СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ТКАНОЙ ОБОЛОЧКИ
METHOD OF MANUFACTURING MULTI-LAYER WOVEN SHELL

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к толстостенным цельнотканым оболочкам, предназначенным для использования в качестве армирующих элементов изделий из композиционных материалов.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления многослойной тканой оболочки, включающий наработку ее из уточных нитей и систем основных нитей на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке и съем с указанной оправки; причем при наработке тканой оболочки слои нитей основы и слои нитей утка, чередующиеся между собой и осуществляющие прямоугольное армирование соответственно в направлении образующей и кольцевом направлении оболочки, соединяют между собой перевязочными нитями, осуществляющими прямоугольное армирование по толщине ткани [пат. RU 2130093, 1998 г].
Недостатком способа является то, что после съема с формообразующей оправки тканая оболочка настолько теряет форму, что ее очень трудно - или практически не возможно - вновь натянуть на формообразующую оправку, используемую при проведении операции формования при изготовлении изделий из композиционных материалов. Прежде всего, это касается крупногабаритных и толстостенных тканых оболочек. Следствием этого является невозможность изготовления тканых оболочек в «задел» для хранения на складе до момента возникновения необходимости в них. Необходимость в создании «задела» возникает при большой серии однотипных изделий из КМ, которые требуется изготовить в ограниченные сроки, а круглоткацкая машина в этот период может оказаться занятой.
Задачей изобретения является обеспечение принципиальной возможности изготовления тканых оболочек в «задел» при сохранении возможности придания им требуемой формы при проведении операции формования на их основе изделий из композиционных материалов.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления многослойной тканой оболочки, включающем наработку ее из уточных нитей и систем основных нитей на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке и съем с указанной оправки, и в котором при наработке тканой оболочки слои нитей основы и слои нитей утка, чередующиеся между собой и осуществляющие прямоугольное армирование соответственно в направлении образующей и кольцевом направлении оболочки, соединяют между собой перевязочными нитями, осуществляющими прямоугольное армирование по толщине ткани, в соответствии с заявляемым техническим решением перед съемом наработанной тканой оболочки с формообразующей оправки производят рассредоточенную по наружной поверхности оболочки подрезку наружного слоя утков, после чего тканую оболочку выдерживают на формообразующей оправке в течение не менее суток.
Осуществление перед съемом с формообразующей оправки рассредоточенной по наружной поверхности оболочки подрезки наружного слоя утков создает предпосылки для равномерного снятия механических напряжений в тканой оболочке без существенной потери ее прочностных характеристик.
Выдержка затем тканой оболочки на формообразующей оправке в течение не менее суток приводит к постепенному снижению возникающих в процессе ее наработки механических напряжений. Достигается это за счет того, что при этом происходит ослабление натяжения уточных нитей в каждом из слоев тканой оболочки (этот факт установлен нами экспериментально) и, как следствие, ослабевает их механическое воздействие на нити основы и перевязочные нити, в результате чего существенно облегчается релаксация (перераспределение) напряжений в объеме тканой оболочки.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: возможность обеспечить сохранение нарабатываемой на круглоткацкой машине многослойной тканой оболочкой заданной формы после снятия ее с формообразующей оправки или - по крайней мере - возможность придания оболочке заданной формы без особых затруднений на стадии формования на ее основе изделия из композиционного материала, перед которым тканая оболочка натягивается на формующую оправку.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: обеспечивается принципиальная возможность изготовления нарабатываемых на круглоткацкой машине тканых оболочек в «задел» при сохранении возможности придания им требуемой формы при проведении операции формования на их основе изделий из композиционных материалов.
Способ изготовления многослойной тканой оболочки включает наработку ее из уточных нитей и систем основных нитей на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке. Причем при наработке тканой оболочки слои нитей основы и слои нитей утка, чередующиеся между собой и осуществляющие прямоугольное армирование соответственно в направлении образующей и кольцевом направлении оболочки, соединяют между собой перевязочными нитями, осуществляющими прямоугольное армирование по толщине ткани.
После этого в наработанной тканой оболочке (перед съемом ее с формообразующей оправки) производят рассредоточенную по наружной поверхности оболочки подрезку наружного слоя утков. Затем тканую оболочку выдерживают на формообразующей оправке в течение не менее суток. И только после этого тканую оболочку снимают с формообразующей оправки и отправляют на межоперационное хранение на склад.
Ниже приведены конкретные примеры изготовления многослойных тканых оболочек заявляемым способом.
Пример 1.
В соответствии с ним изготовили многослойную оболочку конической формы со следующими размерами - верхний диаметр ~∅300 мм, нижний диаметр ~∅650 мм, длина оболочки ~1200 мм. Толщина оболочки составила ~24 мм.
При наработке оболочки использовали углеродные нити, а именно: уточные нити УКН/5000 ГОСТ 28008 линейной плотностью 1640 текс, наполнительные нити основы и перевязки УРАЛ-Н22 ТУ BY 400031289.140 - 1200 текс и 205 текс соответственно.
Наработку произвели на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке в соответствии со способом, приведенным в пат. РФ №2130093.
При указанном способе наработки тканой оболочки слои нитей основы и слои нитей утка, чередующиеся между собой и осуществляющие прямоугольное армирование соответственно в направлении образующей и кольцевом направлении оболочки, соединяли между собой перевязочными нитями, осуществляющими прямоугольное армирование по толщине ткани. Прямоугольное армирование возникает в опушке ткани в результате поперечного прижатия нитей основы нитями утка к формообразующей оправке. После наработки тканой оболочки, не снимая ее с формообразующей оправки, произвели рассредоточенную по ее поверхности подрезку утков наружного слоя.
Затем таким образом подготовленную тканую оболочку выдержали на формообразующей оправке в течение суток.
После этого тканую оболочку сняли с формообразующей оправки. В результате внешнего осмотра установили, что тканая оболочка сохранила приданную ей форму. После семисуточного хранения ее на межоперационном складе тканую оболочку использовали для изготовления на ее основе углепластиковой заготовки. С этой целью ее пропитали полимерным связующим и натянули на формообразующую оправку без каких-либо существенных усилий до ее полного прилегания к оправке.
Пример 2.
Изготовили многослойную оболочку конической формы со следующими размерами - верхний диаметр ~∅600 мм, нижний диаметр ~∅700 мм, длина оболочки ~500 мм. Толщина оболочки составила ~19 мм. Ее изготовление произвели аналогично примеру 1.
После съема с формообразующей оправки тканая оболочка сохранила свою форму.
После месячного хранения на межоперационном складе тканую оболочку использовали для изготовления на ее основе заготовки из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ). Для этого тканую оболочку без особых усилий натянули на графитовую формообразующую оправку. Затем тканую заготовку, расположенную на формообразующей оправке, насытили пироуглеродом.
После снятия заготовки из УУКМ с формообразующей оправки установили, что ее внутренняя поверхность полностью соответствует наружному профилю графитовой формообразующей оправки.