Способ изготовления изделий из слоистых пластиков горячего отверждения Советский патент 1991 года по МПК B29C43/20 B29L9/00 

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из слоистых пластиков горячего отверждения и может быть использовано в машиностроении и других областях техники.

Целью изобретения является повышение технологичности способа и качества изделий.

П р и м е р 1. Для получения детали из углепластика УП-УРАЛ-Тр-Эхо наоправку производят намотку ленты из ткани УРАЛ-Тр-3/ 2-15-Эхо (ТУ 6-06-4108-84), пропитанную фенолформальдегидным связующим ФН 6-05-1187-75) до получения заготовки со следующими линейными размерами, мм: наружный диаметр 1800; внутренний 1600; длина 2000. После чего на заготовку устанавливают термостойкую мембрану из резины марки 51-3063 (ТУ 005274-76) и помещают в камеру формования с диаметром 2000 и длиной 2000 мм. Определяют первоначальное давление формования Ро по формуле

Р Р (to+ggUi+ДУ (tn+27J)

где Рп - давление формования при отверждении заготовки, равное 4,0 МПа;

tn - температура отверждения заготовки на основе фенолформальдегидного связующего марки ФН, равная 155° С;

to - начальная температура заготовки, равная 20° С;

VQ - свободный объем камеры формования, занимаемый газом, равный 1,2 м3;

А V - объемная усадка материала заготовки, равная 0,21 м , следовательно

S(1+W)3,22 МПЗ

О

о

ON

W ГО

ю

Создают в камере формования первоначальное давление азота, равное 3,22 МПа. Производят нагрев до 155° С со скоростью 15° С/ч с отсоединением камеры от источника давления. При этом достигается давление формования, равное 4,0 МПа за счет теплового расширения азота.

При достижении температуры отверждения 155° С и давления формования 4,0 МПа производят отверждение заготовки в течение времени, взятого из расчета 15 мин на 1 мм толщины заготовки. После чего заготовку охлаждают и направляют на последующую технологическую операцию, например на мехобработку. При отверждении заготовку вакуумируют для отвода летучих продуктов реакции поликонденсации фенолформаль- дегидного связующего марки ФН,

В табл.1 приведены сравнительные характеристики предлагаемого способа и способа-прототипа.

П р и м е р 2. При изготовлении детали с линейными размерами, что и в примере 1, из стеклопластика на основе эпоксидного связующего ЭДТ10 (ОСТ 92-0957-74) и наполнителя стеклотрикотажной ткани ФО-1,1 (ТУ6-11-302-78), производят намотку ткани на оправку, устанавливают на заготовку термостойкую мембрану в виде резинового мешка из резины марки 51-3063(ТУ005274-76), помещают в камеру формования,где создают первоначальное давление формования, определяемое по формуле

р - ) f 1+ДУ

Ро Fntv+273Hl+WJ где tn - температура отверждения заготовки, равная 160° С;

Рп - давление формования при температуре отверждения, равное 1,0 МПа;

to - начальная температура заготовки 20° С;

AV - объемная усадка материала заготовки, равная 0,32 м , следовательноv

Ро 1 0/20+273) ( 32 86 м , Ро (160+273Д1+Т2) Ulbb МПаПроизводят нагрев до 160° С со скоростью 15° С/ч с отсоединением камеры от

источника давления. При этом достигается давление формования, равное 1,0 МПа за счет теплового расширения азота.

При достижении температуры отверждения 160° С и давления формования 1,0 МПа производят отверждение заготовки в течение времени, взятого из расчета 5 мин на 1 мм толщины заготовки. После чего заготовку охлаждают и направляют на последующую

технологическую операцию, например, на мехобработку.

В табл.2 приведены сравнительные характеристики способа в соответствии с изобретением и известного способа-прототипа.

Как видно из данных табл.1 и 2 предлагаемый способ позволяет повысить технологичность и качество изделий, а также сократить расход азота.

Формула изобретения

Способ изготовления изделий из слоистых пластиков горячего отверждения, включающий формирование заготовки на оправке, установку герметичной мембраны на

заготовку, помещение заготовки в термическую камеру формования, создание давления формования газом, нагрев до температуры отверждения материала заготовки с отсоединением от источника давления, отверждение заготовки и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности способа и качества изделий, в камере формования создают первоначальное давление, величина которого

определяется зависимостью:

Р р (Ь+273) Л ДУ P°-p(tn+273) I1+

где Ро - первоначальное давление, МПа;

Рп - давление формования при темпера- туре отверждения, МПа;

to - начальная температура заготовки, °С;

tn - температура отверждения заготовки, °С;

Д V - объемная усадка материала заготовки, м ;

V0 - свободный объем камеры формования, занимаемый газом, м3.

Таблица t

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из слоистых пластиков горячего отверждения и может быть использовано в машиностроении и других областях техники. Изобретение позволяет повысить технологичность способа и качество изделий за счет того, что в камере формования создают первоначальное давление, величина которого определяется зависимостью P₀ = P_N(T₀ + 273)/(T_N + 273)(1 + ΔV/V₀), где P₀ - первоначальное давление, МПа

P_N - давление формования при температуре отверждения, МПа

T₀ - начальная температура заготовки, °С

T_N - температура отверждения заготовки, °С

ΔV - объемная усадка материала заготовки, м³

V₀ - свободный объем камеры формования, занимаемый газом, м³. 2 табл.

Сравнительные характеристики

Прототип

Намотка материала на оправку

Установка разделительной мембраны (резинового мешка)

Создание давления формования в камере, равного 2,55 НПа

Нагрев до 155 С

Тепловое расширение газа в камере формования при его нагреве до 155 С обеспечипает давление 3,17 НПа

Дополнительно необходимо произвести подключение камеры формования к источнику давления

Создание дополнительного давления в камере формования, равное 0,83 МПа, т.е. полное давление в камере формования достигает величины 3,17 + 0,83 4,0 НПа

Производят дополнительный нагрев охлажденного аэоТа изподачи в камеру формования холодного азота по п.6 до 155°С

Производят cufoc азота в камере формования в атмосферу при нагреве камеры до 155 С для обеспечения давления 4,0 МПа .

Отверждение заготовки из расчета 5-30 мни и.1 1 им ее толщины при давлении 4,0 МПа и температуре 155°С

Производят охлаждение отперя- денной заготовки до 60 с и сброс давления

Количество основных операций

Время формования заготовки, ч

Расход азота при формовании заготовки, м

Количество сбрасываемого нагретого азота (а атмосферу йри его тепловом расширения для обеспечения давления 4,0 МПа, м3

Характеристики качества изделия.

Среднее значение плотности материала заготовки, кг/мЗ

Способ

Предлагаемый

Намотка материала на оправку

Установка разделительной мембраны (резинового мешка)

Создание первоначального давления формования в камерел равного 3,22 tffla

Нагрев до 155 С

Тепловое расширение газа в камере формования при его нагреве до 155°С обеспечивает давление 4,0 МПа

Исключается

Исключается

Исключается Исключается

То же То же

6

34 38,6

1420

1666322

& м

Среднее значение разрушающего напряжения при сжатии, кгс/см2

Параллельно слоям по кольцу

Параллельно слоям вдоль ося

Среднее значение разрушающего напряжения при растяжения, кгс/см

Параллельно слоям по кольцу

Параллельно слоям вдоль оси

Сравнительные характеристики

Количество основных технологических операций Время формования заготовки, ч Расход азота, м3

Количество сбрасываемого нагретого азота в атмосферу, м3 Характеристики качества изделия

Среднее значение плотности материала заготовки,

кг/м3

Среднее значение разрушающего напряжения при

сжатии, кгс/см2:

Параллельно слоям по кольцу Параллельно слоям вдоль оси

Среднее значение разрушающего напряжения при

растяжении, кгс/см2:

Параллельно слоям по кольцу

Параллельно слоям вдоль оси

8

Продолдение табл. 1

3

1900 1700

900 250

Таблица2

Способ

прототип

предлагаемый

6

17

10,3

1370

1540

2700 1600

3400 2200

3550 1600

4400 2300