Термостойкая матрица для формования изделий из композитных материалов
HEAT-RESISTANT MATRIX FOR MOULDING ARTICLES FROM COMPOSITE MATERIALS

Изобретение относится к матрицам и пуансонам для формования изделий из композитных материалов.
Известны такие матрицы, см., например, пат. № SU 550213, которые изготавливаются из композитного материала и в которых формуются изделия при комнатной температуре. Однако некоторые синтетические смолы имеют лучшую прочность при горячем отверждении.
Задача и технический результат изобретения - повысить механические характеристики изделий из композитных материалов, получаемых в матрицах.
Для этого в матрице реализована технология горячего отверждения (горячей полимеризации связующего).
Подогрев матрицы с формуемым в ней изделием может быть произведен воздухом в термокамере, в частности, автоклавным методом. Однако для более быстрого и равномерного прогрева матрицы, исключающего ее коробление или растрескивание, внутри нее имеется один или несколько слоев электропроводящего материала, подключенного к источнику электричества, причем проводники изгибаются или разветвляются так, чтобы обеспечить примерно одинаковое тепловыделение на единицу объема матрицы, причем для этого применяются проводники с меньшим электрическим сопротивлением (попросту говоря - провода).
Электропроводящим материалом может быть часто применяемый для этого нихром, проволока или сетка из нержавеющей стали, само углеволокно и другие подходящие для этого материалы.
Для более равномерного распределения тепла от внутренних проводников к изделию матрица имеет между электропроводным слоем и рабочей поверхностью слой смеси цемента с медным, или бронзовым, или алюминиевым порошком, или порошком из нержавеющей стали. Желательно, чтобы коэффициент термического расширения электропроводящего слоя и данного теплораспределяющего слоя был близок к коэффициенту термического расширения цемента или бетона (для справки: бетон - 10-14, нихром - 14, медь - 17, бронза - 13-21, алюминий - 2,4, дюралюминий - 23, сталь - 10-17).
Для повышения прочности при ограниченном весе матрица может иметь в направлении меньшего размера ребра жесткости, а в направлении большего размера - ребра жесткости, расположенные на упомянутых ребрах жесткости (то есть с большей строительной высотой). Причем для исключения коробления матрицы электропроводящие элементы могут быть и в ребрах жесткости, особенно во внешних.
Пример: матрица имеет в своем объеме разветвленную сеть нихромовых проводников (нихром наиболее близок по своему коэффициенту термического расширения к бетону), кое-где соединенных простыми проводами (для уменьшения тепловыделения на этом участке). Между этим слоем и рабочей поверхностью имеется слой с медными опилками (медь также близка по термическому расширению к бетону).
Работает матрица так: в нее укладывается заготовка композитного материала, после чего подключается электричество и следует автоклавный процесс, дающий наиболее высокое качество получаемого композитного материала.