СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЖУХООБРАЗНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ Российский патент 2014 года по МПК B29D25/00 B29C70/44 B32B5/28 

Изобретение относится к области производства кожухообразных изделий из композиционных материалов с термореактивной матрицей, таких, например, как капот автомобиля, экран радара и т.п.

Известен способ производства кожухообразных изделий из композитов (Баталов А.А. и др. «Композиционные материалы: строение, получение, применение». Уч. пособие. - М.: Университетская книга; Логос. - 400 с. 2006 г., стр.246) [1], в котором на заранее подготовленную форму последовательно наносят слои армирующего материала, пропитывают с помощью валика термореактивной смолой холодного отверждения. После полимеризации смолы изделие, повторяющее контуры используемой для его производства формы, снимают и после дополнительной обработки используют по назначению.

Недостатком известного способа является необходимость изготовления формы, что экономически невыгодно при единичном и мелкосерийном производстве изделий, а также пониженное качество изготавливаемых изделий, связанных с наличием т.н. «человеческого фактора».

Известен способ изготовления кожухообразных изделий из композитов, в котором пропитанный термореактивной смолой армирующий материал (препрег или премикс), помещают между матрицей и пуансоном, после их смыкания выдерживают в течение времени полимеризации смолы, готовое изделие извлекают (Баталов А.А. и др. «Композиционные материалы: строение, получение, применение». Уч. пособие. - М.: Университетская книга; Логос. - 400 с. 2006 г., стр.268) [2]. Матрица предназначена для формообразования контура изделия, а замыкающий матрицу пуансон образует верхнюю часть его поверхности.

Недостатком такого способа производства является необходимость изготовления штамповой формообразующей оснастки, что экономически оправдано при массовом производстве однотипных изделий. Кроме того, достаточно сложное и трудоемкое изготовление штамповой оснастки ограничивает габариты и, соответственно, номенклатуру изготавливаемых изделий.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке технологии изготовления кожухообразных изделий из композитов, экономически оправданной для единичного и мелкосерийного производства, при расширении номенклатуры получаемых изделий.

Для решения поставленной задачи способ изготовления изделий из композита, так же как и известный, включает формование контура изделия из пропитанного термореактивной смолой армирующего материала посредством матрицы и пуансона с последующей выдержкой между ними в течение времени полимеризации смолы. При этом по варианту 1 способ отличается тем, что в качестве пуансона используют эластичный баллон с внутренним избыточным давлением рабочего газа, а в качестве матрицы - выдвижные концы штоков силовых цилиндров с расположенной на них упругодеформируемой прокладкой из эластичного материала, а положение штоков задают в соответствии с контуром изготавливаемого изделия через систему управления цилиндрами посредством программного устройства. По варианту 2 способ отличается тем, что в качестве пуансона используют неподвижно закрепленную эластичную диафрагму.

В отличие от известного способа, в котором для формообразования контура изготавливаемого изделия используют дорогостоящую штамповую оснастку - матрицу и пуансон, сложное и трудоемкое изготовление которой ограничивает номенклатуру изготавливаемых изделий, в заявляемом способе в качестве пуансона используют эластичный баллон с внутренним избыточным давлением рабочего газа или неподвижно закрепленную эластичную диафрагму, а в качестве матрицы - выдвижные концы штоков силовых цилиндров. Управляя положением штоков силовых цилиндров посредством программного устройства, можно создавать матрицу «плавающей» формы и таким образом задавать контур изготавливаемых изделий различных габаритов. Эластичный баллон с внутренним избыточным давлением рабочего газа принимает в этом случае форму верхней части поверхности формируемого матрицей контура изделия. При изготовлении изделий однонаправленной кривизны форму верхней части поверхности формируемого штоками силовых цилиндров контура принимает эластичная мембрана.

Способ можно использовать для широкой номенклатуры изготавливаемых изделий без применения традиционной дорогостоящей штамповой оснастки. Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в упрощении технологии изготовления кожухообразных изделий из композитов и расширении номенклатуры получаемых изделий.

Способ иллюстрируется чертежами. На фиг.1 приведена схема реализации способа, исходное положение; на фиг.2. - то же, рабочее положение; на фиг.3 - схема реализации способа посредством пуансона в виде неподвижно закрепленной эластичной диафрагмы, исходное положение; на фиг.4 - то же, рабочее положение.

Для реализации способа используют пуансон в виде эластичного баллона 1, силовые цилиндры 2, количество которых определяют габаритами изделия и требуемой точностью его изготовления, упругодеформируемую прокладку 3, армирующий материал 4, систему управления цилиндрами 5 и программно-задающее устройство 6, пуансон в виде неподвижно закрепленной эластичной мембраны 7.

Способ реализуют следующим образом. Для изготовления изделий двойной кривизны армирующий материал 4 помещают между пуансоном 1 и упругодеформируемой прокладкой 3 (фиг.1). В программно-задающее устройство 6 загружают математическое описание контура изготавливаемого изделия, вырабатывают управляющий сигнал, который подают на систему управления цилиндрами 5. В процессе формообразования контура изделия используют эластичный баллон 1 с заранее созданным внутренним избыточным давлением рабочего газа. Газ можно подавать в баллон в процессе изготовления изделия. В этом случае он, раздуваясь, будет оказывать давление на верхнюю часть поверхности изделия. Концы выдвижных штоков цилиндров в заданном масштабе занимают положение, повторяющее контур изготавливаемого изделия (фиг.2), и сохраняют его до момента окончания полимеризации термореактивной смолы, которой пропитан армирующий материал 4. Штоки цилиндров 2 возвращают в исходное положение, изделие вынимают.

Для изготовления изделий однонаправленной кривизны способ осуществляют аналогичным образом с помощью эластичной мембраны 7.

Способ изготовления кожухообразных изделий из композитов включает формование контура изделия из пропитанного термореактивной смолой армирующего материала посредством матрицы и пуансона с последующей выдержкой между ними в течение времени полимеризации смолы. В качестве пуансона используют эластичный баллон с внутренним избыточным давлением рабочего газа, а в качестве матрицы - выдвижные концы штоков силовых цилиндров с расположенной на них упруго-деформируемой прокладкой из эластичного материала. Положение штоков задают в соответствии с контуром изготавливаемого изделия через систему управления цилиндрами посредством программного устройства. Второй вариант способа включает выполнение пуансона в виде неподвижно закрепленной эластичной диафрагмы, а в качестве матрицы - выдвижные концы штоков силовых цилиндров с расположенной на них упруго-деформируемой прокладкой из эластичного материала. Технический результат, достигаемый способами по изобретениям, заключается в упрощении технологии изготовления кожухообразных изделий из композитов и расширении номенклатуры получаемых изделий. 2 н. п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления кожухообразных изделий из композитов, включающий формование контура изделия из пропитанного термореактивной смолой армирующего материала посредством матрицы и пуансона с последующей выдержкой между ними в течение времени полимеризации смолы, отличающийся тем, что в качестве пуансона используют эластичный баллон с внутренним избыточным давлением рабочего газа, а в качестве матрицы - выдвижные концы штоков силовых цилиндров с расположенной на них упруго-деформируемой прокладкой из эластичного материала, а положение штоков задают в соответствии с контуром изготавливаемого изделия через систему управления цилиндрами посредством программного устройства.

2. Способ изготовления кожухообразных изделий из композитов, включающий формование контура изделия из пропитанного термореактивной смолой армирующего материала посредством матрицы и пуансона с последующей выдержкой между ними в течение времени полимеризации смолы, отличающийся тем, что в качестве пуансона используют неподвижно закрепленную эластичную диафрагму, а в качестве матрицы - выдвижные концы штоков силовых цилиндров с расположенной на них упруго-деформируемой прокладкой из эластичного материала, а положение штоков задают в соответствии с контуром изготавливаемого изделия через систему управления цилиндрами посредством программного устройства.