устройство для формования изделий из полимерных композиционных материалов

Формула изобретения

Устройство для формования изделий из полимерных композиционных материалов, содержащее форму, выполненную с возможностью размещения в автоклаве, на которой расположены разделительный слой, заготовка из ПКМ, антиадгезионный слой, цулага, дренажный слой, и вакуум-чехол, снабженный средствами уплотнения и крепления его по контуру поверхности формы, соединенный с системой вакуумирования, отличающееся тем, что дренажный слой представляет собой два слоя ткани, обладающих антиадгезионными свойствами, между которыми уложена цулага, выполненная в виде пластины из эластичного антиадгезионного термостойкого материала с отверстиями, и односторонним рифлением в виде выступов с непрерывными канавками между ними.

Описание изобретения к патенту

Устройство для формования изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) относится к области формования изделий из полимерных композиционных материалов ПКМ и касается дренажных и выравнивающих элементов технологических пакетов для вакуум-автоклавного формования.

Известно вакуумное и автоклавное устройства для формования изделий из ПКМ, где цулага (выравнивающий элемент) представляет собой эластичную или жесткую промежуточную плиту, находящуюся в середине слоевого пакета, обеспечивающую образование гладкой поверхности формуемого изделия из ПКМ и удаление излишков воздуха и связующего. Слоевой пакет укладывается на формуемую заготовку (изделие), уложенную на форму через выбрасываемый слой. Поверх полученного технологического пакета размещают вакуумный чехол, который уплотняют по линии контакта с плитой формы (Справочник по композиционным материалам, книга 2, ред. Джорджа Любека, перевод с английского, изд. Машиностроение, 1988 г., стр.80-81).

Недостатком данного устройства для формования изделий из ПКМ является неравномерное распределение вакуумного поля, т.к. цулага в описываемом устройстве не обладает достаточными дренажными свойствами и удаление воздуха идет через торцы слоевого пакета, что затрудняет удаление воздуха и создает неравномерное поле давления.

Известно дренажное устройство для формования изделий из ПКМ (RU 2021130, В29С 43/20), состоящее из слоя пористого материала, расположенного между верхним и нижним антиадгезионными слоями оболочки, выполненными с дренажными отверстиями, причем слои оболочки соединены между собой дискретно. Дренажное устройство входит в сборку технологического пакета для формования изделий и ПКМ в следующем порядке: на форму укладывается разделительная пленка, формуемое изделие, снова разделительная пленка, цулага и готовое дренажное устройство.

Недостатком данного дренажного устройства при формовании изделий из ПКМ является то, что удаление воздуха и лишнего связующего из формуемого изделия идет по торцевым сторонам изделия и цулаги, образуя неравномерное вакуумное поле.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности в области формования изделий из ПКМ (RU 2185285, В29С 43/12) является устройство для формования изделий из ПКМ, которое содержит форму с оправкой, размещенную в автоклаве, формуемое изделие, выкладываемое на оправку, затем антиадгезионный слой, составную цулагу из жестких элементов плоской формы, соединенных на стыках эластичным материалом, дренажный слой и гибкий чехол со средствами уплотнения и крепления.

Недостатком данного устройства является то, что при формовании изделия из ПКМ воздух удаляется через торцы формуемого изделия и цулаги, которая выполнена из жестких элементов плоской формы без дренажных отверстий и приводит к неравномерному полю давления воздуха, ухудшающего качество формуемой поверхности.

Задачей данного устройства является повышение качества формуемых изделий за счет создания равномерного вакуумного поля по всей поверхности и повышение эксплуатационной технологичности процесса изготовления деталей из композиционных материалов.

Поставленная задача решается тем, что устройство для формования изделий из полимерных композиционных материалов, содержащее форму, выполненную с возможностью размещения в автоклаве, на которой расположены разделительный слой, формуемое изделие из ПКМ, антиадгезионный слой, цулага, дренажный слой, и вакуум-чехол, снабженный средствами уплотнения и крепления его по контуру поверхности формы, соединенный с системой вакуумирования, при этом дренажный слой представляет собой два слоя ткани, обладающих антиадгезионными свойствами, между которыми уложена цулага, выполненная в виде пластины из эластичного антиадгезионного термостойкого материала с отверстиями, и односторонним рифлением в виде выступов с непрерывными канавками между ними.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с выявленными аналогами и прототипом показывает, что предлагаемое устройство для формования изделий из ПКМ имеет дренажный слой, в котором между антиадгезионными слоями располагается цулага, выполненная в виде пластины из эластичного термостойкого антиадгезионного материала и имеющая существенные отличия, а именно наличие отверстий для дренирования и одностороннее рифление в виде выступов, между которыми образованы непрерывные открытые канавки, способствующие созданию равномерного вакуумного поля по всей поверхности готового изделия. Предлагаемое устройство промышленно применимо, поскольку позволяет достигнуть технического результата.

Предполагаемое изобретение поясняется следующими изображениями:

Фиг.1 - Общий вид устройства для формования изделий из ПКМ;

Фиг.2 - Вид на цулагу со стороны, прилегающей к изделию;

Фиг.3 - Вид А;

Фиг.4 - Вид на цулагу со стороны рифления;

Фиг.5 - Вид Б;

Фиг.6 - Вид В.

Предлагаемое устройство для формования изделий из ПКМ содержит форму 1, на которую выкладывают технологический пакет, содержащий разделительный слой 2 из антиадгезионного материала, формуемое изделие 3, например, слои препрега со связующим, дренажный слой, включающий слои 4 и 5 лавсановой ткани с андиадгезионными свойствами, между которыми укладывают цулагу 6, выполненную в виде пластины из эластичного антиадгезионного термостойкого материала с отверстиями 7, и односторонним рифлением 8 для дренирования, образующим непрерывные канавки 9, способствующую созданию равномерного вакуумного поля по всей поверхности. Готовый технологический пакет упаковывают вакуум-чехлом 10 с герметизирующим жгутом 11.

Устройство для формования изделий из ПКМ работает следующим образом:

На форму 1 выкладывают технологический пакет, содержащий разделительный слой 2 из антиадгезионного материала, формуемое изделие 3, поверх которого укладывают дренажный слой, состоящий из слоя 4 лавсановой ткани с антиадгезионными свойствами, цулаги 6, выполненной с отверстиями 7 уложенной на слой 4 рифлением 8 вверх, затем поверх расстилают второй слой 5 лавсановой ткани с антиадгезионными свойствами. Таким образом, образуется дренажный слой, в котором цулага 6 занимает место между слоями 4 и 5 лавсановой ткани. Готовый технологический пакет для формования изделий из ПКМ упаковывают вакуум-чехлом 10, герметизируют жгутом 11. Под воздействием вакуума воздух, а затем остатки связующего высасываются из формуемого изделия 3 и перетекают в дренажный слой через слой 4 лавсановой ткани и отверстия 7 в цулаге 6, через канавки 9 на рифленую сторону 8 цулаги 6 на слой 5 лавсановой ткани. После окончания формования, излишки связующего, застывшие между рифлениями 8 в непрерывных канавках 9, удаляются с цулаги 6 вместе со слоем 5 лавсановой ткани.

После окончания формования изделия 3 технологический пакет легко разбирается: с отформованного изделия 3 удаляется дренажный слой, из него освобождается цулага 6 от слоев 4 и 5 лавсановой ткани, обладающие антиадгезионными свойствами, на которых остаются застывшие излишки связующего. При этом цулага 6, выполненная из эластичного антиадгезионного термостойкого материала с отверстиями 7 и односторонним рифлением 8 для дренирования, остается полностью очищенной от связующего, что позволяет использовать ее многократно для следующих формований.

Изготовление предложенной цулаги производится следующим образом: берут две металлические плоские формы, в одной форме высверливаются глухие отверстия, на нее укладывают слой сырого эластомера, затем накрывают второй плоской формой, зажимают обе формы между собой и подвергают термической обработке. После остывания сторона цулаги, которая была приложена к форме с отверстиями, приобретает рифление в виде множества выпуклостей. Данная цулага, выполненная в виде пластины из эластичного антиадгезионного термостойкого материала, обладает новизной, обеспечивает эффективное равномерное вакуумное поле и дренаж излишков связующего, является многоразовой и универсальной, так как одновременно выполняет функции антиадгезионного слоя, дренажного слоя и непосредственно цулаги.

Использование предлагаемого устройства для формования изделий из ПКМ позволяет повысить качество формуемого изделия за счет создания равномерного вакуумного поля и эксплуатационную технологичность процесса изготовления изделий из композиционных материалов.