Оправка для изготовления оболочек из композиционного материала

Полезная модель относится к технологии изготовления деталей из композиционных материалов, а именно, оболочек вращения для силовых конструкций.
При изготовлении оболочек из композиционных материалов осуществляют кольцевую намотку предварительно пропитанной связующим ленты материала на оправку.
После чего производят отверждение пропитанного связующим пакета материала в гидроклаве с охватывающей оправку эластичной диафрагмой, через которую на пакет материала передается давление и температура рабочей среды в гидроклаве.
Известны оправки для изготовления оболочек, содержащие формообразующую часть, выполненную в виде полого усеченного конуса или цилиндра (см., например, И.М. Буланов, В.В. Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998 г. - стр. 197-198, 449, 452).
Данные оправки позволяют получить требуемую геометрию внутренней конфигурации изготавливаемой тонкостенной оболочки конической или цилиндрической формы, обладают достаточной прочностью, легко удаляются после отверждения оболочки, являются оправками многоразового использования.
Однако конструкция этих оправок не предназначена для одновременного изготовления нескольких оболочек на одной оправке.
Известна также оправка для изготовления оболочек из композиционного материала, содержащая формообразующую часть, снабженную основанием и крышкой (см. патент РФ №2445207), являющаяся наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели.
Применение данной оправки позволяет обеспечить требуемое качество изготовления оболочек из композиционного материала.
Однако конструкция этой оправки, также как и другие известные конструкции оправок, не предназначена для изготовления нескольких оболочек на одной оправке.
Если нужно изготовить несколько оболочек, то изготовленная с применением данной оправки единая оболочка должна разрезаться на части требуемой длины, что связано с дополнительным объемом механической обработки и требует применения специального инструмента и дополнительной оснастки.
Кроме того, конструкция этой оправки достаточно сложная и ее изготовление является металлоемким и трудоемким технологическим процессом.
Формообразующая часть известной оправки монолитная, что при ремонте или замене требует значительных материальных затрат.
Таким образом, несмотря на большое разнообразие известных оправок для изготовления оболочек из композиционного материала, при осуществлении технологических процессов периодически возникает потребность в разработке новых конструкций оправок.
При разработке полезной модели решалась техническая проблема по расширению арсенала конструкций оправок, использующихся при изготовлении оболочек из композиционного материала.
Технический результат заключается в обеспечении получения новой оправки со съемными формообразующими частями, лишенной недостатков известных конструкций и позволяющей изготавливать на одной оправке одновременно ряд оболочек, а также обладающей малой массой, простой конструкцией и не требующей больших затрат при ее изготовлении.
Технический результат достигается тем, что в оправке для изготовления оболочек из композиционного материала, содержащей формообразующую часть, снабженную основанием и крышкой, формообразующая часть выполнена в виде ряда нанизанных на полый цилиндрический стакан обечаек, расположенных между охватывающими полый цилиндрический стакан дисками, выступающими за наружную поверхность обечаек с образованием кольцевых перегородок, разделяющих изготавливаемые оболочки из композиционного материала.
Оправка для изготовления оболочек из композиционного материала может быть снабжена установленным на основании оправки съемным отжимным кольцом, взаимодействующим с торцом нижней обечайки.
Выполнение формообразующей части в виде ряда нанизанных на полый цилиндрический стакан обечаек, расположенных между охватывающими полый цилиндрический стакан дисками, позволяет изготовить ряд оболочек требуемой длины на одной оправке, исключив при этом необходимость разрезки, что целесообразно, например, при изготовлении образцов для проведения испытаний на разрушение.
Конструкция оправки позволяет обеспечить отверждение ряда оболочек на одной оправке за один технологический прием в одном гидроклаве или печи.
Наличие съемного отжимного кольца, взаимодействующего с торцом нижней обечайки, позволяет облегчить съем с оправки изготовленной оболочки из композиционного материала.
На фиг. приведена схема оправки в сборе.
Оправка для изготовления оболочек из композиционного материала выполнена в виде формообразующей части, снабженной основанием 1 и крышкой 2.
Формообразующая часть содержит ряд обечаек 3, нанизанных на полый цилиндрический стакан 4.
Обечайки 3 расположены между дисками 5, охватывающими полый цилиндрический стакан 4.
Диски 5 выступают за наружную поверхность обечаек 3 с образованием кольцевых перегородок, разделяющих изготавливаемые оболочки 6 из композиционного материала.
На основании 2 оправки установлено съемное отжимное кольцо 7, взаимодействующее с торцом нижней обечайки 3.
При подготовке оправки к работе устанавливают полый цилиндрический стакан 4 на основание 1 и скрепляют стакан 4 с основанием 1.
Устанавливают на основание 1 оправки съемное отжимное кольцо 7.
Нанизывают на полый цилиндрический стакан 4 нижнюю обечайку 3, устанавливают первый диск 5, нанизывают на стакан 4 среднюю обечайку 3, устанавливают второй диск 5, затем нанизывают на стакан 4 верхнюю обечайку 3.
После чего устанавливают крышку 2 на полый цилиндрический стакан 4 и скрепляют крышку 2 со стаканом 4.
Подготовленную таким образом оправку устанавливают в намоточный станок и осуществляют, поочередно, на обечайки 3 кольцевую намотку предварительно пропитанной связующим ленты композиционного материала.
После намотки производят отверждение композиционного материала на оправке в гидроклаве с охватывающей оправку эластичной диафрагмой.
При этом равномерное прилегание эластичной диафрагмы по всей поверхности композиционного материала под действием давления рабочей среды в гидроклаве обеспечивается созданием вакуума с внутренней поверхности эластичной диафрагмы.
После отверждения разбирают оправку, при этом снимают крышку 2 с полого цилиндрического стакана 4
Воздействуют на съемное отжимное кольцо 7, вворачивая технологические винты до упора в основание (на фиг. не показано), при этом кольцо 7 взаимодействует с торцом нижней обечайки 3, которая перемещается вверх по стакану 4, что существенно облегчает и упрощает съем обечаек 3 с намотанными оболочками из композиционного материала с полого цилиндрического стакана 4.
Практическое применение полезной модели подтвердило высокую надежность работы оправки для изготовления кольцевых оболочек из композиционного материала.