Способ трансферного формования деталей профильного типа
Владельцы патента RU 2750803:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (RU)
Изобретение относится к способу трансферного формования деталей профильного типа. Техническим результатом является расширение диапазона изготовления деталей профильного типа, повышение качества и увеличение коэффициента наполнения. Технический результат достигается способ трансферного формования деталей профильного типа, который включает изготовление преформы из армирующего материала с последующей пропиткой и созданием вакуума. При этом преформу профильного типа создают радиальным плетением поверх упругого пуансона с жесткой оправкой, после чего преформу с удаленной жесткой оправкой помещают в матрицу обхватывающей оснастки, прижимают пуансоном и герметизируют концы. Затем создают избыточное давление в упругом пуансоне с последующей пропиткой преформы при создании разряжения в нем. Причем операции с подачей избыточного давления и созданием разряжения в упругом пуансоне повторяют до получения необходимого коэффициента наполнения изготавливаемой детали профильного типа. 3 ил.
Изобретение относится к области изготовления элементов профильного типа из композиционных материалов (КМ). Заявленный способ применим для изготовления изделий автомобильного и авиационно-космического назначения.
Известен способ SLI (Single Line Injection, DLR, Инжекция по одной линии, учебное пособие /В.В. Батраков, В.И. Халиулин, Д.Ю. Константинов, стр. 28). Данный способ оптимизирован для производства небольшого количества изделий до 500 штук в год. Согласно данному способу, пропитку подачей смолы и создание вакуума в мешке осуществляют по одной линии, а процесс формования осуществляют в автоклаве с созданием избыточного давления. Высокое качество пластика достигается путем создания избыточного давления в автоклаве.
Недостатком этого способа является высокая стоимость изготовления и ограничения на различные размеры изготавливаемой детали. Способ не позволяет создавать криволинейные изделия профильного типа из КМ, кроме того, существует проблема удаления формообразующей оправки из готового изделия.
Данный способ формования близок к заявляемому и принят за прототип.
Известен способ RTM (Resin Transfer Molding учебное пособие /В.В. Батраков, В.И. Халиулин, Д.Ю. Константинов, стр. 16). Способ позволяет достичь высокой точности изготовления детали, низкое содержание пор. Данный способ не вызывает сложности при изготовлении деталей с объемным содержанием армирующего материала от 40% до 50%.
Недостатком этого способа является сложность технологического процесса при желании получения коэффициента наполнения свыше 50%. Также способ не предусматривает формования изделий без формообразующей оправки.
Технический результат, на достижение которого направлен заявляемый способ трансферного формования деталей профильного типа, заключается в расширении диапазона изготовления деталей профильного типа высокого качества и уменьшении стоимости изготовления изделия.
Технический результат достигается тем, что в способе трансферного формования деталей профильного типа, включающим изготовление преформы из армирующего материала с последующей пропиткой и созданием вакуума по одной линии, новым является то, что преформу профильного типа создают радиальным плетением поверх упругого пуансона с жесткой оправкой, после чего преформу с удаленной жесткой оправкой помещают в матрицу обхватывающей оснастки, прижимают пуансоном и герметизируют концы, после чего создают избыточное давление в упругом пуансоне с последующей пропиткой преформы при создании разряжения в нем, а операции с подачей избыточного давления и созданием разряжения в упругом пуансоне повторяют до получения необходимого коэффициента наполнения изготавливаемой детали профильного типа.
Сущность заявляемого способа поясняется на Фиг. 1 – 3, где: Фиг. 1, а – жесткая оправка в упругом пуансоне, Фиг. 1, б – герметизация упругого пуансона на оправке, Фиг. 1, в – создание преформы радиальным плетением; Фиг. 2 – выкладка преформы профильного типа с удаленной жесткой оправкой в обхватывающую оснастку с герметичными концами; Фиг. 3, а – этап пропитки преформы в обхватывающей оснастке с подачей избыточного давления в полость упругого пуансона, Фиг. 3, б – этап пропитки преформы в обхватывающей оснастке с созданием разряжения в полости упругого пуансона.
Здесь 1 – штуцер, через который создается разряжение в упругом пуансоне; 2 – упругий пуансон, необходимый в процессе формования изделия профильного типа; 3 – жесткая оправка для формирования предварительной геометрии будущего изделия; 4 – герметизирующая лента, необходимая для создания необходимого разряжения в упругом пуансоне; 5 – преформа профильного типа; 6 – оснастка, участвующая в процессе формирования конечной геометрии изделия и пропитки префоры профильного типа; 7 – герметичные концы оснастки; 8 – точка подачи связующего.
Способ осуществляют следующим образом:
Жесткую оправку 3 помещают в упругий пуансон 2, а концы упругого пуансона герметизируют и создают разряжение в нем.
Затем поверх упругого пуансона радиальным плетением создают преформу профильного типа.
После получения преформы жесткую оправку удаляют, а преформу трансформируют и устанавливают в матрицу обхватывающей оснастки под требуемую геометрию будущего изделия, концы оснастки герметизируют.
Обхватывающую оснастку с преформой устанавливают в гидравлический пресс.
Устанавливают на оснастку линии подачи связующего.
Проверяют оснастку на герметичность.
Удаляют летучие вещества из связующего (дегазация связующего), процесс ведется по паспорту связующего и в специальной вакуумной камере.
Нагревают оснастку до температуры 80̊ С.
Создают избыточное давление в упругом пуансоне и начинают пропитку преформы профильного типа с созданием разряжения в упругом пуансоне.
Операции подачи давления и создания разряжения в упругом пуансоне повторяют несколько раз до получения необходимого коэффициента наполнения будущего изделия.
После окончания процесса полимеризации связующего, оснастку размыкают и удаляют упругий пуансон из готового изделия, а при наличии технологического припуска удаляют и его.
Данный способ трансферного формования деталей профильного типа ведется без использования автоклава, что уменьшает стоимость формования детали.
Способ позволяет изготавливать детали профильного типа с высоким качеством и в широком их диапазоне, за счет обеспечения равномерного распределения армирующего волокна по всей длине изделия в процессе радиального плетения и отсутствие оправки после формирования преформы, это позволяет предать преформе форму сложной кривой. Кроме того, создание дополнительного разряжения избыточного давления в упругом пуансоне ускоряет весь технологический процесс. Подача связующего и создание разряжения в преформе с упругим пуансоном ведется по одной линии.
Способ трансферного формования деталей профильного типа, включающий изготовление преформы из армирующего материала с последующей пропиткой и созданием вакуума, отличающийся тем, что преформу профильного типа создают радиальным плетением поверх упругого пуансона с жесткой оправкой, после чего преформу с удаленной жесткой оправкой помещают в матрицу обхватывающей оснастки, прижимают пуансоном и герметизируют концы, после чего создают избыточное давление в упругом пуансоне с последующей пропиткой преформы при создании разряжения в нем, а операции с подачей избыточного давления и созданием разряжения в упругом пуансоне повторяют до получения необходимого коэффициента наполнения изготавливаемой детали профильного типа.
