Пространственно-армированный композиционный материал и устройство для его изготовления Советский патент 1992 года по МПК B32B5/12 

Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов.

Цель изобретения - раслирение диапазона, механических свойств материала за счет варьирования траекторий сплетенных волокон.

На фиг. I изображены схематически показанные структурные составляющие материала; на фиг. 2 - участок исполнительного механизма, вид в планер на фиг, 3 - кинематическая схема элементов устройства, разрез А-А на фиг. 2.

Пространственно-армированный композиционный материал содержит армирующие волокна 1, образующие пучки 2, которые скручены в жгуты 3. Пучки 2 о6(. азуют поперечиые связи 4 переходя или огибая пучки соответствующих соседних жгутов, А жГуты 3, в свою очередь расположенные параллельно углам, образуют задан 1ый профиль нзде- лия 5.

Устройство (фиг. 2) состоит из подвижных узлов 6 крепггения пучков 2 армирующих волокон, установленных в - ячейках роторов 7 дпя скручивания ггуч- ков 2 в жгуты, и вилок 8 перехода узлов 6 крепления для образования поперечных связей.

Роторы 7 образуют профиль изготавливаемого изделия 5, Роторы 7 кинематически связаны между собой через зубчатую передачу 9, Вилки 8 перехода узлов 6 крепления приводятся во вращение в данном варианте винтовой передачей 10.

X

Вилки 8 кинематически посредством зубчатой передачи I1 сгруппированы по направлениям образования поперечилх связей. Приводной вал J2 через мальтийский механизм 13 соединен с роторами 7, а также в свою очередь через мальтийский механизм 14 с кинематически связанными между собой зубчатой передачей 15, группами вилок 8, которые включают муфты сцепления управляемые от кулачка 17. Кулачок 17 чере-) редуктор 18 соединен с привод- ным валом 12.

(Л

СП

ю

05

О

05

Устройство работает следуюпшм образом.

Пучки 2 apNtupytauHx волокон I прикреплены одним концом к подвижному уэлу 6 крепления, а другим - к держателю на противоположной стороне устройства, Поворачивая приводной вал 12,мальтийский механизм 13 приводит и движение через зубчатую передачу 9 все роторы 7 и поворачивает их в данном варианте на 90. При этом роторы 7 перемещают узлы 6 крепления по кругу, производя закручивание пучков 2 в жгуты. Затем нриводной вал 12 поворачивает мальтийский механизм 14, который через зубчатую передачу 15 и посредством передачи 11 производит враи1ение винтовых передач 10 групп вилок 8, Вилки 8 входят в за- цепление с узлами 6 крепления и, поворачиваясь на 180° в данном варианте, производят замену пучков одних жгутов.ггучками рядом расположенных жгутов, образуя поперечную связь, При водной вал 12 через редуктор 18 вращает кулачок 17, кинематически связанный муфтами сцепления 16,которые в свою очередь включают группы вилок 8, Редуктор 18 имеет передаточ- ные отношения , 2, 3, 4, В зависимости от передаточного отношения редуктора 18 изменяется структура переплетения изделия.

Изготовленный таким образом мате- риал является многомерным, причем все составляющие его нити тесно связаны между собой. Благодаря этокгу такой материал лишен уязвимых мест, характерных для слоистых материалов и, следовательно, может применяться в условиях разнообразных нагрузок, действующих в трех направлениях.

Пример I , С помощью предла- гаемого устройства был изготовлен об разец материала, в составе которого использовали стекловолокно. Пучки волокон бЕлпи заправлены в устройство, О.вдн конец пучков закреплен в подаиж №Jx узлах крепления пучков армирующи волокон, другой закреплен неподвижно на противоположной стороне устройства. Количество, пучков для данного устройства составляло 36. Вращая роторы скручивания пучков в жгуты, периодически производили замещение пучко арьшру ощих волокон одних жгутов пучками рядом расположенных жгутов, образуя поперечные связи, В процессе

образования пространственно-плетеного армирующего каркаса количество поперечных связей между жгутаг-м было равно количеству пучков в одном жгуте и соответствовало четырем на один оборот жгута.

Изготорленный таким образом прост- ранстяенно-плетеный армирующий каркас был снят с устройства и пропитан свяэу- ЗД-20, Затем его поместили в пресс-форму и полимеризовали. Для полученного материала было определено расположение главных осей в плане образца, которые были повернуты на угол 45 к осям образна,

П р и м е р 2, Различие в изготовлении пространственно-армированного композиционного материала заключается в том,- что в процессе образования пространственно-плетеного армирующего каркаса количество поперечных связей между жгутами было равно двум на один оборот жгута. Для полученного материала главные оси в плане совпадают с напрагшением осей образца.

Формула из обретения

I , Пространственно-армированный/, композиционный материал, образованный стглетенными пучками армирующих волокон отличающийся тем, что, с целью расшрения диапазона механических свойств материала за счет варьирования траекторий сгшетенных волокон, пучки армирующих волокон скручены в жгуты, расположенные параллельно, при этом жгу- ты соединены друг с другом посредством огибания пучков волокон или их перехода из одного жгута в другой,

2,Устройство для изготовления пространственно-армированного композиционного материала, включающее корпус

и установленные в нем подвижно узлы крепления пучков армирующих волокои, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит роторы, вклкк чающие по меньшей мере две ячейки, и вилки перехода узлов крепления, установленные между каждой парой роторов н кинематически с ними связанные, при этом узлы крепления установлены в ячейках роторов,

3,Устройство по п, I, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вилки перехода узлов крепления разбиты на группы по направлениям образования 1топеречных связей и кинематически соединены внутри Кггждой группы,

J

Pull

1

Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов и позволяет расширить диапазон механических свойств материала за счет варьирования траекторий сгшетен- fwx волокон. Пучки армирующих волокон скручены в жгуты, расположенные параллельно, при этом жгуты соединены друг с другом посредством огибания пучков волокон или их перехода из одного жгута в другой. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил,

13

Фие. 2

A-A