СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ОСТЕКЛЕНИЯ
METHOD OF MAKING GLAZING COMPONENTS

Предлагаемое изобретение относится к технике переработки листовых заготовок из прозрачных термопластов, а именно к способам формования изделий из органического стекла, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения, в частности для получения деталей остекления самолетов и других транспортных средств.
Известен способ изготовления изделий из листа термопласта, согласно которому в камере нагревают заготовку вместе с герметично установленной на заготовке контурной рамой до температуры выше температуры начала размягчения, в частности до температуры высокоэластического состояния термопласта, и деформирование заготовки путем создания перепада давления газа по разным сторонам заготовки (пневмоформование) (см. а.с. СССР №1808720 опубл. 15.04.93 г.). Пневмоформование не предполагает контакта нагретой выше температуры начала размягчения детали с какой-либо формовочной поверхностью, что обеспечивает отсутствие оптических дефектов вне мест крепления. Недостатком данного способа является невозможность формования деталей двойной кривизны.
Известен также способ изготовления деталей остекления, включающий нагревание листовой заготовки и изгиб заготовки до одинарной кривизны, защемление гнутой заготовки в контурные рамы, нагревание в камере (термостате) до температуры выше температуры начала размягчения (температуры стеклования) и придание заготовке заданной кривизны методом пневмоформования (М.М.Гудимов, Б.В.Перов. Органическое стекло. М., Химия, 1981, с.155, 159-160). Недостатком способа являются низкие оптические свойства деталей вблизи мест заделки деталей в каркас.
Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления деталей остекления, включающий нагревание листовой заготовки и изгиб заготовки до одинарной кривизны, защемление гнутой заготовки в контурные рамы, нагревание в термостате до температуры выше температуры начала размягчения и придание заготовке заданной кривизны методом пневмоформования с последующим подформовыванием кромок заготовки по местам заделки в каркас при температуре ниже температуры начала размягчения (Производственная инструкция ПИ 1.2.315-89 Изготовление деталей остекления из органических стекол. ВИАМ, 1990, с.30-33). Это обеспечивает более высокие оптические и аэродинамические качества деталей.
Недостаток способа - невозможность изготовления деталей остекления с регламентированным местным утонением в купольной части в зоне установки системы разрушения фонаря, а также недостаточно высокие оптические свойства деталей вблизи мест заделки деталей в каркас. Указанные недостатки ограничивают возможность применения данного способа.
Предлагаемым изобретением решается задача изготовления деталей остекления типа фонарей самолетов с утонением в купольной части при высоком качестве изделий по оптическим и геометрическим показателям.
Для достижения этого технического результата предлагается способ изготовления деталей остекления двойной кривизны, включающий нагревание листовой заготовки и изгиб заготовки до одинарной кривизны, защемление гнутой заготовки в контурные рамы, нагревание в термостате до температуры размягчения и придание заготовке сложной кривизны методом пневмоформования с последующим подформовыванием кромок по местам заделки в каркас при температуре ниже температуры размягчения, отличающийся тем, что перед пневмоформованием производят дополнительный локальный нагрев заготовки в области необходимого утонения до температуры на 10±5°С больше, чем температура в термостате.
Предлагается также при защемлении заготовки одинарной кривизны в контурные рамы перед пневмоформованием дополнительно изгибать прямые края заготовки. Подформовывание кромок по местам заделки в каркас предлагается проводить на модели внутренней поверхности остекления и совмещать с отжигом деталей, при этом возможно вакуумирование полости между заготовкой и моделью внутренней поверхности остекления.
Отличительные признаки заявляемого технического решения:
- перед пневмоформованием производят дополнительный локальный нагрев заготовки в области необходимого утонения до температуры на 10±5°С больше, чем температура в термостате;
- при защемлении заготовки одинарной кривизны в контурные рамы перед пневмоформованием дополнительно производят изгиб прямых краев заготовки;
- подформовывание кромок по местам заделки в каркас проводят на модели внутренней поверхности остекления и совмещают с отжигом деталей;
- при подформовывании кромок производят вакуумирование полости между заготовкой и моделью внутренней поверхности остекления.
Указанные отличительные признаки в известных технических решениях не обнаружены. Более того, в соответствии с производственной инструкцией (ПИ 1.2.315-89 Изготовление деталей остекления из органических стекол. - ВИАМ, 1990, (с.11, 24 и др.)) перепад температур по полю заготовки независимо от способа нагрева не должен превышать ±3°С.
Приведенный в отличительных признаках диапазон температур локального нагрева заготовки в области необходимого утонения 10±5°С относительно температуры термостата, т.е. относительно температуры заготовки вне области необходимого утонения, позволяет достичь необходимого утонения в купольной части. Это объясняется тем, что в диапазоне температур размягчения органического стекла, т.е. от начала размягчения до перехода в высокоэластичное состояние, степень деформации при одной и той же нагрузке сильно зависит от температуры, поэтому локальный нагрев приводит к утонению детали в области нагрева в процессе пневмоформования. Температура локального нагрева заготовки относительно температуры термостата определяется в процессе опытных работ из диапазона 5…15°С. Дополнительный локальный нагрев заготовки на температуру менее 5°С, чем температура в термостате, не приводит к заметному утонению заготовки в купольной части, а нагрев на температуру выше 15°С не имеет смысла, так как при таком перегреве органическое стекло переходит в высокоэластичное состояние, где степень деформации не зависит от температуры.
Изгиб прямых краев заготовки одинарной кривизны при защемлении в контурные рамы перед пневмоформованием позволяет после пневмоформования получить заготовку детали двойной кривизны, форма которой наиболее близка к заданной, а подформовывание кромок детали по местам заделки в каркас на модели внутренней поверхности остекления и одновременный отжиг детали позволяют получить детали высокого качества.
Пример. Необходимо изготовить деталь остекления фонаря самолета из листового органического стекла марки СО-120А толщиной 10 мм с регламентированным местным утонением в купольной части (в зоне установки системы разрушения фонаря). Боковые поверхности фонаря имеют близкую к плоской форму.
На первом этапе осуществляют изгиб заготовки для получения полуцилиндра радиусом 450 мм любым известным методом. Например, нагревают листовую заготовку в термостате до 130°С и изгибают до заданной одинарной кривизны поверхности.
Полученную заготовку одинарной кривизны защемляют в контурные рамы и помещают в термостат с температурой 130°С. Прогрев заготовки контролируется с помощью термопар, встроенных в образцы из органического стекла, которые в свою очередь с помощью липкой ленты крепятся на поверхности заготовки. После прогрева заготовки до данной температуры производится дополнительный нагрев в области необходимого утонения на 7…8°С выше, чем температура в термостате. Локальный дополнительный нагрев заготовки целесообразно проводить с помощью инфракрасных ламп. После прогрева заготовки в местах необходимого утонения до 137…138°С производится пневмоформирование.
Для того чтобы получить после пневмоформирования форму детали, близкую к заданной, целесообразно при защемлении заготовки одинарной кривизны в контурные рамы дополнительно производить изгиб прямых краев заготовки. Это позволяет корректировать степень кривизны поверхностей после пневмоформирования вдоль прямых краев заготовки. Например, если боковые поверхности деталей остекления имеют практически плоскую поверхность, то для компенсации раздувания при пневмоформовании при защемлении заготовки в контурные рамы необходимо изогнуть прямые края заготовки в сторону, противоположную раздуванию.
Подформовывание кромок по местам заделки в каркас проводят на модели внутренней поверхности остекления. Для этого заготовку детали вместе с моделью поверхности нагревают в термостате до 100°С и постепенно поджимают к поверхностям, имитирующим каркас фонаря. После достижения совпадения обводов заготовки и каркаса фонаря выдерживают при данной температуре в течение 1 часа, затем понижают температуру до 90°С и дополнительно выдерживают при этой температуре 6 часов. При данных температурах модель поверхности не оставляет следов на органическом стекле, а наличие модели поверхности позволяет исключить оптические искажения вблизи мест заделки детали в каркас из-за усадки органического стекла. Для устранения какого-либо неприлегания к поверхности модели возможно вакуумирование полости между заготовкой и моделью внутренней поверхности остекления.
В результате получена сложнопрофильная деталь остекления фонаря самолета длиной 1300 мм, шириной 890 мм и высотой 900 мм с утонением в купольной части до 6 мм и плавным увеличением толщины остекления к местам заделки в каркас до 7,5 мм. Деталь отличает высокое соответствие геометрическим показателям и высокие оптические свойства, в том числе отсутствие искажений вблизи мест заделки детали в каркас.
Применение данного способа позволяет получать детали остекления двойной кривизны с регламентированным утонением детали в купольной части. При этом детали получают методом пневмоформования, что обеспечивает высокие оптические свойства остекления при минимальных затратах на технологическую оснастку.