Инструмент для формования трубчатых изделий из волокнистых композиционных материалов

 

Использование: формование профильных качественных элементов из волокнистых композиционных материалов. Сущность изобретения: инструмент для формования трубчатых изделий изготовлен из антифрикционного и антиадгезионного пластичного материала в виде втулки с отверстием по формуемой трубе. На втулке выполнены спиральные прорези, оканчивающиеся на расширяющихся концевых частях отверстия, но не доходящие до торцов втулки. С наружной поверхности втулка охвачена элементами с изменяемой силой обжатия втулки. Данное решение позволяет облегчить заправку материала в инструмент. Наличие прорезей обеспечивает регулировку поперечного сечения втулки в зависимости от толщины материала. Выполнение прорезей спиральными предотвращает деформирование продольных волокон материала. 1 ил.

Изобретение относится к технологической оснастке для формования продольных слоев трубчатых изделий из композиционных материалов непрерывным способом и может быть использовано для производства профильных элементов методом продольно-поперечной намотки в отраслях народного хозяйства, производящих профильные элементы из композиционных материалов.

Известен инструмент для формования трубчатых изделий из композиционных материалов, содержащий установленный на станине пуансон, охватывающую его матрицу, выполненную в виде смонтированных на пальцах поворотных элементов, поджимаемых к пуансону под действием собственного веса (см. авт.св. СССР 1139630, кл. В 29 С 55/30, 1982 г.).

Недостаток известного инструмента заключается в том, что при последующем отверждении изменяются структурные параметры, полученные при формовании, что ведет к нестабильности физико-механических характеристик изделий. Кроме того, в указанном инструменте не предусмотрено регулирование силы обжатия изделия, что также снижает его качество.

Ближайшим по технической сущности к предложенному решению является инструмент для формования трубчатых изделий из волокнистых композиционных материалов, выполненный в виде втулки из антифрикционного и антиадгезионного материала с формующим отверстием и элемента ее обжатия, установленного по наружной поверхности втулки (см. авт. св. СССР 1080991, М.кл. В 29 С 55/30, 1982 г.).

Инструмент представляет собой корпус и набор соосных колец из износостойкого материала с формообразующей поверхностью, плотно стянутых между собой. С целью увеличения срока службы при протяжке армирующего материала, инструмент снабжен установленными между кольцами втулками из антифрикционного материала, длина каждой из которых больше ширины кольца. Формообразующей выполнена как наружная, так и внутренняя поверхность колец и втулок.

Недостатками этого инструмента являются неравномерность обжатия, задиры и обрывы волокон на кромках колец внутри инструмента при изменении толщины поступающего материала, трудность заправки армирующего материала.

Задачей изобретения является повышение качества изделий за счет уменьшения травмируемости армирующих волокон, стабилизации процесса формования.

Поставленная задача достигается тем, что в инструменте для формования трубчатых изделий из волокнистых композиционных материалов, выполненном в виде втулки из антифрикционного и антиадгезионного материала с формующим отверстием и элемента ее обжатия, установленного по наружной поверхности втулки, согласно изобретению формующее отверстие выполнено с коническими участками на входе и выходе, а по поверхности втулки выполнены спиральные прорези, концы которых расположены в средней части конических участков формующего отверстия, причем элемент обжатия снабжен средствами для регулирования силы обжатия.

Выполнение отверстия расширяющимся на входе и выходе позволяет облегчить заправку материала.

Выполнение во втулке спиральных прорезей позволяет автоматически изменять площадь поперечного сечения отверстия втулки в зависимости от толщины поступающего армирующего материала, не травмируя его.

Выполнение прорезей спиральными позволяет избежать деформирования продольных волокон армирующего материала в прорези и образования ребер из деформируемых волокон материала на поверхности формуемого изделия.

То, что концы прорезей расположены на расширяющейся части и не доходят до торцов втулки, позволяет стабилизировать процесс формования за счет постоянства силы обжатия армирующего материала на оправке и сохранения формы калибрующего формующего отверстия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан инструмент с оправкой и формуемым изделием.

Инструмент состоит из втулки 1, изготовленной из антифрикционного и антиадгезионного пластичного материала. Во втулке 1 выполнено формующее отверстие 2 с коническими участками конусными проточками 3 на входе и выходе. Втулка 1 имеет две или более сквозные спиральные прорези 4, оканчивающиеся на конусных проточках 3, но не доходящие до торцов втулки 1. На конусных проточках 3 выполнены технологические отверстия 5 для режущего инструмента при изготовлении прорезей 4.

Для создания требуемого обжатия армирующего материала по наружной поверхности втулка 1 имеет средства обжатия охвачена эластичной камерой 6 в жестком корпусе 7 со средствами регулирования силы обжатия. Необходимое давление создают газом или жидкостью.

При увеличении толщины армирующего материала 8 формуемой трубы 9, например, нахлесты, узлы при заправке, степень обжатия армирующего материала на оправке 10 остается практически неизменной.

При формовании трубчатого изделия из нескольких последовательных продольных слоев формующий инструмент устанавливается для каждого продольного слоя.

Износ формующего отверстия 2 втулки 1 приводит к уменьшению ширины прорезей. Втулка 1 остается работоспособной до полного смыкания краев прорезей, и при оптимальном давлении эластичного элемента, достаточно долговечной.

Инструмент работает следующим образом. После установки инструмента и закрепления оправок 10 в тянущем устройстве (на чертеже не показан), каждый продольный слой закрепляется перед соответствующей втулкой. Включается тянущий механизм, оправка 10 с закрепленным материалом 8 протягивается через отверстие 2 втулки 1. При прохождении узлов заправки, нахлестов, утолщений материала через отверстие 2 прорези 4 расширяются и композиция материал-оправка пропускается через инструмент. После прохождения узлов заправки, нахлестов, утолщений материала, под действием эластичной камеры 6 прорези 4 сжимаются и отверстие 2 принимает форму оправки 10. На выходе из инструмента композиция материал-оправки представляет собой сформованное изделие 9 законченной конфигурации. Процесс формования продолжается непрерывно, в автоматическом режиме до получения необходимого количества трубчатых изделий.

Использование данного изобретения позволяет повысить качество формуемых изделий за счет снижения травмируемости материала, стабилизации процесса формования, а также позволяет повысить производительность за счет снижения времени заправки материала и регулировки степени обжатия.

Формула изобретения

Инструмент для формования трубчатых изделий из волокнистых композиционных материалов, выполненный в виде втулки из антифрикционного и антиадгезионного материала с формующим отверстием и элемента ее обжатия, установленного по наружной поверхности втулки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества формуемых изделий и стабилизации процесса формования, формующее отверстие выполнено с коническими участками на входе и выходе, а по поверхности втулки выполнены спиральные прорези, концы которых расположены в средней части конических участков формующего отверстия, причем элемент обжатия снабжен средствами для регулирования силы обжатия.

РИСУНКИ

Рисунок 1