УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОКОНТУРНОГО ЗАМКНУТОГО ДЛИННОМЕРНОГО АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ, СНАБЖЕННОЕ РАССЕКАТЕЛЯМИ

Область техники.
Полезная модель относится к технологическим процессам, а именно к формованию пластиков и может быть использована для изготовления конструкций из полимерных композиционных материалов и применяется в авиастроении, объектах космической техники, судостроении и автомобилестроении при изготовлении длинномерных многоконтурных деталей, в частности аэродинамических поверхностей летательных аппаратов, для снижения их массы и повышения качества.
Уровень техники.
Известно устройство для изготовления открытого профиля (журнала «Composites technologies at NLR 1994-2004» 2005 г., стр.40, рис.43.) состоящее из двух полуформ с фланцами, создающих замкнутый герметичный объем, в который укладывается наполнитель с последующим впрыском связующего в полость в количестве необходимом для пропитки наполнителя. Впрыск производится под давлением с возможностью вытеснения воздуха и излишков связующего с помощью вакуумной ловушки размещенной на выходе из замкнутой формы.
Недостатком устройства является наличие внутреннего герметичного объема, который полностью заполняется наполнителем и формирует лишь обвод детали. С помощью такого устройства невозможно получить тонкостенный профиль с внутренними ребрами жесткости, так как внутри формы отсутствуют полости для формирования стенок.
Известно также устройство для изготовления детали замкнутой формы представленное в журнале «Composites technologies at NLR 1994-2004» 2005 г., стр.36, на рис.38., заключающееся в том что, в полость формы помещен дорн оставляющий по периметру формы свободное пространство для заполнения наполнителем.
Недостатком данного устройства является наличие незафиксированного относительно стенок формы дорна. В одноканальном изделии при литье под давлением смещение незафиксированного дорна относительно стенок формы минимальное, а при многоканальном изделии это смещение увеличивается на количество дорнов и может привести к образованию зазора с одной стороны формы.
Наиболее близко к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является "Устройство для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля" по патенту РФ №78728, класс В29С 39/10 от 07.08.2008 года. Согласно патенту устройство для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля, содержит разъемную форму, включающую верхнюю часть и нижнюю часть, штуцера для подачи связующего, элементы крепления. Так же устройство снабжено рядом дорнов, выполненных в виде продольных стержней. Дорны зафиксированы с помощью штифтов в форме, и ориентированы вдоль размаха аэродинамического профиля, при этом наружная поверхность дорнов выполнена параллельно поверхности аэродинамического профиля, и отстающей от нее на заданную величину, определяемую требуемой толщиной обшивки, а зазоры между дорнами выполнены из условия заданных толщин стенок. Кроме того устройство для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля снабжено рассекателями, установленными у торцевых стенок формы, выполненными в виде стальных пластин, с прорезями для расположения штифтов дорнов на заданном расстоянии, при этом в одном из рассекателей выполнен канал для подачи и равномерного распределения связующего, сообщающийся со штуцерами.
Недостатком данного устройства является то, что каналы для подачи связующего имеют постоянное сечение и расход связующего из-за большего гидродинамического сопротивления в удаленных от штуцера местах формуемой заготовки меньше чем в зоне заготовки, расположенной под штуцером впрыска. В результате этого центральная часть заготовки пропитывается быстрее ее периферийных зон. Поэтому избыток связующего от уже пропитанной центральной зоны заготовки на выходном штуцере поступает в отходы, а в это время еще продолжается пропитка периферийных зон заготовки. Этот конструктивный недостаток приводит к повышенному расходу связующего и удлинению технологического цикла формования заготовки детали.
Сущность полезной модели.
Задачей настоящей полезной модели является создание такой конструкции устройства для изготовления длинномерных многоканальных деталей, которая позволила бы сократить технологический цикл формования детали и уменьшить расход связующего в процессе их пропитки.
Поставленная задача решается благодаря тому что, устройство для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля содержит разъемную форму, включающую верхнюю часть и нижнюю часть, штуцера для подачи связующего, элементы крепления. А так же устройство содержит ряд дорнов, выполненных в виде продольных стержней, зафиксированных с помощью штифтов в форме, и ориентированных вдоль размаха аэродинамического профиля, при этом зазоры между дорнами выполнены из условия заданных толщин стенок. Кроме того устройство снабжено рассекателями установленными у торцевых стенок формы, выполненными в виде стальных пластин, с прорезями для расположения штифтов дорнов на заданном расстоянии, при этом в одном из рассекателей выполнен канал для подачи распределения связующего, сообщающийся со штуцерами. Отличительной особенностью устройства в том, что рассекатель снабжен дополнительными каналами, образующими систему каналов для равномерной подачи связующего в периферийные зоны.
Такое выполнение устройства позволяет изготавливать сократить технологический цикл изготовления заготовок многоконтурных замкнутых профилей из композиционных материалов и уменьшить технологические потери связующего.
Перечень фигур на чертежах.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых:
На фигуре 1 изображен общий вид устройства для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля снабженного рассекателями;
На фигуре 2 изображен разрез А-А фигуры 1.
На фигуре 3 изображен разрез по центральной линии устройства для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля снабженного рассекателями.
На фигуре 4 изображен общий вид одной из симметричных пластин рассекателя с питающими каналами для подачи связующего в полость прессформы.
Осуществление полезной модели.
Полезная модель представляет собой замкнутую разъемную форму, состоящую (см. фиг.1, 2) из боковых стенок 1 и 2, нижней части 3 и верхней части 4, торцевых стенок 5 и 6, дорнов 7, 8, 9, 10 со штифтами 11, рассекателей 12, 13 (фиг.3) с каналом для впрыска связующего, силиконового уплотнителя 15, 16, 17, 18, 19, 20, направляющих штифтов 21, 22, 23, 24, а также включающую в себя штуцера для впрыска связующего и элементы крепления в виде болтовых соединений 25.
Боковые стенки 1, 2 - фрезерованные стальные детали с ребрами жесткости с внешней стороны.
Нижняя 3 и верхняя 4 части представляют собой цельную стальную плиту с выфрезерованными продольными и поперечными ребрами жесткости с внешней стороны. Внутренняя поверхность дна и крышки выполнены таким образом, что определяют аэродинамический профиль изделия.
Торцевые стенки 5, 6 выполнены в виде стальной пластины.
Форма снабжена рядом дорнов (фиг.2). Дорны 7, 8, 9, 10 выполнены из материала Д16Т в виде продольных стержней, ориентированных вдоль размаха аэродинамического профиля, наружная поверхность которых выполнена параллельно аэродинамической поверхности, и отстающей от нее на заданную величину, определяемую требуемой толщиной обшивки. Зазоры между дорнами выполнены из условия заданных толщин стенок. Дорны также могут быть зафиксированы с помощью штифтов в форме.
Рассекатели 12, 13 (фиг.3) предназначены для подведения потока связующего, пропитывающего преформу, к ее торцу. Рассекатели могут быть использованы для фиксации дорнов относительно полости оснастки с целью предотвращения смещения их внутри формы во время подачи связующего под давлением в форму. Рассекатель выполнен в виде двух пластин, (фиг.4) устанавливаемых внутрь формы со стороны торцевых стенок, на каждой из которых имеются вырезы в виде восьми желобков 25 для размещения в них штифтов 11 фиксации дорнов, а также в одном из рассекателей (13) выполнены дополнительные каналы образующие систему каналов 26 и 27 для питания связующим периферийных зон, сообщенная со штуцерами впрыска. Система каналов для питания связующим периферийных выполнена с удвоенным количеством каналов и снабжена дополнительными отверстиями 29 для поступления связующего в полость прессформы.
Связующее из каналов поступает в полость прессформы через отверстие 28 в центральною зону, а через отверстия 29 в периферийные зоны заготовки детали.
Направляющие штифты 21, 22, 23, 24 предназначены для позиционирования дна 3 и крышки 4 относительно боковых стенок 1, 2.
Боковые стенки, дно, крышка и торцевые стенки изначально фиксируются относительно друг друга герметично направляющими штифтами, а затем закрепляются с помощью болтов 25.
Работа полезной модели осуществляется следующим образом:
Из стенки 1 и нижней части 3 собирается часть формы, образующая угол, в который помещаются дорны 7, 8, 9, 10, с уложенным на их поверхности слоем преформы. Преформа - наполнитель, имеющий форму детали, образующейся после пропитки наполнителя связующим и воздействием на них режимов полимеризации, температуры, давления, времени.
Дорны укладываются с помощью штифтов 11 на рассекатели 12, 13. На нижнюю часть 3 устанавливается стенка 2, затем на стенки 1 и 2 укладывается верхняя часть 4. Форма замыкается торцевыми стенками 5 и 6, и вся форма герметично закрепляется болтами.
Форма устанавливается вертикально на торец со стороны подачи связующего, с целью совмещения направления течения потоков связующего и воздуха, вытесняемого из формы связующим. Через канал связующее подается к торцу преформы.
После сборки устройства с располагаемой внутри него преформы из сухого волокнистого материала, имеющий форму детали, связующее от пропиточной установки через штуцер впрыска попадает в систему распределительных каналов рассекателя.
После попадания в центральную часть системы каналов 26 связующее по системе распределительных каналов 27 поступает к отверстию 28 питающему центральную зону и отверстиям 29, питающим периферийные зоны заготовки детали.
С этого момента начинается пропитка преформы связующим, причем за счет большего количества каналов и отверстий для поступления связующего в периферийные зоны, их пропитка происходит одновременно с пропиткой центральной зоны заготовки детали.
Процесс пропитки преформы заканчивается при прекращении выхода воздуха через прозрачный трубопровод, помещенный в верхний торец формы. Прекращение выхода воздуха определяется по отсутствию воздушных пузырьков в связующем, вытесняемым из формы через прозрачный трубопровод. После чего все каналы запираются, оснастка помещается в термокамеру, проводится термообработка по необходимым температурным режимам.
По окончании термообработки оснастка разбирается и достается готовое изделие.
Использование предлагаемой полезной модели позволит изготавливать длинномерный профиль из ПКМ имеющий многоконтурные стенки.
Технико-экономический эффект заключается в уменьшении технологического цикла пропитки заготовки детали за счет компенсации гидродинамического сопротивления в более протяженных периферийных зонах и уменьшении технологического расхода полимерного связующего.