Лента перекрестной структуры

 

Союз Советскин

Coöìàëèñтмческин

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к авто скому свидетельствv

946989 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 26. 06. 80 (21) 2947691/23-05 (5t)M. Кл.

В 32 В 5/12 с присоединением заявки,%—

3ЪоудаРстеенный ком нтет (23) Приоритет-ло делам нзабретеннй н открытнй

Опубликовано 30.07.82. Бк>ллетснь ЛЪ 28

Дата опубликования описания 30.07.82 (53) УД К677-486..7(088.8) (72) Авторы изобретения

М. С. Токсанбаев и A. В. Бактенков (54) ЛЕНТА ПЕРЕКРЕСТНОЙ СТРУКТУРЫ

Изобретение относится к производству композиционных волокнистых материалов и может быть использовано в общем машиностроении.

Известна лента перекрестной струк- туры для намотки на ребро, содержащая связующее и волокнистый ориентированный под углом к ее оси наполнитель fl) . о

Недостатком известной ленты является ее низкая стойкость к продольным деформациям, так как эти деформации воспринимает пластичное связующее, т. е. под нагрузкой лента вытягиваетt5 ся, изменяя свою ширину, что приводит к изменению угла наклона нитей наполнителя к оси ленты. В результате этого наблюдается нестабильность механических и теплофизических 20 свойств изготовленных из этой ленты деталей. Кроме того, необходим увеличенный допуск на их механическую обработку.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является лента перекрестной структуры для намотки на ребро, содержащая волокнистый

J ориентированный под углом 30-60о к ее оси наполнитель, термореактивное связующее и продольные нити, расположенные по кромкам ленты в связующем(2).

Недостаток ленты состоит в ограниченной области применения, так как продольные нити, расположенные по ее кромкам, находятся в зонах наибольших продольных деформаций при укладке ленты на ребро по радиусу оправки.

Причем продольная нить, оказавшаяся с наружной стороны, находится в зоне растягивающих деформаций и сопротивляется им. Поэтому такая пеоекрестная лента может быть намотана только на оправки малой кривизны. Но даже при этом качество намотки невелико, так как наружная продольная нить стремится сдвинуться к оси перекрестной ленты, где продольные деформации равф

404 по весу ленты). Получают однонаправленный шпон, разрезают его поперек нитей на четыре равные части и складывают в четырехслойный пакет с взаимно перпендикулярной ориентацией нитей в слоях, на пакет укладывают продольные кремнеземные нити под углом 450 к нитям наполнителя (фиг. 2), Роликом, подогретым до

60-80 С, прикатывают пакет и производят его раскрой на перекрестные ленты. При этом продольные нити 3 должны быть расположены в плоскости, проходящей через ось I I перпендикулярно плоскости ленты. Полученную перекрестную ленту наматывают на барабан, задают ей технологическое натяжение, подают ребром на вращающуюся оправку 4 {фиг, 1) и фиксируют на оправке прикаткой к уже намотанным слоям ленты, В процессе деформирования по радиусу оправки перекрестной ленты ее слои, оказавшиеся снаружи намотанной заготовки, растягиваются, слои, оказавшиеся внутри, сжимаются.

Причем., чем ближе к кромке перекрестной ленты, тем больше деформация.

Слой лнты и расположенные, в нем продольные нити, расположенные в плоскости, проходящей через ось ленты перпендикулярно ее плоскости, не деформируются, т. е, находятся в плоскости нулевых деформаций (эпюра распределения деформаций в перекрестной ленте при намотке).

Таким образом, продольные нити 3 не препятствуют укладке перекрестной ленты ребром по радиусу оправки и, в то же время, воспринимают усилия технологического натяжения, т, е. позвопяют сохранить постоянную ширину ленты.

Б табл. 1 представлены технологические возможности перекрестных лент с различным расположением продольных нитей КН-II.

Таблица 1

° /Вщд„ИВКСИМаЛЬНая СКОРОСт намотки, м/мин

0,$-0,7 Обрывы ленты при намотке

5-б

0,2

3 94б989 ны нулю. В результате наблюдается заминание наружной кромки намотанной ленты.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей испольэова- s ния г енты и повышение ее качества.

Поставленная цель достигается тем, что в ленте перекрестной структуры для намотки на ребро., содержащей волокнистый, ориентированный под углом 10

30-60 к ее оси наполнитель, термореактивное связующее и продольные нити, продольные нити расположены в плоскости, проходящей через ось ленты перпендикуляр о ее плоскости. )

На фиг. 1 показана перекрестная г ента при намотке на оправку; на фиг. 2 — лента, продольный разрез; на фиг. 3 — схема получения ленты перекрестной структуры; на фиг. 4 — о то же, разрез.

Лента содержит волокнистый, ориентированный под углом к ее оси !-I наполнитель 1, например, в виде нитей, которые расположены перекрестно в па- 25 раллельных соприкасающихся плоскостях, обволакивающее их связующее 2 и продольные нити 3, расположенные только в плоскости, проходящей через ось I-I ленты, перпендикулярно плос. зв костям, в которых расположен наполнитель 1, т. е. перпендикулярно плоскости самой ленты. Продольные нити быть выполнены иэ того же материала, что и наполнитель 1, или любого другого, стойкого к продольным деформациям. Количество продольных нитей может колебаться от одной до нескольких и располагаться они могут между плоскостями.,перекрестно расположенным наполнителем и на наружных поверхностях ленты.

Ленту изготавливают следующим образом.

П р и и е р 1, Наполнит ль (кремнеземные нити) пропитывают фенолформальдегидным связующим 2 (301 при 22оС при 0 + 10 С

Способ получения ленты по примеру

Ориентация волокна к усиливающим нитям

70-80

90-100

80 90

40-50

60-70

40- 50

35-45

50-60

30-40

50-60

70-80

55-60

2а

60-70

30-40

2б

70-80

100-110

5 94698

Содержание связующего в ленте 40453, угол перекрестия нитей наполнителя 41-47о. Лента 1 перекрестная лента из кремнеземных нитей КН-II .и фенолформ- > альдегидного связующего П-5-15 без продольных нитей: лента II — перекрестная лента с продольными нитями KH-II по кромкам ленты: лента III — перекрестная лента с продольными нитями

KH-II, расположенными в плоскости, проходящей через ось ленты перпендикулярно ее плоскости.

Показатель В/В„,с1„определяет максимальное отношение ширины ленты к радиусу оправки, при котором возможно получение намотанных заготовок.

Пример 2. Углеродные волокна пропитывают фенолфориальдегидным свядующим, весовое содержание которого 33-38, подсушивают и формируют в однонаправленную ленту шириной (В)

15-20 мм. Однонаправленную ленту 1 (фиг. 3) наматывают на движущуюся оправку 2, представляющую собой плоскую пластину шириной 30-60 мм.

Намотку производят под углом 1р =

= 30-60 к продольной оси I-I оправки с одновременной укладкой между наматываемыми слоями продольных уси- Зв ливающих нитей (лент) 3 вдоль оси

I-I.

Полученный таким образом шпон уплотняют с помощью прикаточного ролика 4 с температурой поверхности 60- зз

9 6

80 С разрезают с помощью двух дисковых ножей 5 на две перекрестные лен" ты и сматывают на барабан. Перекрестную ленту с барабана подают ребром на вращающуюся оправку, фиксируют на оправке прикаткой к уже намотанным слоям ленты, Описанным способом получены также перекрестные ленты из стеклянных волокон и эпоксидного связующего (пример 24), а также кремнеземных волокон и кремнийорганического связующего (пример 26).

Пример 3. Кремнеземную объ" емную ткань 1 (фиг. 4) прошивают продольными нитями 2 по линии I-I под углом р = 45o к основе ткани. Расстояние между прошивочными нитями равно ширине получаемой перекрестной ленты В. Ткань разрезают на перекрестные ленты по линиям II-II, которые проходят параллельно линиям I-I на равном от них расстоянии.

Перекрестные ленты пропитывают фенолоформальдегидным связующим, весовое содержание которого 38-431, подсушивают при 80-100 С, соединяют между собой и наматывают на барабан.

Полученную таким способом ленту наматывают ребром ма вращающуюся оправку.

В табл. 2 представлена деформационная характеристика перекрестных лент, полученных согласно примерам

2, 2а, 26 и 3.

Таблица 2

Деформация кромок ленты, предлагаемой известной

946989 8 в зависимости от способа получения детали„

Таблица 3 у,г/см Ks, ia о

68, МПа кв

Способ получения детали

1 Я 0,595

Известный способ

Согласно примеру 1 1,6 0,672 — 11,5

1,59 — 1,62 О,ь2 — 0,7ч5

9,4

1,595 0,694

Согласно примеру 2 — - — — - 9,8 - - 8,0

1,5о — 1,615 O,ü57 — 0,7ь

Повышение качества изделий за счет введения в перекрестную ленту продольных нитей, расположенных в плоскости, проходящей через ось ленты, выражается возрастанием на 1)-17 прочностных характеристик материала, о чем свидетельствуют значения прочности при растяжении 6, повышением стабильности физико-механических характеристик, о чем свидетельствуют значения коэффициента вариации (К ) плотности материала у и прочности при растяжении (з .

В результате повышения стабильности свойств повышается надежность работы деталей. Так, например, при разбросе плотности материала по объему больше

183 наблюдается растрескивание дета- О лей в процессе эксплуатации при высоких температурах. Чаще всего это явление наблюдается в деталях, имеющих соотношение толщины стенки и радиуса детали больше 0,8. При испыта- 45 нии деталей, изготовленных предлагаемой лентой, растрескивания не обнаружено.

Формула изобретения

В табл. 3 представлены прочностные характеристики материала

Зкономический эффект от использования изобретения, составит 100

150 тыс. руб. в год.

Лента перекрестной структуры для намотки на ребро, содержащая волокнистый, ориентированный под углом

30-60о к ее оси наполнитель, термореактивное1связующее и продольные нити, отличающаяся тем, что, с, целью расширения технологических возможностей использования . ленты и повышения ее качества, продольные нити расположены в плоскости, проходящей через ось ленты перпендикулярно ее плоскости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 429965, кл. В 29 (5/00, 1972.

2, Патен CIA М «583275, кл. 0 04 С 1/02, опублик. 1971 (про1отип).

946989

Тираж 475 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5501/29

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Чистякова

Редактор С. Юско Te:кред С. Мигунова Корректор д ° Гриценко