Способ изготовления трубчатых изделий из композиционных материалов

Способ изготовления трубчатых изделий из композиционных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ , включающий операции послойной намотки на оправку волокон материала матрицы и армирующих волокон, нагрева их и последующего обжатия, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления и повьшения качества изделий, армирующие волокна предварительно навивают по винтовой линии на волокна материала матрицы, полученный пакет наматывают на оправку, при этом угол навивки армирующих волокон на матричные волокна в каждом слое определяют по зависимости . 2li с. COS 1 R - (i - 2 ) h где i - номер слоя, начиная с наружной поверхности изделия; ot угол навивки армирующих волокон на волокна материала матрицы; R - наружный радиус изделия; сГ - толщина намотанных слоев на (Л оправке до обжатия; h - толщина намотанных слоев на оправке после обжатия. Нсюй

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) В 21 F 1 00

R— - (i - 2

cos сс; =

N с

Пасле спаесссЬа

go саресссдки

Фас, 1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3520389/25-27 (22) 11.08.82 (46) 23.06.85. Бюл. ¹ 23 (72) А. И. Тараканов, Б. Я. Фомин, Б. А. Попов и П. А. Зиновьев (53) 621.774.5.02(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 867488, кл. В 21 F 19/00, 1980. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий операции послойной намотки на оправку волокон материала матрицы и армирующих волокон, нагрева их и последующего обжатия, отлич ающийс я тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления и повьппения качества изделий, армирующие волокна предварительно навивают по винтовой линии на волокна материала матрицы, полученный пакет наматывают на оправку, при этом угол навивки армирующих волокон на матричные волокна в каждом слое определяют по зависимост

Э

R(i-2)h где i — номер слоя, начиная с наружной поверхности изделия; с — угол навивки армирующих волокон на волокна материала матрицы;

R — наружный радиус изделия; с) — толщина намотанных слоев на оправке до обжатия;

h — толщина намотанных слоев на оправке после обжатия.

1162537. ние.

2JI? j — — 2ИК.

cos c откуда

i 1 2 3

4 5 6 7 8 9 10

8 18 9 32 10 35 11 32 12О25 )3 )6 о(3 10 5 26 6 "56

m . .16 25 34 I

Изобретение относится к технологии изготовления иэделий из композиционных материалов и может быть использовано при изготовлении труб, колец и других подобных деталей.

Цель изобретения — снижение трудоемкости изготовления путем совмещения операций и повышение качества изделий из композиционных материалов с металлической матрицей, На фиг. 1 представлена схема деформирования слоев заготовки в процессе спрессовки; на фиг. 2 — схема навивки ариирующего волокна вокруг волокон материала матрицы.

Толщина слоя в пакете слоев в заготовке 1 до обжатия d" . После обжа1 тия наружный диаметр не изменяется, так как обжатие производят в жесткой пресс-форме 2, а толщина пакета слоев за счет уплотнения заготовки уменьшается до значения h — толщины слоя готовой детали 3

Расстояние от середины i-го слоя заготовки до оси вращения

1 к = R — (i - — -), 1 2 после спрессовки это расстояние равно

R. = R— - (i — — -) h.

1 2

Для того чтобы исключить при этом деформирование армирующих волокон, их длина в витке вокруг оправки i-го слоя заготовки должна быть равной 2 Ti R,. Это достигается навивкой армирующих волокон вокруг волокон материала матрицы (фиг. 2) под углом с(; таким образом, чтобы длина армирующего элемента

d к„К-(х-2)

cos 4

R, 1 (i- 2)h

После обжатия армирующие волокна принимают равновесное положение и образуют окружность радиусом R;.

Пример. Армированную в окружном направлении заготовку получали иэ стальной (d„=.0,1) мм и алюминиевой (d =0,35 мм) проволок. Исхо5 дя из примерного равенства площадей поперечных сечений армирующих волокон и волокон матрицы, на одну проволоку алюминия приходится )3 стальных. Объемное содержание армирующих элементов составляет около 507 как наиболее целесообразное значеТолщина одного слоя заготовки

5 d = 2й„+й =0,55 мм, пористость заготовки („n + d )

20 толщина слоя готовой детали

Н

h = — — — — -- = О 36 мм

Э Э т.е. для получения толщины стенки готовой трубы 3,6 мм необходимо 10 слоев. Внутренний радиус готовой трубы равен 120 мм, наружный — 127,2 мм, у заготовки внутренний радиус 116,2 мм а наружный остается неизменным. Деформация внутреннего слоя при обжатии Е = 0,031, т.е. 37., что превышает допустимый предел деформирования стЖчьной проволоки.

Для предотвращения разрушения армирующих элементов применяют предлагаемый способ. Тринадцать стальных проволок навивают вокруг алюминиевой

40 проволоки с помощью специального при-. способления одновременно с намоткой алюминиевой проволки на оправКу, 4> Значения углов навивки и число витков навивки m на один оборот оправки приведен в таблице

50 55 58 62 65

Составитель Т. Орлова

Редактор О. Головач Техред Л.Мартяшова Корректор И. Муска

РЧ 7 Р

Заказ 3991/8 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 11

После намотки заготовку подвергаz ют обжатию при давлении 400 кгс/см и температуре 500 С. Внутренних и наружных дефектов (пустот, расслоений, разрывов волокон ) не обнаружено. Готовую трубу нагружают внутренним давлением до раэрушения. Эксперименталь62537 4 ное значение предельной нагрузки хорошо согласуется с расчетным.

По сравнению с известным способом использование предлагаемого позволяет

S снизить трудоемкость намотки заготовки и повысить качество изделия.