СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ФОРМООБРАЗУЮЩЕЙ ОПРАВКИ
METHOD OF SHAPING MANDREL PREPARATION FOR OPERATION

Изобретение относится к технологии изготовления деталей из композиционных материалов (КМ), а именно оболочек для силовых конструкций, преимущественно деталей сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ).
При изготовлении деталей из КМ наматывают ленту пропитанного связующим исходного материала, например углеродной ткани, на формообразующую оправку, проводят отверждение под воздействием температуры и давления, охлаждают и снимают полученную заготовку с оправки.
Тщательная подготовка формообразующей оправки к работе является одним из основных этапов цикла изготовления деталей из КМ.
При этом перед намоткой ленты исходного материала на рабочую поверхность формообразующей оправки (поверхность, контактирующую при изготовлении деталей из КМ с исходным материалом) наносят антиадгезионное покрытие во избежание сильного прилипания отвержденной заготовки к формообразующей оправке.
Антиадгезионное покрытие наносят после обезжиривания поверхности формообразующей оправки.
Известен способ подготовки к работе формообразующей оправки, предназначенной для изготовления изделий из композиционных материалов, включающий обезжиривание поверхности формообразующей оправки и нанесение на нее антиадгезионного покрытия (И.М.Буланов, В.В.Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998 г., стр.132, 133, 142) - прототип.
В известном способе для нанесения на поверхность формообразующей оправки могут применяться различные типы антиадгезионных покрытий, выбираемые в зависимости от типа материала, из которого изготовлена формообразующая оправка, типа связующего, применяемого для пропитки КМ, и других факторов.
Известный способ применяется при изготовлении целого ряда изделий из КМ.
Однако известный способ не обеспечивает приемлемого для изготовления особо ответственных деталей РДТТ из КМ качества поверхности формообразующей оправки, что связано с недостаточной прочностью наносимого на нее антиадгезионного покрытия.
Повышенные требования по прочности антиадгезионного покрытия обусловлены необходимостью при изготовлении из КМ деталей сопловых блоков РДТТ использования связующего горячего отверждения для пропитки исходного материала и проведением отверждения под воздействием высоких температуры и давления.
Разрушение антиадгезионного покрытия в процессе изготовления деталей из КМ приводит к попаданию связующего на поверхность формообразующей оправки, что усложняет процесс снятия отвержденной заготовки из-за прилипания ее к формообразующей оправке.
Таким образом, применение известного способа не позволяет получить требуемое качество поверхности формообразующей оправки при обеспечении оптимального соотношения сложности, трудоемкости и стоимости проведения работ при изготовлении из КМ деталей РДТТ.
Технической задачей данного изобретения является получение требуемого качества поверхности формообразующей оправки за счет создания прочного антиадгезионного покрытия при обеспечении оптимального соотношения сложности, трудоемкости и стоимости проведения работ при изготовлении из КМ деталей РДТТ.
Технический результат достигается тем, что в способе подготовки к работе формообразующей оправки, предназначенной для изготовления изделий из композиционных материалов, включающем обезжиривание поверхности формообразующей оправки и нанесение на нее антиадгезионного покрытия, растворяют в бензине кремнийорганическую смазку в количестве 5 объемных процентов от общего объема раствора, перемешивают до получения однородного раствора, полученный раствор наносят на поверхность формообразующей оправки после ее обезжиривания, выдерживают на воздухе не менее 30 минут, помещают формообразующую оправку в тепловую печь, производят нагрев до температуры 180-200°С и выдерживают в печи при этой температуре в течение 2-3 часов.
Растворение кремнийорганической смазки в бензине позволяет получить оптимальный раствор с точки зрения создания на рабочей поверхности формообразующей оправки наилучшего антиадгезионного покрытия, исключающего попадание связующего на поверхность формообразующей оправки и обеспечивающего легкое снятие отвержденной заготовки из КМ.
При этом эмпирически установлено, что монолитная структура антиадгезионного покрытия достигается при применении раствора, в котором содержание кремнийорганической смазки (типа К-21) составляет 5 объемных процентов от общего объема раствора.
Обезжиривание поверхности и выдержка в течение не менее 30 минут позволяют наилучшим образом подготовить поверхность формообразующей оправки для обеспечения равномерного нанесения раствора.
Нагрев до температуры 180-200°С и выдержка при этой температуре в течение 2-3 часов позволяют создать прочное антиадгезионное покрытие на поверхности формообразующей оправки при условии обеспечения при этом равномерного температурного воздействия в тепловой печи.
Разработанная последовательность операций позволяет создать антиадгезионное покрытие (защитную пленку) на поверхности, сохраняющееся при многократном использовании формообразующей оправки, что подтверждено расчетно-экспериментальным путем.
На чертеже показана формообразующая оправка, подготовленная к работе.
Способ подготовки к работе формообразующей оправки, предназначенной для изготовления изделий из композиционных материалов, заключается в следующем.
Осматривают стальную формообразующую оправку на предмет наличия на ее поверхностях каких-либо повреждений. Очищают поверхности от грязи и пыли.
Протирают рабочую поверхность 1 формообразующей оправки тканью, смоченной в бензине. Сливают кремнийорганическую смазку (типа К-21) в количестве 5 объемных процентов и бензин в количестве 95 объемных процентов в металлическую емкость.
Тщательно перемешивают до образования однородного раствора. Раствор хранят в герметичной таре не более 24 часов. При подготовке формообразующей оправки к работе наносят раствор на просушенную и обезжиренную рабочую поверхность 1.
Слой раствора должен быть равномерно распределен по рабочей поверхности 1 формообразующей оправки. Выдерживают формообразующую оправку на воздухе не менее 30 минут.
Помещают формообразующую оправку с нанесенным раствором в тепловую печь. Производят нагрев до температуры 180-200°С и выдерживают в печи при этой температуре в течение 2-3 часов. Охлаждают формообразующую оправку до температуры 40°С и вынимают формообразующую оправку с полученным антиадгезионным покрытием 2 из тепловой печи.
Закрывают формообразующую оправку непрозрачным чехлом и хранят подготовленную к работе формообразующую оправку до начала процесса изготовления изделий из КМ.
При изготовлении изделий из КМ наматывают на формообразующую оправку с нанесенным антиадгезионным покрытием ленту углеродной ткани УРАЛ-Т-22, предварительно пропитанную связующим, марки ФН, помещают формообразующую оправку в автоклав, где проводят отверждение под воздействием повышенных температуры и давления.
После выдержки и охлаждения извлекают формообразующую оправку с полученной заготовкой из автоклава. Затем заготовку снимают с формообразующей оправки без значительных усилий, что позволяет исключить возможность повреждения внутренней поверхности заготовки.
Подготовленную по предлагаемому способу формообразующую оправку можно использовать многократно без дополнительного нанесения антиадгезионного покрытия.
Предлагаемый способ позволяет получить требуемое качество поверхности формообразующей оправки при обеспечении оптимального соотношения сложности, трудоемкости и стоимости проведения работ при изготовлении из КМ деталей РДТТ.
Практическое применение изобретения подтвердило высокую технологичность предлагаемого способа подготовки к работе формообразующей оправки, предназначенной для изготовления изделий из композиционных материалов.