способ формирования заготовки для получения крупногабаритных оболочек из композиционного материала и оправка для его осуществления

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБОЛОЧЕК ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И ОПРАВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ формирования заготовки для получения крупногабаритных оболочек из композиционного материала, включающий раскрой материала слоев, последовательную укладку слоев на оправку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества заготовки путем увеличения ее плотности и однородности при формировании заготовки из алюминий-бора, осуществляют укладку на оправку слоя алюминиевой фольги, затем листов моноленты алюминий-бор и повторно слоя алюминиевой фольги, причем раскрой первого слоя алюминиевой фольги, который укладывают непосредственно на оправку, производят с припуском по ширине на загиб, при укладке листов моноленты осуществляют предварительное крепление краев листа, параллельного образующей оправки, к оправке приваривают лист последовательно в окружном направлении, начиная от закрепленного края, по образующей оправки к предыдущему слою, после чего, не снимая прижатия, осуществляют предварительное крепление с оправкой свободного края листа моноленты, при этом листы укладывают внахлест и с перекрытием мест стыков предыдущих листов, после укладки наружного слоя алюминиевой фольги ее концы склеивают между собой, снимают предварительное крепление листов моноленты, одновременно снимают прижатие в окружном направлении, загибают края слоя алюминиевой фольги, примыкающего к оправке, на наружный слой фольги и склеивают с ним.

2. Оправка для формирования заготовки для получения крупногабаритных оболочек из композиционного материала, содержащая технологическую оболочку под заготовку, размещенную на каркасе, имеющем верхнее и нижнее кольца, контактирующие боковой поверхностью с внутренней поверхностью технологической оболочки и установленные с возможностью вращения на центральной трубе, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества заготовки путем увеличения ее плотности и однородности, она снабжена съемными поджимными планками, установленными снаружи технологической оболочки вдоль ее образующей, и резьбовыми шпильками под гайки, установленными на боковой поверхности нижнего кольца и по одной у верхнего торца каждой планки перпендикулярно к оси оправки, при этом кольца выполнены с выступанием торцов за края технологической оболочки, а на внешнем торце верхнего кольца и на нижнем торце каждой планки выполнены продольные пазы, в которые пропущены шпильки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам и устройствам для формирования заготовки при получении крупногабаритных оболочек из композиционного материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и достигаемому эффекту является способ формирования заготовки [1], в котором проводят раскрой материала слоев и последовательную укладку слоев на оправку.

Недостатком указанного способа является низкое качество заготовки, вызванное ее низкой плотностью и однородностью.

Целью изобретения является повышение качества заготовки путем увеличения ее плотности и однородности при формировании заготовки из алюминий-бора.

Наиболее близкой к изобретению по технической сути и достигаемому эффекту является оправка [2], содержащая технологическую оболочку под заготовку, размещенную на каркасе, имеющем верхнее и нижнее кольца, контактирующие боковой поверхностью с внутренней поверхностью технологической оболочки и установленные с возможностью вращения на центральной трубе.

Недостатком указанного устройства является низкое качество заготовки, вызванное тем, что без специальных приспособлений на устройстве невозможно собрать многослойную заготовку достаточной плотности и однородности.

Целью изобретения является повышение качества заготовки путем увеличения ее плотности и однородности.

На фиг. 1 приведена оправка, общий вид в разрезе (сечение Б-Б); на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке В на фиг. 1.

Оправка для формирования заготовки для получения крупногабаритных оболочек из композиционного материала содержит технологическую оболочку 1 под заготовку 2, размещенную на каркасе 3, имеющем верхнее 4 и нижнее 5 кольца, контактирующие боковой поверхностью с внутренней поверхностью технологической оболочки.

Кольца 4 и 5 связаны между собой и установлены с возможностью вращения на центральной трубе 6, закрепленной на подставке 7. Оправка снабжена съемными поджимными планками 8, установленными снаружи технологической оболочки вдоль ее образующей, и резьбовыми шпильками 9 под круглые гайки 10 с насечкой на боковой поверхности. Резьбовые шпильки 9 установлены на боковой поверхности нижнего кольца 5 и по одной у верхнего торца каждой планки 8 перпендикулярно оси оправки. Кольца 4 и 5 выполнены с выступанием торцов за края технологической оболочки 1, а на верхнем торце верхнего кольца 4 выполнены пазы 11, в которые пропущены резьбовые шпильки 9. Такие же пазы 12 выполнены на нижнем торце каждой планки 8 и в них пропущены резьбовые шпильки 9. На поверхности каждой планки 8, обращенной к заготовке 2, закреплена резиновая прокладка 13.

Способ формирования заготовки для получения крупногабаритных оболочек из композиционного материала алюминий-бор включает следующую последовательность операций. Сначала проводят раскрой моноленты алюминий-бор, при этом предусматривают получение таких "лоскутов", из которых можно было бы составить оболочку не только требуемых размеров, но и требуемой толщины. Для этого при раскрое проводят замер толщины листов моноленты.

Для снижения анизотропии механических свойств материала получаемой оболочки моноленту укладывают последовательно в определенном порядке. Например, нечетные слои, начиная с первого, при укладке отклоняют вправо от образующей технологической оболочки на определенный угол, а четные - влево, указанное обстоятельство также учитывают при раскрое. После раскроя моноленты алюминий-бор проводят раскрой алюминиевой фольги, при этом раскрой слоя алюминиевой фольги, примыкающего к оправке, производят с припуском по ширине на загиб. Ширину замыкающего слоя алюминиевой фольги, наносимого на пакет из слоев моноленты, делает такой же, как и ширину слоев моноленты.

Таким образом, получают в результате раскроя "лоскуты" (листы) моноленты одинаковой ширины и два слоя алюминиевой фольги, один из которых шире, чем "лоскуты" (листы) моноленты, а другой - такой же ширины как и "лоскуты" (листы).

После раскроя материала слоев проводят их укладку. Для этого сначала снимают на оправке поджимные планки 8 и обматывают технологическую оболочку 1 слоем обезжиренной алюминиевой фольги, после чего склеивают его края. Ширина этого слоя больше, чем у листов моноленты, так как он раскроен с припуском на загиб.

Затем укладывают на слой алюминиевой фольги лист моноленты и прижимают его край, параллельный образующей оправки, накладывая на него поджимную планку 8. Устанавливают поджимную планку 8 так, чтобы шпилька 9, установленная у верхнего торца поджимной планки 8, вошла в паз 11, выполненный на верхнем торце верхнего кольца 4, а паз 12, выполненный на нижнем торце поджимной планки 8, охватывал шпильку 9, установленную на нижнем кольце 5. После этого вручную затягивают гайки 10.

Благодаря тому, что гайки выполнены с насечкой на боковой поверхности, а на поверхности поджимной планки 8, обращенной к листу моноленты, закреплена резиновая прокладка 13, вручную обеспечивают надежное прижатие края листа моноленты. После этого край листа дополнительно прикрепляют к технологической оболочке 1 при помощи клейкой скотч-ленты (фиг. 3). Указанное крепление проводят для того, чтобы при снятии поджимной планки 8 при укладке второго слоя моголенты лист моноленты был бы прикреплен к технологической оболочке. В то же время необходимость использования помимо скотч-ленты поджимной планки продиктована тем, что следующей операцией после предварительного крепления края листа является операция натяжения листа. Для того чтобы ее осуществить, недостаточно закрепить край только при помощи скотч-ленты. Проводя натяжение и разглаживание листа, осуществляют в окружном направлении последовательное, начиная от закрепленного края, прижатие листа к слою алюминиевой фольги при помощи поджимных планок 8. Не снимая поджимных планок, предварительно скрепляют с технологической оболочкой 1 при помощи скотч-ленты свободный край листа. Затем внахлест укладывают в окружном направлении следующий лист, отмечая, например, мелом на технологической оболочке место стыка листов.

Операцию последовательной укладки листов в окружном направлении повторяют до тех пор, пока листы моноленты не составят первый слой. Для укладки второго слоя снимают сначала одну поджимную планку, при этом набранный из монолент первый слой не распадается благодаря тому, что края листов скреплены с технологической оболочкой при помощи скотч-ленты, а сами листы прижаты к слою алюминиевой фольги поджимными планками 8.

При укладке листов моноленты второго слоя листы укладывают с перекрытием мест стыков листов предыдущего слоя так, чтобы места стыка листов моноленты второго слоя не совпадали с местами стыка листов моноленты первого слоя. При этом ориентируются на отметки мест стыков, сделанные ранее при укладке листов первого слоя. Саму укладку проводят так же, как укладку первого слоя. Разница состоит лишь в том, что для укладки очередного листа последовательно снимают и вновь устанавливают поджимные планки 8.

После укладки последнего слоя моноленты алюминий-бор укладывают, последовательно снимая и вновь устанавливая поджимные планки 8, наружный слой фольги. Укладку проводят намоткой, после чего концы алюминиевой фольги склеивают между собой, после этого снимают предварительное крепление листов моноленты к технологической оболочке, удаляя скотч-ленту, что можно проводить путем медленного вытягивания скотч-ленты из пакета или путем ее разрезки и тем самым нарушения ее связи с технологической оболокой. Приемлем и тот, и другой метод, так как скотч-лентой прикрепляют самый край листа, подлежащий в готовом изделии обрезке. В связи с этим возможные дефекты краев листов, вызванные вытягиванием (выдергиванием) скотч-лентой или наличием ее остатков между слоями, не снижают качество готового изделия.

После удаления скотч-ленты последовательно снимают прижатие в окружном направлении, уделяя поджимные планки 8, загибают края слоя фольги, примыкающего к технологической оболочке, на наружный слой фольги и склеивают с ним. В итоге после снятия поджимных планок 8 получают заготовку 2 из слоев моноленты алюминий-бор с обкладками из алюминиевой фольги, расположенную на технологической оболочке.

П р и м е р. Заготовку для получения крупногабаритных оболочек из композиционного материала алюминий-бор формируют из слоев алюминиевой фольги из сплава АМг6 толщиной 0,1 мм и моноленты из боралюминия ТУ206 РСФСР 43-80 размерами 1000 х 500 мм, толщиной 0,25...0,3 мм. Сначала проводят замер конкретной толщины фольги и моноленты, затем их раскрой. Размеры выкроенных из моноленты листов: ширина 250 мм, длина - 500 мм. Ширина выкроенных лент из алюминиевой фольги: одной - 250 мм, другой - 270 мм, длина 2900 мм. Перед формированием заготовки моноленту и фольгу обезжиривают.

Формирование заготовки проводят на оправке, конструкция которой описана выше. Сначала на технологической оболочке, входящей в состав оправки и выполненной из сплава АД1М толщиной 6 мм, при помощи поджимной планки закрепляют край листа фольги шириной 270 мм. Потом, натягивая и разглаживая фольгу, обматывают ею заготовку, закрепляют ее при помощи поджимных планок и склеивают ее концы.

Перед укладкой листов моноленты снимают на оправке поджимные планки. Затем укладывают на слой алюминиевой фольги лист моноленты и прижимают его край, параллельный образующей оправки, накладывая на него поджимную планку. Устанавливают поджимную планку так, чтобы шпилька, установленная у верхнего торца поджимной планки, вошла в паз, выполненный на верхнем торце верхнего кольца, а паз, выполненный на нижнем торце поджимной планки, охватывал шпильку, установленную на нижнем кольце. После этого вручную затягивают гайки.

Благодаря тому, что гайки выполнены с насечкой на боковой поверхности, а на поверхности поджимной планки, обращенной к листу моноленты, закреплена резиновая прокладка, вручную обеспечивают надежное прижатие края листа моноленты. После этого край листа дополнительно прикрепляют к технологической оболочке при помощи клейкой скотч-ленты. Указанное крепление обеспечивает при снятии поджимной планки перед укладкой второго слоя моноленты прикрепление листа первого слоя к технологической оболочке. В то же время использование помимо скотч-ленты и поджимной планки обеспечивает возможность натяжения листа.

Проводя натяжение и разглаживание листа, осуществляют в окружном направлении последовательное, начиная от закрепленного края, прижатие листа к слою алюминиевой фольги при помощи поджимных планок. Затем, не снимая поджимных планок, скрепляют с технологической оболочкой при помощи клейкой скотч-ленты свободный край листа. Следующий в окружном направлении лист моноленты укладывают на предыдущий внахлест, отмечая мелом на технологической оболочке место стыка листов. Операцию последовательной укладки листов в окружном направлении повторяют до тех пор, пока листы моноленты не составят первый слой. При укладке вращают оправку на центральной трубе, что повышает удобство укладки.

Для укладки второго слоя снимают сначала одну поджимную планку. При этом набранный из монолент первый слой не распадается благодаря тому, что листы прижаты к слою алюминиевой фольги поджимными планками, а их края скреплены с технологической оболочкой при помощи скотч-ленты. При укладке листов моноленты второго слоя листы укладывают с перекрытием отмеченных мест стыков листов предыдущего слоя так, чтобы места стыка листов моноленты второго слоя не совпадали с местами стыка листов моноленты первого слоя. При этом ориентируются на отметки мест стыков, сделанные раннее на технологической оболочке при укладке листов первого слоя. Саму укладку проводят так же, как укладку первого слоя. При этом для укладки очередного листа последовательно снимают и вновь устанавливают поджимные планки.

После укладки последнего слоя моноленты алюминий-бор укладывают, последовательно снимая и вновь устанавливая поджимные планки, наружный слой фольги. Укладку проводят намоткой, после чего концы алюминиевой фольги склеивают между собой. После этого снимают предварительное крепление листов моноленты к технологической оболочке, вытягивая скотч-ленту из пакета, удаляют поджимные планки и загибают первый слой фольги на наружный слой фольги, после чего загнутый край склеивают с наружным слоем фольги. В результате получают заготовку для получения крупногабаритной оболочки из композиционного материала алюминий-бор, состоящую из слоев моноленты алюминий-бор с обкладками из алюминиевой фольги.

Кроме того для отдельных заготовок проводят дополнительное скрепление слоев между собой посредством точечной сварки. Указанное скрепление проводят в зонах заготовки, расположенных у ее торцов, так как сварка нарушает целостность борных волокон. Если же сварные точки расположены у торцов, то нарушение целостности борных волокон не влияет на качество получаемой оболочки, так как ее края перед соединением со шпангоутами подлежат обрезке.

После получения заготовки проводят ее прессование в термическом прессе, в результате чего получают оболочку из композиционного материала алюминий-бор толщиной 0,9 мм, длиной 250 мм, диаметром 900 мм.

Таким образом, повышается качество заготовки путем увеличения ее плотности и однородности при формировании заготовки из алюминий-бора и повышается качество получаемой из заготовки оболочки.