устройство для изготовления листов из композиционного материала

Формула изобретения

1. Устройство для изготовления листов из композиционного материала, содержащее нижнюю опорную плиту, подвижную верхнюю плиту и смонтированные на опорной плите инструменты для образования отверстий в листе, отличающееся тем, что опорная плита выполнена с вертикальными каналами, открытыми на ее рабочую поверхность, а инструменты для образования отверстий установлены в вертикальных каналах опорной плиты с возможностью аксиального перемещения относительно нее и выполнены в виде трубчатых пробойников, имеющих на верхних торцах режущие кромки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опорная плита выполнена с коллектором для подсоединения к вакуумной линии или источнику сжатого воздуха, сообщенным с ее вертикальными каналами, а пробойники у верхних концов имеют сквозные отверстия в боковых стенках.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый пробойник снабжен поршнем, имеющим выступ на боковой поверхности, а в опорной плите под каждым вертикальным каналом выполнена полость для размещения поршня, сообщенная в надпоршневой зоне с коллектором и имеющая на боковой поверхности винтовую канавку для взаимодействия с выступом поршня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изготовлению композиционных материалов.

Известно устройство для изготовления листов из композиционного материала, содержащее насос, верхнюю и нижнюю плиты и диафрагму [1]

При изготовлении листов в вышеуказанном устройстве не учитываются свойства композиционных материалов, отрицательно влияющие на качество, а именно плохая теплопроводность, образование пустот между слоями вследствие затрудненного выхода газов при полимеризации, особенно на участках, удаленных от кромок листов, большое количество микротрещин в смоляных пленках между слоями вследствие усадки при полимеризации связующего, сдвиги отдельных слоев материала, что ведет к неравномерному распределению материала по толщине, и как следствие, возникновение трещин в слое связующего, расслоение материала и возникновение напряжений между слоями вследствие неравномерности нагрева и охлаждения, что ведет в дальнейшем к короблению и растрескиванию изделий. Результатом этого является низкое качество изготавливаемых листов из композиционных материалов, а значит и низкая прочность и недолговечность изделий из них.

Ближайшим к описываемому устройству является известное устройство для изготовления листов из композиционного материала, содержащее нижнюю опорную плиту, подвижную верхнюю плиту и смонтированные на опорной плите инструменты для образования отверстий в листе [2]

Известное устройство обеспечивает возможность изготовления листов с отверстиями. Однако выполнение отверстий производится с помощью штырей, которые формуют отверстия одновременно с формованием листа путем раздвигания слоев материала.

Недостатком известного устройства является деформация слоев материала во время образования отверстий, приводящая к концентрации напряжений.

Техническим результатом изобретения является предотвращение деформации слоев материала во время образования отверстий.

Для достижения указанного технологического результата в устройстве для изготовления листов из композиционного материала, содержащем нижнюю опорную плиту, подвижную верхнюю плиту и смонтированные на опорной плите инструменты для образования отверстий в листе, опорная плита выполнена с вертикальными каналами, открытыми на ее рабочую поверхность, а инструменты для образования отверстий установлены в вертикальных каналах опорной плиты с возможностью аксиального перемещения относительно нее и выполнены в виде трубчатых пробойников, имеющих на верхних торцах режущие кромки.

Опорная плита выполнена с коллектором для подсоединения к вакуумной линии или источнику сжатого воздуха, сообщенным с ее вертикальными каналами, а пробойники у верхних концов имеют сквозные отверстия в боковых стенках.

Каждый пробойник снабжен поршнем, имеющим выступ на боковой поверхности, а в опорной плите под каждым вертикальным каналом выполнена полость для размещения поршня, сообщенная в надпоршневой зоне с коллектором и имеющая на боковой поверхности винтовую канавку для взаимодействия с выступом поршня.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в исходном положении; на фиг. 2 трубчатый пробойник; на фиг. 3 предлагаемое устройство в рабочем положении в процессе полимеризации; на фиг. 4 то же, после окончания полимеризации; на фиг. 5 вид по стрелке А на фиг. 2.

Устройство для изготовления листов из композиционного материала содержит нижнюю опорную плиту 1, подвижную верхнюю плиту 14 и смонтированные на опорной плите 1 инструменты для образования отверстий в листе.

Опорная плита 1 выполнена с вертикальными каналами 17, открытыми на ее рабочую поверхность.

Инструменты для образования отверстий в листе установлены в вертикальных каналах 17 опорной плиты и выполнены в виде трубчатых пробойников 6. Пробойники 6 на верхних торцах имеют режущие кромки. Каждый пробойник снабжен поршнем 5. Поршни 5 имеют на боковой поверхности выступы 18. В опорной плите 1 под каждым вертикальным каналом 17 выполнена полость 4 для размещения поршня 5. Опорная плита 1 выполнена с коллектором 2 для подсоединения к вакуумной линии или источнику сжатого воздуха. Воздух из коллектора 2 выходит в атмосферу через канал 3. Коллектор 2 с помощью канала 11 сообщен с вертикальными каналами 17. Полости 4 в надпоршневой зоне сообщены с помощью каналов 19 с каналом 11, имеющим кран 12. Полости 4 на боковой поверхности имеют винтовые канавки 10 для взаимодействия с выступами 18 поршней 5. Пробойники 6 у верхних концов имеют сквозные отверстия 9 в боковых стенках.

Внутри каждого пробойника 6 установлен выталкиватель 7, жестко соединенный с заглушкой 8, являющейся дном полости 4.

Устройство имеет диафрагму 15 с уплотнением 16 для обеспечения герметичности пространства под диафрагмой 15.

Устройство для изготовления листов из композиционного материала работает следующим образом.

В исходном положении перед началом формования поршни 5 пробойников 6 находятся в крайнем нижнем положении. Пробойники, смазанные внутри и снаружи антиадгезионной смазкой, находятся заподлицо с плитой формы 1. После отсоса воздуха из-под диафрагмы и опрессовки ею композиционного материала слоистого пластика 13 открывается кран 12 и начинается отсос воздуха по каналу 11 из камер 4. При возникновении разрежения в камерах 4 поршни 5 перемещаются поступательно вверх, одновременно вращаясь вокруг своих осей. Поступательно-вращательное движение поршней 5 позволяет перемещаться пробойниками 6 вверх и одновременно вращаться вокруг своих осей. При этом режущие кромки пробойников 6 прорезают отверстия в слоистом пластике 13 и пробойник входит в пластик, прорезая все его слои вплоть до верхнего слоя включительно (см. фиг. 3) без деформации слоев. Кран 12 постоянно открыт, поддерживая необходимое разрежение в камерах 4. Ход пробойников 6 регулируется по толщине полимеризуемого пластика. Антиадгезионная смазка на пробойник 6 не позволяет последним заполимеризоваться в пластик. Отверждение пластика происходит при нагреве. При этом из частей пластика, расположенных ближе к середине листа, происходит вывод летучих побочных продуктов реакции и воздуха, находящегося между слоями пластика. Воздух удаляется через отверстия 9 в пробойниках 6. Пробойники, нагреваясь от плиты, передают тепло внутренним слоям пластика, способствуя равномерному их прогреву. Когда термоотверждение заканчивается, устройство и все, что в нем находится, охлаждается. При этом через пробойники происходит отвод тепла из внутренних слоев пластика, чем достигается одинаковое охлаждение как внешних, так и внутренних слоев.

После охлаждения под диафрагму 15 подается сжатый воздух и одновременно через кран 12 воздух подается в камеры 4, поршни 5 начинают возвращаться в исходное положение. При этом пробойники 6, вращаясь, утапливаются в плиту 1 (см. фиг. 4).

Полимеризованный лист пластика 13 вынимается из автоклава, из внутренней полости пробойников с помощью выталкивателей 7 удаляются кусочки пластика, оставшиеся в них после прорезки отверстий в листе пластика перед началом полимеризации. Это производится вручную, сжатым воздухом или механически с помощью выталкивателя, установленного внутри пробойника, который при опускании вниз пробойника выталкивает из него кусочки пластика.

По окончании полимеризации в листе остаются сквозные отверстия от пробойников. Эти отверстия соединяются между собой проточками, раззенковываются с обеих сторон и прошиваются волокном, одноименным с композиционным материалом и пропитанным связующим. После полимеризации волокна образуется каркас, который служит для упрочнения композиционного материала.