2 конец с закрепленной подложкой открепляют от заправочной трубы и вытягивают через воротник 16 посредством троса (на чертеже не показан) через полость 2 на приводную бобину 17.

Использование данной установки для непрерывного изготовления длинномерных профилей позволяет по сравнению с известной установкой расширить ее технологические возможности за счет изготовления на одной установке профилей различного типа и повысить их качество.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая станину, цилиндрическую оправку, механизм формообразования заготовки в виду рукава, камеру полимеризации, транспортирующее средство, причем установка снабжена расположенным перед механизмом формообразования заготовки механизмом укладки подложки на оправку с бобиной для подложки и механизмом удаления подложки, а оправка одним концом жестко закреплена на станине и имеет в зоне механизма формообразования заготовки диаметр, равный диаметру калибрующей поверхности, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей установки и повышения качества изделий путем обеспечения изготовления различных типов профилей, установка снабжена размещенным перед камерой полимеризации узлом деформирования заготовки в профиль, а механизм укладки подложки снабжен формующим воротником для продольной укладки на оправку подложки из нежесткого материала и средством для соединения продольных краев подложки, расположенным в продольном пазу формующего воротника, при этом диаметр оправки до зоны механизма формообразования заготовки и после нее выбран меньшим диаметра калибрующей поверхности оправки.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что механизм удаления подложки расположен перед узлом деформирования заготовки в профиль.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4