Изготовление стержней и каркасов
При производстве на основе параллелепипеда любой модели жесткие стержни предпочтительнее гибкой пряжи. Стержни получают методом осаждения пироуглерода из газовой фазы или пултрузией, используя ориентированные волокна, пропи-
267
3.4. Технология изготовления конструкций из УУКМ
тайные (в случае пултрузии) термореактивными или термопластичными смолами.
При получении стержней методом пултрузии пропиткой 15...20%-ным водным раствором поливинилового спирта ЛВС 16/1 волокнистый наполнитель сматывается с бобин (рис. 3.18), смачивается раствором в пропиточной ванночке, протягивается через отверстие определенной формы (фильеру); при этом отжимается излишек связующего, происходит уплотнение наполнителя и его формование по заданному профилю. Сформировавшийся профиль поступает в камеру, где он подвергается сушке при температуре 380...390 К, дополнительно уплотняется промежуточной фильерой, проходит термообработку в камере при температуре 450...550 К и окончательно уплотняется фильерой на выходе из камеры. Движение формуемого стержня осуществляется с помощью обрезиненных тянущих валиков.
В I
Рис. 3.18.Схема установки для изготовления стержней УИС-3:
1 — камера для сушки; II — камера для термической обработки; / — шпулярник;
2 — пульт управления; 3 — пропиточная ванночка; 4 - сушильные камеры; J — фильеры; б — механизм протяжки; 7 — механизм резки; 8 — контейнер
|
|
|
Изготовление ПАС 3D в виде блоков можно осуществлять согласно нескольким технологическим схемам. В силу одной из наиболее распространенных в вертикальном или горизонтальном направлении с заданным шагом устанавливаются волокна ^-направления. Волокна двух других направлений с помощью системы рапир при их возвратно-поступательном перемещении размещаются послойно между волокнами первого направления (рис. 3.19, а). Образующиеся при этом петли на
3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ МКМ И УУКМ
выходе из формуемого изделия фиксируются кромочной нитью. После набора пакета заданной высоты осуществляется по отрезка в специальной фиксирующей оснастке и продолжается дальнейшая наработка материала.
Изготовление ПАС 4D осуществляют преимущественно из стержней. В основу разработанной технологии положена особенность строения структуры 4D, заключающаяся в том, что в случае расположения стержней в виде V-образной плоскости все стержни данного направления одновременно входят в собираемую текстуру, причем граница входа проходит через ее центр (рис. 3.19, б). В V-образном слое стержни параллельны между собой, расположены в плане с шагом, равным двум диаметрам стержней. Геометрическая зона сборки, образующаяся при сборке V-образными слоями стержней, позволяет беспрепятственно подводить жестко зафиксированные стержни и середину структуры. В результате отрезок пути, проходимый устанавливаемыми в текстуру стержнями в соприкосновении со стержнями других направлений, сокращается вдвое, что позволяет снизить повреждаемость стержней. Кроме того, при сборке V-образными слоями каждый предыдущий слой выполняет функцию дополнительной направляющей (опоры) для последующего слоя, что позволяет повысить точность установки стержней и, следовательно, исключить ошибки при сборке текстуры. И наконец, технология обеспечивает возможность производства ПАС 4D в непрерывном режиме машинным способом.
|
|
|
Изготовление ПАС 4D-JI осуществляют согласно двум принципиально отличающимся технологическим схемам.
В соответствии с первой технологической схемой (рис. 3.19, в), структуру собирают в следующем порядке: стержни одной группы устанавливают в специальную перфорированную плиту в вертикальном направлении и шахматном порядке. Стержни трех других направлений размещают между стержнями вертикального направления параллельными слоями.
Согласно второй технологической схеме (рис. 3.19, г), стержни первой группы размещают в горизонтальной плоскости; между стержнями этой группы в горизонтальной плоскости размещают стержни второй группы. Стержни двух других групп входят между стержнями первой и второй групп с двух проти-
|
|
|
268
269
3.4. Технология изготовления конструкций из УУКМ
воположных направлений под углом 60° к горизонтальной плоскости.
Рис. 3.19.Схемы устройств для установки стержней:
а — с одновременной пултрузией; б - с предварительным проколом арматуры;
в ™ с ориентирующим и внедряющим роликами; г - с дозатором кассетного
типа
Для усовершенствования процесса изготовления ПАС пустотелых тел вращения (оптимизация цены и качества) разработаны разные способы, в частности намотка нитей в двух направлениях между металлическими стержнями, которые потом заменяются нитями, т.е. комбинированная намотка; намотка волокон в двух или трех направлениях на приспособление типа "еж" из армирующих волокон, образующих третье направление; прошивка нитью или пробивка стержнями слоев ткани в радиальном направлении.
Для реализации схемы переплетения (см. рис. 1.28, б) металлические стержни, определяющие продольное направление заготовки, заправляют в специально просверленные пластины.
|
|
|
I ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ МКМ И УУКМ
Между ними автоматически пропускают (наматывают) ради- ально и циркулярно пучки нитей (рис. 3.20, а). Оборудование процесса позволяет изменить направление плетения, прибли-жая форму заготовки к заданной. После намотки другая машина автоматически заменяет стержни нитями. Эту операцию называют прошивкой (шнуровкой). Способ позволяет получить 50%-нуюэкономию материалов и 15-кратный выигрыш времени по сравнению с ручным способом.
Рис. 3.20.Технологические схемы получения криволинейных ПАС:
а — радиально-циркулярная намотка; б — аксиально-спиральная намотка; в —
радиально-спиральная намотка; г - аксиально-радиально-спиральная намотка
Развитием данного способа можно считать создание станка, реализующего схему переплетения согласно рис. 1 28, к. Особенность технологии заключается в том, что в процессе изготовления цилиндрической заготовки автоматически обеспечивается переплетение спиральных слоев нитей на внутренней поверхности контура (рис. 3.20, б).
270
271
3.4. Технология изготовления конструкций из УУКМ
Полые цилиндрические и конические ПАС (см. рис. 1.28, л) получают на полностью автоматическом намоточном оборудовании в соответствии с двумя технологическими схемами. Согласно первому способу, изготовление ПАС осуществляется за| два этапа. На первом этапе с помощью специального станка изготавливается ворсовая лента и наматывается на оправку. Получается так называемое ворсовое покрытие (ворсовый "еж"). Оправка с ворсовым покрытием перемещается на второй станок для намотки спиральных слоев (рис. 3.20, в). Сущность второго способа получения такой ПАС заключается в том, что в предварительно изготовленную по форме внутреннего профиля изделия подложку из углерод-углеродного войлочного материала вставляются жесткие углеродные стержни. В пространство между стержнями заматывают углеродные волокна вдоль образующей и по спиральной траектории до необходимой толщины. Подложка удаляется на промежуточных стадиях получения УУКМ, когда ПАС приобретает достаточную жесткость.
Совершенствованием этого способа изготовления ПАС является переход от трехмерной к четырехмерной схеме армирования (см. рис. 1.28, и). Машины для плетения ПАС созданы на базе стандартного текстильного оборудования. Особенность процесса заключается в том, что на специальной плетельной машине переплетается ЭПАС трех направлений. Образованное переплетение укладывается на поверхность оправки коаксиальными слоями между предварительно установленными радиальными стержнями со строгим соблюдением заранее заданных направлений армирования (рис. 3.20, г).
Для получения ПАС прошивкой слои углеродной ткани выкладывают на оправку, копируя внутренний профиль изделия. После набора требуемой толщины прошивают пакет слоев углеродной швейной нитью. Прошивку осуществляют на швейной машине челночного типа или на машине с односторонней прошивкой с помощью кривой иглы.
Технология насыщения каркасов углеродной матрицей, карбонизации и графитизации УУКМ описана в гл. 1.
3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ МКМ И УУКМ
3.5. Механическая обработка композитов
Для получения требуемых технологических параметров (точности, шероховатости и др.) деталей и узлов применяют гак традиционные методы механической обработки, так и новые, основанные на использовании энергии водяной струи, лазерных методов, комбинированных методов обработки и др. Эги методы обладают известными преимуществами: простотой, высокой производительностью, малой энергоемкостью, хорошим качеством поверхностного слоя. Новые методы обработки, как правило, используют в том случае, когда традиционные методы не могут обеспечить требуемые технологические характеристики. Например, для получения отверстий малого диаметра (0,05 мм и менее) с успехом применяют лазерные установки.
Для изготовления изделий из КМ наиболее широко применяют следующие виды механической обработки: точение, сверление, зенкерование, развертывание, разрезка, шлифование, нарезание резьбы.
Накопленный опыт показывает, что несмотря на различия составов и свойств материалов, их обрабатываемость по ряду критериев идентична. Поэтому целесообразно подразделять материалы по обрабатываемости на группы, и в дальнейшем при появлении новых материалов прогнозировать режим обработки на основании предложенной классификации.
Обрабатываемость того или иного материала — понятие комплексное. Ее основные показатели: интенсивность затупления режущего инструмента, характеризуемая скоростью резания при определенной стойкости; качество поверхностного слоя, постоянство размеров в пределах допусков и другие параметры; сила резания и расходуемая мощность.
Анализ свойств и состава применяемых материалов позволяет выделить основные критерии, по которым их следует относить к той или иной группе обрабатываемости. Это, в первую очередь, тип связующего (термопластичный или термореактивный). Важным фактором является тип наполнителя, т.е. его состав (органический или неорганический), его физическая природа и свойства, и, наконец, — структура наполнителя (волокнистый, листовой, порошкообразный и т.д.).
272
18-243
273
3.5. Механическая обработка композитов
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 693; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!