Изобретение касается способа формован 1я материалов с полимерной матрицей, армированной волокнами, при сохранении ори гнтации волокон в материале относи- тел( но друг друга и получение продукта.
Целью настоящего изобретения являет- овышение прочности структуры издеНастоящий способ облегчает формова- структур полимерных матриц, армирован шх вояокнами, из прямой исходной фО| иы и обеспечивает способ управления ори жтацией волокон в структуре без необходимости укладки структуры вручную. По- стапленная цель достигается тем, что в спо юбе формования удлиненных композится
ЛИЯ
ние
ных структур из армированной волокнами полимерной матрицы путем нагрева и вытягивания по заданному пути прямолинейной заготовки процесс осуществляется в следующей последовательности:
определение пути как множества соединяющихся компонентных отрезков, вытягивание заготовки путем приложения к каждому из ее концов вдоль ее продольной оси растягивающего усилия с формованием сначала, по меньшей мере, одного компонентного отрезка по заданному пути и его нагревом, а затем с последовательным формованием остальных компонентных отрезков заготовки и их нагревом, причем во время формования каждого последующего компонентного отрезка отформованные раы
ы
нее отрезки удерживают на месте, а готовую структуру охлаждают.
Когда заданный путь включает в себя один или больше криволинейных участков, .каждый участок определяется как множество отрезков компонентов, рассматриваемые как зависимые переменные:51 X, Y и независимые переменные: L, R, D, О.где:
- У, Y являются координатами точек, которые образуют путь траектории кулачка ус- тройствэ для формования формуемой структуры;
- L является длиной несформованного материала;
- S является длиной промежуточной дуги одной из секций компонентов;
- R является радиусом кривизны дуги S .
- D является расстоянием смещения координат х, у от линии касательной к дуге S в ее концевой точке Т,
- G является угловым местоположением координаты тангенциальной точки Т;
а) выражая х и у как функцию независимых переменных L, R, D и в, так что когда S R (90 - 0), тогда
X R cos в+ (L - S) sin в + D cos 9 Y R sin 0-(L-S) COS0+D ,
б) получаем Х и Y, и
с) производится формование названного состава из прямолинейных отрезков волокон материала армированной полимерной матрицы путем растягивания названного прямолинейного отрезка в направлении пути, определяемом названными координатами X и Y.,
Предпочтительно волокна хаотично рвутся и ориентируются в поперечном и непоперечном направлениях относительно продольной оси структуры. Стадия удерживания (Ь) сохраняет ориентацию волокон относительно друг друга в пределах примерно ± 5 градусов их ориентации относительно продольной оси формуемой структуры.
В предпочтительном варианте реализации формы заключаются в тонкую алюминиевую обшивку, предпочтительно толщиной в диапазоне от 1 /32 до 1 /8 дюйма в зависимости от размера и геометрии формуемой детали. Цель алюминиевой обшивки, охватывающей составной или композиционный материал, состоит в сохранении целостности размягченного термопластичного материала во время формования. Другие материалы могут использоваться, когда условия процесса, такие как время, температура или давление их требуют, После формования детали (части), алюминий или другой материал удаляется.
Продукт (изделие) определяют как удлиненная составная структура, сформованная по заданному пути, который (путь) имеет криволинейные участки, каждый из этих участков определяется радиусом кривизны относительно центра, и названная структура включает в себя: полимерную матрицу, армированную волокнами: названные волокна ориентированы относительно
продольной оси структуры по существу в поперечном и непоперечном направлениях; волокна, ориентированные в непоперечных направлениях криволинейного участка, изогнуты относительно центра радиуса криво5 линейного участка, а волокна, ориентированные в поперечном направлении криволинейного участка, направлены к центру радиуса кривизны этого криволинейного участка.
0 Продукт может включать в себя несколько форм разных поперечных сечений, которые могут быть классифицированы по числу слоистых поверхностей и соединений этих поверхностей. Например, секции L, С, О, Z
5 Или цилиндра может рассматриваться как имеющая две слоистые поверхности без соединений, тогда как Т или J, секции могут рассматриваться как имеющие три слоистые поверхности с одним соединением,
0 Секция S или Н имеет четыре слоистых поверхности с двумя соединениями.
Для формования определенных поперечных сечений внутренний участок формы поперечного сечения должен поддержи5 ваться формующимся элементом, который должен быть гибким в продольном направлении или направлении формования, но оставаться жестким в опорных направлениях, которые по существу перпендикулярны к
0 продольному направлению и могут выдерживать условия процесса. В предпочитаемом варианте реализации этим формующимся элементом является набор стальных полос.
5 На фиг. 1 показан схематичный вид устройства, полезного для формования армированного волокнами полимерного материала согласно изобретению; на фиг. 2 - схематичное изображение формата вычис0 ления пути траектории кулачка устройства, показанного на фиг. 1; на фиг. 9-10 -схематичные иллюстрации стадий работы устройства на фиг. 1 при формовании структуры согласно изобретению; на фиг. 11 - вид в
5 перспективе частично с вырывом для показа индивидуальных сгибов прямой исходной структуры перед формованием; на фиг. 12-. 15 - схематичные виды в плане индивидуальных сгибов на фиг. 11, показывающие ориентирование волокон; на фиг.16 - вид в
перспективе частично с вырывом для показа индивидуальных сгибов формуемой стэуктуры, выполненной согласно изобретению на фиг. 17-20- схематичная иллюст мя ориентирования волокон в разных сг 1бах формуемого изделия на фиг. 16; на ф1 г. 21-26 - виды поперечных сечений в ув зличенном масштабе по линии А-l на фиг. 1, представляющие формование соответст- ве-жо частей в поперечном сечении Т, Н, С,
ли О, а также полых сформованных чаете и на фиг. 23 - вид в плане в увеличенном масштабе с вырывом, соответствующий ф|/ г. 22, предназначенный показать структуру используемого опорного элемента.
Настоящий способ облегчает формование структур полимерных матриц, армиро- ва жых волокнами, и обеспечивает способ уп давления ориентацией волокон в структуревр
без необходимости укладки структуры
/чную.
Способ осуществляют следующим об- з JOM.
Исходный отрезок зажимают каждым своим концом в зажимах и помещают между удерживающими инструментами и базовым ин ггрументом. Фиксированный формовоч- ньм инструмент со средством для нагревания имеет поверхность, определяемую заданным направлением пути, по которому армированная волокном структура должна формоваться. В процессе формования осуществляют растягивание структуры на каждое ее конце в последовательные компонентные отрезки заданного направ- ления пути приложением усилия к каждому структуры вдоль ее продольной оси в стсрону от концов, при этом удерживают кахдый формуемый компонентный отрезок CTfуктуры на своем месте относительно фо )мовочного инструмента и охлаждают го- тосую структуру.
Настоящий способ является экономич- л и способствует получению изделия вынысок
ого качества.
Формула изобретения
1, Способ формования удлиненных ком- итных структур из армированной волоки полимерной матрицы путем нагрева и ягивания по заданному пути прямоли-
ной заготовки, причем композитная уктура имеет продольную ось, о т л и ч апо;нал вы не( стр
ю ц и и с я тем, что, с целью повышения прс чности структуры, осуществляют определение пути как множества соединяю
0
5
0
5 0 5 0
5
0
5
щихся компонентных отрезков, вытягивают заготовку путем приложения к каждому мз ее концов вдоль ее продольной оси растягивающего усилия с формованием сначала, по меньшей мере, одного компонентного отрезка по заданному пути и его нагревом, а затем с последовательным формованием остальных компонентных отрезков заготовки и их нагревом, причем во йремя формования каждого последующего компонентного отрезка отформованные ранее отрезки удерживают на месте, а готовую структуру охлаждают.
2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что заданный путь является криволинейным.
3. Способ по п. 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что компонентные отрезки выражают с координатами X, Y в функции независимых перемененных:
X R cos 9+ (L - S ) Sin в + D COS в
Y R sln0-(L-S ) COStf-f-D Sin0, при условии S R (90° - 0), где X, Y - координаты точек, которые образуют путь кулачкового направляющего устройства для формования фасонной структуры;
L- длина прямолинейной несформировавшейся заготовки;
S - длина промежуточной дуги в градусах одного из компонентных отрезков;
R - радиус кривизны S; . D - расстояние смещения координат X, Y от линии в ее конечной точке Т;
9 - угол расположения координат тангенциальной точки Т.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что прямолинейная заготовка имеет от двух до четырех слоистых элементов и до двух соединений их.
5. Способ поп. 1,отличающийся ткем, что волокна заготовки хаотично порваны в поперечном или неопределенном направлениях относительно продольной оси структуры.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что волокна порваны произвольно и имеют относительную ориентацию в поперечном и ином направлениях по отношению к продольной оси структуры.
7. Способ по п. 5, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что на этапе удерживания отрезков заготовки поддерживают относительную ориентацию волокна в процессе формования.
27
18
га
зо
jf
к
зз
м
Фи г. ft
1838118
cs
& . 
ния 4742374/05 18.10.89 30.08.93. Бюл. N° 32 259837 US Е.И.Дюпон Де Немур энд Компани (US) /гивен Джей Медвин (US) Патент США N° 4361527, кл. В 29 D 7/22, 1.82. СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ УДЛИНЕН: композитных СТРУКТУР из АР ОВАННОЙ ВОЛОКНАМИ ПОЛИМЕР- 1 МАТРИЦЫ Использование: в процессах формоваудлиненных составных структур полимерной матрицы, армированной хаотично порзанными волокнами, ориентированными i поперечном и непоперечном направле- относительно продольной оси структуры. Сущность изобретения: заключается в том, что в способе формования, при котором композитную прямолинейную структуру вытягивают по заданному пути, осуществляют определение пути как множества соединяющихся композитных отрезков, вытягивают заготовку путем приложения к каждому из ее концов вдоль ее продольной оси растягивающего усилия с формованием сначала, по меньшей мере, одного компонентного отрезка по заданному пути и его нагревом, а затем с последовательным формованием остальных компонентных отрезков заготовки и их нагревом, причем во время формования каждого последующего компонентного отрезка отформованные ранее отрезки удерживают на месте, а готовую структуру охлаждают. 6 з.п.ф-л.ы, 26 ил. ел с
ZЈ
/
te
I
Ot
r
tyЈ Ј/7Јjb
0Ј
Јj
92
81L8C81
22
Фиг.З
Фи г. 2.
Фиг. 6
18
10 J4
Фие.21
35
м- мТ
Jt
Редактор
Составитель Н.Рудько Техред М.Моргентал .
1838118
37
JS
I
/
I
35
36 fO
.37
-34
-39
-34
фиг.25
Qve.W
Корректор Л.Филь
| Способ обработки медных солей нафтеновых кислот | 1923 |
|
SU30A1 |
| Видоизменение прибора для получения стереоскопических впечатлений от двух изображений различного масштаба | 1919 |
|
SU54A1 |
