Способ изготовления оболочек переменного сечения Советский патент 1992 года по МПК B29C53/56 B29K105/08 B29L23/22 

сл

С

Использование: изготовление оболочек переменного сечения из композиционных материалов методом намотки на оправку. Способ включает наметку волокнистого наполнителя с использованием удерживающего элемента и последующим его удалением. Удерживающий элемент выполнен из клеящей ленты, которую укладывают на образующей оправки с одинаковым расстоянием между полосами ленты. Каждый ряд полос удерживающего элемента смещен относительно последующего ряда. Удаление удерживающего элемента ведут путем термической обработки оболочек при температуре выше температуры коксообразования материала удерживающего элемента, но не выше температуры коксообразования волокнистого наполнителя. 1 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления оболочек переменного сечения из композиционных материалов методом намотки и может быть использовано при изготовлении деталей и узлов химического оборудования, работающего при повышенных температурах в агрессивных средах.

Известен способ намотки армирующего материала на оправку, при котором для удержания арматуры используют гибкий элемент, перемещаемый по мере намотки.

Такой способ не обеспечивает устойчивости наматываемого армирующего материала и его фиксацию в заданном положении с сохранением расчетных углов ориентации волокон армирующего материала из-за

сползания его кольцевых витков по поверхности оправки.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления оболочек переменного сечения путем намотки волокнистого наполнителя с послойной укладкой удерживающих этот наполнитель элементов в виде полос, расположенных по образующей с равномерным шагом по периметру оправки и со смещением их относительно друг друга от слоя к слою, с последующей термообработкой полученной оболочки.

Использование удерживающих элементов в виде полос позволяет стабилизировать положение наматываемого наполнителя.

Цель изобретения - повышение качества изделия.

VI ю

о

00 00

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления оболочек переменного сечения путем намотки на оправку волокнистого наполнителя с послойной укладкой удерживающих этот наполнитель элементов в виде полос, расположенных по образующей с равномерным шагом по периметру оправки и со смещением их относительно друг друга от слоя к слою с последующей термообработкой получен- ной оболочки, каждый удерживающий элемент образован отрезком клеящей ленты, удаляемой в процессе термообработки при температуре выше температуры ее коксооб- разования, не превышающей температуру коксообразования волокнистого наполнителя.

На чертеже изображена схема изготовления оболочек переменного сечения.

Для осуществления способа на поверх- ностьоправки 1 переменного сечения укладывают первый слой полос 2 клеящей ленты, которые укладывают липким слоем наружу с равным расстоянием между полосами и закрепляют. Вращая оправку 1, на- матывают первый слой волокнистого наполнителя 3 кольцевого направления, затем на первый слой волокнистого наполнителя 3 кольцевого направления наматывают слой волокнистого наполнителя 4 продоль- ного направления. Затем укладывают второй слой полос 5 клеящей ленты, при этом полосы клеящей ленты второго слоя 5 смещены относительно первого слоя полос 2, после чего наматывают второй слой 6 волок- нистого наполнителя кольцевого направления и так далее,получая таким образом оболочку переменного сечения требуемой толщины.

Для изготовления оболочек используют клеящую ленту, углеродную нить.

Клеящая лента при небольших размерах оправки крепится путем обмотки оправки через торцы, при больших размерах концы клеящей ленты закрепляют намоткой в зонах технологического припуска.

Шаг намотки 1,8 мм, намотку в кольцевом и продольном направлении ведут в одну нить, намотка продольно-поперечная. При намотке расположение нити в структуре ар- мирования фиксируется на клеящей ленте и это положение сохраняется на всем протяжении технологического процесса изготовления оболочки. Сползания нити не наблюдается.

Изготовленный каркас оболочки на графитовой оправке помещают в печь, нагревают в среде метана до температуры 400 ±50°С при подъеме температуры

100 ± 20°С в 1 ч с быдержкой при температуре 400°С 1 ч.

Операцию термообработки можно совмещать с заполнением матрицей на основе пироуглерода в среде метана термоградиентным или изотермическим способом.

В данном случае заполнение пироугле- родом проводят при 1000 ± 50°С, скорость перемещения зоны пиролиза 0,25 м/ч.

В результате испытаний полученных изделий установлено повышение плотности, прочности на сжатие и растяжение по сравнению с известными способами намотки оболочек переменного сечения.

Выполнение удерживающего элемента из клеящей ленты и укладка его по направлению образующей оправки с одинаковым расстоянием между полосами ленты позволяет укладывать волокнистый наполнитель с заданными углами ориентации и сохранять это положение как на операции намотки, так и на других технологических переделах, максимально реализуя прочностные характеристики волокнистого наполнителя в материале оболочки.

Смещение каждого ряда полос удерживающего элемента относительно последующего ряда позволяет распределить равномерно по сечению оболочки полосы удерживающего элемента, получить таким образом равнопрочную оболочку.

Удаление удерживающего элемента путем термической обработки оболочек при температуре выше температуры коксообразования материала удерживающего элемента, но не выше температуры коксообразования волокнистого наполнителя, позволяет повысить прочностные характеристики оболочек путем более полного заполнения оболочек матрицей за счет коксового остатка материала удерживающего элемента.

Использование изобретения позволяет повысить качество оболочек за счет совершенствования структуры армирования материала при устранении сползания нити на конической поверхности оправки.

Формула изобретения

Способ изготовления оболочек переменного сечения путем намотки на оправку волокнистого наполнителя с послойной укладкой удерживающих наполнитель элементов в виде полос, расположенных по образующей с равномерным шагом по периметру оправки и со смещением их одна относительно другой от слоя к слою, с последующей термообработкой полученной

оболочки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделия, каждый удерживающий элемент образован отрезком клеящей ленты, удаляемой в

процессе термообработки при температуре выше температуры ее коксообразования, не превышающей температуру коксообразования волокнистого наполнителя.