Способ механической обработки оболочек из армированных полимерных материалов

Способ механической обработки оболочек из армированных полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< 979132

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29. 04. 81 (2! ) 3284196/23-05 с присоединением заявки № (26) ПриоритетОпубликовано 07. 12. 82. Бюллетень № 45

Дата опубликования описания 07. 12. 82 (53)M. Кд.

В 29 С 17/08

Экуаеретюпвй конетет

СССР ю делан нзобретеннй и открытнй (53) УДК 678. 059..3(088.8) "Э. Ф. Шевченко, В. Н. Шалыгин, Е. К. Лайкий! и Г. В. Алексеев е

Ф (72) Авторы изобретения

Ь „:.

Воронежский политехнический институт и РоссошанО ий--, электроаппаратный завод (7!) Заявители (S4) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОБОЛОЧЕК

ИЗ АРМИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области технологии переработкй армированных полимерных материалов и может быть использовано при механической т обработке оболочек из стекло-, 6opo« и углепластиков.

Известен способ механической обработки армированных полимерных материалов (1).

Указанныи способ не обеспечивает получения точных размеров при обработке деталей типа оболочек. Причиной этого являются погрешности, возникающие как в результате механической обработки, под влиянием температурных изменений,так и в результате действия остаточных внутренних напряжений .в материале дета" лей после механической обработки и снятия слоев материала.

Наиболее близким к изобретению из известных является способ механической обработки оболочек из армированных полимерных материалов, 2 включающий точение и термообработ- ку (2).

Этот способ несколько улучшает точностные характеристики обрабатываемых деталей за счет частичного снятия одновременно с изготовлением изделий остаточных внутренних напряжений. Полностью устранить влияние

1о .внутренних напряжений этот способ не позволяет. Это обусловлено тем, что остаточные напряжения, возникающие при температурах отверждения, .значительно превышающих температуру промежуточной термообработки, релак; сировать окончательно не могут. А чистовая обработка не только не может устранить вызываемые ими погреш- . ности размеров, но усугубляет их ю своими температурными изменениями в процессе контакта режущего инструмента с материалом.

Целью изобретения является повышение точности механической обработ3 9791 ки оболочек из армированных полимер" ных материалов.

Достигается поставленная цель тем, что в способе механической обработки оболочек из армированных полимерных материалов, включающем точение и термообработку, оболочку предварительно напрягают. путем создания внутреннего давления, а затем точат и термообрабатывают. Кроме 1в того, оболочку напрягают до уровня предела упругих деформаций. При этом термообработку проводят при температуре стеклования связующего. При резании армированных полимеров в .резу- s льтате меньшего, чем у металлов, модуля упругости ухудшаются условия контактирования режущего клина с обрабатываемым изделием, возникают значительные силы упругого последейст- 26 вия. Нагружение оболочки до уровня .предела упругих деформаций значи.тельно повышает жесткость системы !

СПИД во время обработки. В соответст,вии с этим обеспечиваются условия более надежного контактирования зад:них поверхностей прикромочных участков режущего клина. За счет этого на первоначальном этапе блокируется действие остаточных внутренних на- 36 пряжений и, хотя в процессе снятия слоев материала они перераспределяются, форма и размеры оболочек остаются в строго заданных пределах.

Вторая особ внность механической обработки армированных полимерных материалов, обуславливающая наличие высокой температуры, приводит и образованию поверхностного слоя, физико-механические хаоактеристики ко» торого значительно отличаются от ха" рактеристик исходного материала, так как этот слой в процессе обработки подвергается термомеханической деструкции. Нагружение оболочки в процессе точения создает напряжения, по знаку противоположные напряжениям механической обработки. В результате суммирования этих силовых факторов значительно ослабляется вклад механической составляющей термомеханической деструкции. А поскольку и термообработка производится в напряженном состоянии, то на завершающей стадии при температуре стеклования связующего оставшиеся остаточные напряжения уравновешиваются за счет образования, дополнительных, не32 ф сформировавшихся в процессе отверждет ния, межмолекулярных связей и геометрия обрабатываемой де али ояончатель" но фиксируется.

Пример. Экспериментально- пред> лагаемый способ апробирован при ме ханической обработке цилиндрических оболочек, внутренним диаметром 150 мм и толщиной стенки 3 мм, изготовленных продольно-поперечной намоткой нити NÃ 1Я из стекла ВМ-1 на эпоксидном связующем ЭДТ-10 состава, вес.ч:

Смола КДА(ТУ 6-051380-70 ) 100

Отвердитель ТЭАТ (ИРТУ 6-09-2865-66) 10 и углепластиковых оболочек, внутренним диаметром 143 мм и толщиной стенки 5 мм, изготовленных методом намотки на трехвалковом станке из угольной ткани КИУ и эпоксийенольного связующего ЭФБ-3 состава, вес.ч.

Смола ЭД-20 67

Бакелитовый лак

ЛБС-1 30

Клей Бф-4 3

Материал режущей части инструмента выбирается из условия, при котором твердость режущей части инструмента при температурах, имеющих место в зоне резания должна быть. в 1,5-2 раза выше твердости обрабатываемого материала. Так как. элементо л, определяющим прочность армированных полимеров является его арматура, то и твердость режущей части инструмента должна быть в 1,5-2 раза выше твердости стекол, используемых для выработки армирующих волокон.

Режущая часть инструмента была изготовлена из сплава группы ВК, режимы обработки: Ч = 120 м/мин, S =

0,2 мм/об., t=0,5 мм. Измерения диаметра готовых деталей производилось в шести плоскостях смещенных друг относительно друга на 30 через 48 ч термостатирования при комнатной температуре после окончания термообработки для экспериментальных образцов и по истечении такого же времени после чистовой обработки для образцов, изготовленных по способу-прототипу, то есть с промежуточной между черно" вой и чистовой обработками термообработкой при 50ОС. Для характеристики степени соответствия действительных размеров обработанных деталей

S 979132 6 номиналу вычисляли величину относи- тоне в течение 4 ч при комнатной темтельной погревности пературе. Измерялась она потерей д-D прочности в процентах.

"1

И

Для определения влагопоглощения где 0 — действительный размер, мм; з образцы выдерживались в течение 24 ч

0 . " номинальный размер, мм. в емкости с дистиллированной водой.

Дпя нагружения оболочек, напри- Увеличение массы образца по отноще1 мер, гидростатически в процессе об- нию к первоначальной величине приработки использовались фланцевые нималось за значение влагопоглощеразжимные цанговые оправки по ГОСТ 1в ния.

19868-74 с гидравлическим приводом. йанные,полученные для стеклопласПовышение равномерности деформации тиковых оболочек и оболочек из углеэаготовки при закреплении такой оп-. пластика приведены соответственно в. равки достигается увеличением пло- табл. 1 и 2. щади контакта ее с заготовкой за 1> Результаты, полученные при экспесчет выполнения в цангах встречных риментальных исследованиях свидетель- . разреэов. ствуют о том, что предложенный спо"

Помимо контроля геометрических соб механической обработки оболочек размеров определялась прочность ма- иэ армированных полимерных материатериала оболочек и его модуль упру- 20 лов позволяет значительно повысить гости при растяжении в окружном на- точность обработки за счет снижения правлении, а также его химическая отклонений готовых деталей от номи.стойкость и влагопоглощение . Иехани- нальной формы. При изготовлении тон ческие характеристики определялись костенных оболочек. увеличение точпри испытании колец растяжением З ности происходит более, чем в 2 раза, двух полудисков. При этом почти на 103 увеличивается

Химическая стойкость материала предел прочности при растяжении, сниобработанных оболочек оценивалась жается влагопоглощение и остальные по изменению предела прочности при . характеоистики остаются практически растяжении после набухания их в аце- 30 без изменения.

Таблица1

Результаты- экспеоимента для стеклопластиковых оболочек

Режим,.мехобработки

Влагопоглощение

ЬФи Ф3

Химическая стойкост ь

Относительное отклонение размеров фо

Модуль упругости при растяжении

Е, ИПа

Предел прочности при растяжении 6В, МПа

Величина

Температу" ра.термообработки

Т,ОС

Жете Ж

P окружных напряжений 6 МПа

27900 0,52

0,27

10,9

530,0

0,26

30000 0,48 10,7

28000 0,62 10,8

540,0

130

0,25

180

532,0

528,0

0,26

27500 0,28 10,8

30900 0,20 10,6

589,0

0,20

160

550,0 30400 0,36 10,6

180

0,23

0,28

27300 0 34

520,0

8

Продолжение табл. 1

Режим мехобработки

Модуль упругости при растяжении

Е, МПа

Хймичес- Влагопоглощекая стой- ние у>/щ,i

Темперакость, ьб (у t O

10,8

0,21

31000 0,25

30500 0,45

592, О

0,26

564,0

180

10 7

0,44

51o,о 27ооо о,58

532,0 28000 0,46

525 О 27500 0,67

11,3

0,30

10.9

220

0,42

180

11,2

Контрольные об" разцы

0,26

540,0

30000 0,50

Таблица 2

Результаты эксперимента для углепластиковых оболочек

Режим мехобработки

Относительное отклонение размеров К, 3

Влагопоглощение ум щ,3

217 0 41500

228,0 41800

9,1

0,72

68,0

0,64

8,8- =220,0 41800

160

0.76 а,o80

0,078

190,0 41500

252,0 43200

0,48

0,35

80,0

210, о 41200

o,54

160

0,079

9,0

228,0 42200

248,0 43000

236,0 42300 г15,о 41поо

О, 080

0,076

9 0

0 52

92,0

0 39

9 3

8,9

160

0,60

О 078

8,7 о,084

Величина окружных напряжений Got

МПа

Величина окружных напряжений 3о, МПа тура термообработки Т, Ос

Температура термообработки

Т oC

Предел прочности при растяжении С р, МПа

Предал прочности при рас тяжении

Qg, МПд

Модуль упру" гости при растяжении

Е, МПа

Относи" тельное отклонение размеров

Д о

Химичес" . кая стойкость, МЬ g бе о,882

0,080

0,080

979132

Продолжение табл. 2

Режим мехобработки

Влагопоглощение, ьв/и, Химичес" кая стойкость, Относительное отклонение размеров Д, Ф

Температура термообработки

Т, о С

Величина окружных напряжений Qol

ИПа б. (- ф

104,0

230,0 42000

0,62

0,083

9,0

160

228,0 41900

0,78

0,082

Контрольные образцы

0,080

230,0 42000

0,66

9,0

Формула изобретения

1. Способ механической обработки оболочек из армированных полимерных 2з материалов, включающий точение и термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения точности механической обработки, оболочку иэ армированных полимерных материалов эв предварительно напрягают путем создания внутреннего давления, а затеи точат и термообрабатывают.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ашийся тем, что оболочку напряСоставитель Е. Михайлова

Редактор Н. Коляда Техред И.Тепер Корректор И.Демчик

Заказ 9496/21 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Предел прочности при растяжении

Q>, МПа

Иодуль упругости при растяжении

Е, ИПа

1 гают до уровня предела упругих деФормаций.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что термообработку проводят при температуре стеклования связующего.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP и 793781, кл. В 29 С 17/ 0, 1979..

2. Шалун Г. Б., Сурженко Е.И. Слоистые пластики:, Л., "Химия", 1978, с. 172-173.