УСТАНОВКА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ВАКУУМНОЙ ИНФУЗИИ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к установкам, предназначенным для формования изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии, и может найти применение в аэрокосмической, автомобильной, судостроительной и других отраслях промышленности.
Известна установка для формования изделий из ПКМ методом вакуумной инфузии, которая содержит оснастку в виде размещенной на опорной конструкции формы с формообразующей поверхностью для выкладки преформы из армирующего материала, поверх которой собран технологический пакет, включающий слой жертвенной ткани, сверху которого размещена распределительная сетка с расположенной сверху линией подачи полимерного связующего, которая накрыта двумя слоями вакуумной пленки с возможностью герметичного соединения с формообразующей поверхностью оснастки посредством расположенных по ее периметру герметизирующих жгутов, и вакуумную линию для откачки воздуха из технологического пакета, расположенную по периметру оснастки с внутренней стороны от герметизирующих жгутов и подключенную к вакуум-насосу (RU 2579380 С2, B29C 45/02, 10.04.2016). Данная установка является наиболее близким аналогом предлагаемой установки для формования изделий из ПКМ методом вакуумной инфузии.
Недостатком описанной в патенте RU 2579380 установки является выполнение вакуумной линии в виде приемных трубок, которые используются однократно и усложняют ее конструкции, усложняют сборку технологического пакета и, соответственно, в целом увеличивают себестоимость установки и трудоемкость ее сборки.
Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции установки для формования изделий из ПКМ методом вакуумной инфузии и ее сборки, а также снижение ее себестоимости.
Технический результат достигается посредством установки для формования изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии, содержащей оснастку в виде размещенной на опорной конструкции формы с формообразующей поверхностью для выкладки преформы из армирующего материала, поверх которой собран технологический пакет, включающий слой жертвенной ткани, сверху которого размещена распределительная сетка с расположенной сверху линией подачи полимерного связующего, которая накрыта двумя слоями вакуумной пленки с возможностью герметичного соединения с формообразующей поверхностью оснастки посредством расположенных по ее периметру герметизирующих жгутов, и вакуумную линию для откачки воздуха из технологического пакета, расположенную по периметру оснастки с внутренней стороны от герметизирующих жгутов и подключенную к вакуум-насосу. При этом вакуумная линия выполнена в виде вакуумной канавки, которая сформирована в формообразующей поверхности формы оснастки, и в которую уложена металлическая цепь. Выполнение вакуумной линии в виде вакуумной канавки, которая сформирована в формообразующей поверхности формы оснастки позволит упростить конструкцию установки и, тем самым упростить и ускорить ее сборку. При этом металлическая цепь, уложенная в вакуумную канавку, не позволяет вакуумной пленке затягиваться в вакуумную канавку и препятствовать откачке воздуха из технологического пакета, т.е. создает пространство для равномерной откачки воздуха. Также металлическая цепь выполняет роль так называемого "тормоза" для полимерного связующего. Целью "тормоза" является замедление скорости выведения воздуха из технологического пакета и, соответственно, снижение скорости поступления полимерного связующего в технологический пакет и пропитки преформы из армирующего материала. Снижение скорости будет способствовать более равномерной пропитке и, соответственно, улучшению качества изготавливаемых изделий из ПКМ.
Вышеизложенные особенности и преимущества полезной модели будут понятны из последующего описания предпочтительного примера ее осуществления со ссылками на прилагаемую фигуру, на которой для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:
На фигуре изображена схема установки для формования изделий из ПКМ методом вакуумной инфузии, выполненной в соответствии с настоящей полезной моделью.
Установка для формования изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии содержит оснастку 1 для выкладки преформы 2 из армирующего материала, поверх которой собран технологический пакет 3.
Оснастка выполнена в виде формы 4 с формующей поверхностью 5 для выкладки преформы 2, при этом форма 4 установлена на опорной конструкции 6.
Форма 4 оснастки 1 предпочтительно изготовлена из ПКМ на основе углеродного материала, т.к. с учетом жесткости требований к допускам и деформациям изделий авиационной техники, наиболее приемлемым материалом для оснастки являются сами ПКМ, поскольку обладают свойствами, близкими к свойствам формуемой детали, а также обладают меньшим весом и стоимостью в сравнении с оснастками из металла. В качестве углеродного материала могут быть использованы слои углеродного армирующего волокна, например, в виде ткани или в виде нетканого полотна, или в виде площеной ленты, или в каком-либо другом виде. В качестве связующего, пропитывающего углеродный материал, может быть использовано низковязкое эпоксидное связующее.
По периметру формообразующей поверхности 5 формы 4 оснастки 1 выполнена вакуумная канавка 7, подключенная к вакуум-насосу (на фигуре не показан) и образующая вакуумную линию для откачки воздуха из технологического пакета 3. Вакуумная канавка 7 может быть сформирована одновременно с изготовлением формообразующей поверхности 5 оснастки 1 за счет того, что в мастер-модели по периметру выполнена выпуклая часть, обратная и соответствующая вакуумной канавке 7 оснастки 1. При таком способе изготовления вакуумной канавки 7 не требуется дополнительная операция фрезерования формы 4 оснастки 1. Кроме того, сформованная вакуумная канавка 7 выполняет роль ребра жесткости оснастки 1 и дополнительно обеспечивает исключение искажения ее формы, что является принципиально важным при формовании ответственных деталей из ПКМ с высокими требованиями по точности.
По всей вакуумной канавке 7 проложена металлическая цепь 8, которая создает пространство для равномерной откачки воздуха из технологического пакета 3, т.е. не позволяет вакуумной пленке 12 затягиваться в вакуумную канавку 7 и препятствовать откачке воздуха. Также металлическая цепь 8 выполняет роль так называемого "тормоза" для полимерного связующего. Целью "тормоза" является замедление скорости выведения воздуха из технологического пакета 3 и, соответственно, снижение скорости поступления полимерного связующего в технологический пакет 3 и пропитки преформы 2 из армирующего материала. Снижение скорости будет способствовать более равномерной пропитке и, соответственно, улучшению качества изготавливаемых изделий из ПКМ. Металлическая цепь 8 в вакуумной канавке 7 также позволит снизить трудоемкость работ по чистке формы 4 оснастки 1 от остатков отвержденного полимерного связующего, попадающего в вакуумную канавку 7 в процессе пропитки.
Технологический пакет 3 представляет собой двойной вакуумный пакет, который собирают поверх оснастки 1 с выложенной на формообразующую поверхность ее формы 4 преформой 2, и который состоит из слоя жертвенной ткани 9, сверху которой размещена распределительная сетка 10 с расположенной сверху линией 11 подачи полимерного связующего, которая накрыта двумя слоями 12 вакуумной пленки с возможностью ее герметичного соединения посредством герметизирующих жгутов 13 с формообразующей поверхностью 5 формы 4 оснастки 1 по ее периметру с внешней стороны от вакуумной канавки 7.
Пример выполнения установки для формования изделий из ПКМ.
Описанная выше установка для формования изделий из (ПКМ) 1 может быть изготовлена следующим образом.
Форму 4 оснастки 1 изготавливают с вакуумной канавкой 7, сформированной по периметру ее формообразующей поверхности, посредством мастер-модели, на поверхности которой выполнена выпуклая часть, обратная и соответствующая вакуумной канавке 7 оснастки 1. В вакуумную канавку 7 укладывают металлическую цепь 8. Вакуумная канавка 7 с уложенной в нее металлической цепью 8 образует вакуумную линию, которая подключена к вакуум-насосу (на фигуре не показан) для откачки воздуха из технологического пакета 3. Полученную форму 4 размещают на опорной конструкции б. На формообразующую поверхность 5 формы 4 выкладывают преформу 2 из армирующего материала, поверх которой собирают технологический пакет 3. Для этого сверху формы 4 с выложенной на ней преформой 2 укладывают слой жертвенной ткани 9, сверху размещают распределительную сетку 10 с расположенной сверху линией 11 подачи полимерного связующего. Распределительную сетку 10 с линией 11 подачи полимерного связующего накрывают двумя слоями вакуумной пленки 12, которые герметично соединяют с формообразующей поверхностью 4 оснастки 1 посредством герметизирующих жгутов 13, расположенных по ее периметру с внешней стороны от вакуумной канавки 7.
Таким образом, описанная выше установка для формования изделий из ПКМ методом вакуумной инфузии позволит упростить ее конструкцию и сборку, а также снизить себестоимость за счет того, что установка, содержащая оснастку с вакуумной канавкой, в которую уложена металлическая цепь, может быть использована многократно в отличие от установки, в которой приемные трубки используются однократно.
Описанный выше пример осуществления полезной модели следует во всех аспектах рассматривать лишь как иллюстративный и не обуславливающий никаких ограничений. Следовательно, могут быть использованы другие примеры осуществления настоящей полезной модели и примеры внедрения, которые выходят за пределы описанных здесь существенных признаков.