RU2513405C1

RU2513405C1 - Method of making case-like articles from composite materials

Info

Publication number: RU2513405C1
Application number: RU2012140878/05A
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Холодников; Леонид Исаакович Альшиц; Владимир Сергеевич Тарасян
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Специальное Конструкторское Бюро "Мысль"
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-04-20
Also published as: RU2012140878A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed method comprises forming the outline of article from reinforcing material impregnated thermosetting resin by male and female dies with vulcanisation of resin polymerisation. Male die is composed of resilient cylinder with internal working gas overpressure while female die is composed of power cylinder rod extending end with elastically deformable gasket from resilient material. Position of rods is set in compliance with moulded article outline by cylinder program control system. In compliance with second version, male die is composed of fixed resilient membrane while female die is composed of power cylinder rod extending end with elastically deformable gasket from resilient material.

EFFECT: simplified process, expanded range of products.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области производства кожухообразных изделий из композиционных материалов с термореактивной матрицей, таких, например, как капот автомобиля, экран радара и т.п.The invention relates to the production of shell-shaped products from composite materials with a thermosetting matrix, such as, for example, a car hood, a radar screen, etc.

Известен способ производства кожухообразных изделий из композитов (Баталов А.А. и др. «Композиционные материалы: строение, получение, применение». Уч. пособие. - М.: Университетская книга; Логос. - 400 с. 2006 г., стр.246) [1], в котором на заранее подготовленную форму последовательно наносят слои армирующего материала, пропитывают с помощью валика термореактивной смолой холодного отверждения. После полимеризации смолы изделие, повторяющее контуры используемой для его производства формы, снимают и после дополнительной обработки используют по назначению.A known method for the production of shell-shaped products from composites (Batalov A.A. et al. “Composite materials: structure, preparation, application.” Textbook. - M .: University Book; Logos. - 400 p. 2006, p. 246) [1], in which layers of a reinforcing material are successively applied to a pre-prepared form, impregnated with a thermosetting resin of cold curing using a roller. After polymerization of the resin, the product repeating the contours of the mold used for its production is removed and after further processing is used as intended.

Недостатком известного способа является необходимость изготовления формы, что экономически невыгодно при единичном и мелкосерийном производстве изделий, а также пониженное качество изготавливаемых изделий, связанных с наличием т.н. «человеческого фактора».The disadvantage of this method is the need for the manufacture of molds, which is economically disadvantageous for single and small-scale production of products, as well as the reduced quality of manufactured products associated with the presence of so-called "Human factor".

Известен способ изготовления кожухообразных изделий из композитов, в котором пропитанный термореактивной смолой армирующий материал (препрег или премикс), помещают между матрицей и пуансоном, после их смыкания выдерживают в течение времени полимеризации смолы, готовое изделие извлекают (Баталов А.А. и др. «Композиционные материалы: строение, получение, применение». Уч. пособие. - М.: Университетская книга; Логос. - 400 с. 2006 г., стр.268) [2]. Матрица предназначена для формообразования контура изделия, а замыкающий матрицу пуансон образует верхнюю часть его поверхности.A known method for the manufacture of shell-shaped products from composites, in which a reinforcing material impregnated with a thermosetting resin (prepreg or premix) is placed between the matrix and the punch, after their closure is held for the polymerisation time of the resin, the finished product is removed (Batalov A.A. et al. " Composite materials: structure, preparation, application. "Textbook. - M .: University Book; Logos. - 400 p. 2006, p.268) [2]. The matrix is intended for shaping the contour of the product, and the punch closing the matrix forms the upper part of its surface.

Недостатком такого способа производства является необходимость изготовления штамповой формообразующей оснастки, что экономически оправдано при массовом производстве однотипных изделий. Кроме того, достаточно сложное и трудоемкое изготовление штамповой оснастки ограничивает габариты и, соответственно, номенклатуру изготавливаемых изделий.The disadvantage of this production method is the need to manufacture die forming equipment, which is economically justified in the mass production of similar products. In addition, a rather complicated and laborious manufacture of die tooling limits the dimensions and, accordingly, the range of manufactured products.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке технологии изготовления кожухообразных изделий из композитов, экономически оправданной для единичного и мелкосерийного производства, при расширении номенклатуры получаемых изделий.The objective of the present invention is to develop a technology for the manufacture of shell-shaped products from composites, economically viable for single and small-scale production, while expanding the range of products.

Для решения поставленной задачи способ изготовления изделий из композита, так же как и известный, включает формование контура изделия из пропитанного термореактивной смолой армирующего материала посредством матрицы и пуансона с последующей выдержкой между ними в течение времени полимеризации смолы. При этом по варианту 1 способ отличается тем, что в качестве пуансона используют эластичный баллон с внутренним избыточным давлением рабочего газа, а в качестве матрицы - выдвижные концы штоков силовых цилиндров с расположенной на них упругодеформируемой прокладкой из эластичного материала, а положение штоков задают в соответствии с контуром изготавливаемого изделия через систему управления цилиндрами посредством программного устройства. По варианту 2 способ отличается тем, что в качестве пуансона используют неподвижно закрепленную эластичную диафрагму.To solve this problem, the method of manufacturing products from a composite, as well as the known one, involves molding the product contour from a thermoset resin impregnated with a reinforcing material by means of a matrix and a punch, followed by exposure between them during the polymerisation time of the resin. In this case, according to option 1, the method is characterized in that an elastic cylinder with an internal overpressure of the working gas is used as a punch, and retractable ends of the rams of the power cylinders with an elastically deformable gasket made of elastic material located on them are used as a punch, and the position of the rods is set in accordance with the contour of the manufactured product through the cylinder control system by means of a software device. In option 2, the method is characterized in that a stationary fixed elastic diaphragm is used as a punch.

В отличие от известного способа, в котором для формообразования контура изготавливаемого изделия используют дорогостоящую штамповую оснастку - матрицу и пуансон, сложное и трудоемкое изготовление которой ограничивает номенклатуру изготавливаемых изделий, в заявляемом способе в качестве пуансона используют эластичный баллон с внутренним избыточным давлением рабочего газа или неподвижно закрепленную эластичную диафрагму, а в качестве матрицы - выдвижные концы штоков силовых цилиндров. Управляя положением штоков силовых цилиндров посредством программного устройства, можно создавать матрицу «плавающей» формы и таким образом задавать контур изготавливаемых изделий различных габаритов. Эластичный баллон с внутренним избыточным давлением рабочего газа принимает в этом случае форму верхней части поверхности формируемого матрицей контура изделия. При изготовлении изделий однонаправленной кривизны форму верхней части поверхности формируемого штоками силовых цилиндров контура принимает эластичная мембрана.In contrast to the known method, in which an expensive die tooling is used for forming the contour of the manufactured product — a matrix and a punch, the complex and labor-intensive manufacturing of which limits the range of manufactured products, in the inventive method, a flexible cylinder with an internal overpressure of the working gas or a fixed fastener is used elastic diaphragm, and as a matrix - the sliding ends of the rods of the power cylinders. By controlling the position of the rods of the power cylinders by means of a software device, it is possible to create a matrix of a "floating" shape and thus define the contour of manufactured products of various sizes. In this case, an elastic cylinder with internal overpressure of the working gas takes the form of the upper part of the surface of the product contour formed by the matrix. In the manufacture of unidirectional curvature, the shape of the upper part of the surface formed by the rods of the power cylinders of the circuit takes an elastic membrane.

Способ можно использовать для широкой номенклатуры изготавливаемых изделий без применения традиционной дорогостоящей штамповой оснастки. Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в упрощении технологии изготовления кожухообразных изделий из композитов и расширении номенклатуры получаемых изделий.The method can be used for a wide range of manufactured products without the use of traditional expensive die tooling. A new technical result achieved by the claimed invention is to simplify the manufacturing technology of shell-shaped products from composites and expand the range of products obtained.

Способ иллюстрируется чертежами. На фиг.1 приведена схема реализации способа, исходное положение; на фиг.2. - то же, рабочее положение; на фиг.3 - схема реализации способа посредством пуансона в виде неподвижно закрепленной эластичной диафрагмы, исходное положение; на фиг.4 - то же, рабочее положение.The method is illustrated by drawings. Figure 1 shows a diagram of the implementation of the method, the initial position; figure 2. - the same working position; figure 3 - diagram of the implementation of the method by means of a punch in the form of a fixed elastic diaphragm, the initial position; figure 4 is the same operating position.

Для реализации способа используют пуансон в виде эластичного баллона 1, силовые цилиндры 2, количество которых определяют габаритами изделия и требуемой точностью его изготовления, упругодеформируемую прокладку 3, армирующий материал 4, систему управления цилиндрами 5 и программно-задающее устройство 6, пуансон в виде неподвижно закрепленной эластичной мембраны 7.To implement the method, use a punch in the form of an elastic balloon 1, power cylinders 2, the number of which is determined by the dimensions of the product and the required accuracy of its manufacture, an elasto-deformable gasket 3, reinforcing material 4, a cylinder control system 5 and a programming device 6, the punch in the form of a fixed elastic membrane 7.

Способ реализуют следующим образом. Для изготовления изделий двойной кривизны армирующий материал 4 помещают между пуансоном 1 и упругодеформируемой прокладкой 3 (фиг.1). В программно-задающее устройство 6 загружают математическое описание контура изготавливаемого изделия, вырабатывают управляющий сигнал, который подают на систему управления цилиндрами 5. В процессе формообразования контура изделия используют эластичный баллон 1 с заранее созданным внутренним избыточным давлением рабочего газа. Газ можно подавать в баллон в процессе изготовления изделия. В этом случае он, раздуваясь, будет оказывать давление на верхнюю часть поверхности изделия. Концы выдвижных штоков цилиндров в заданном масштабе занимают положение, повторяющее контур изготавливаемого изделия (фиг.2), и сохраняют его до момента окончания полимеризации термореактивной смолы, которой пропитан армирующий материал 4. Штоки цилиндров 2 возвращают в исходное положение, изделие вынимают.The method is implemented as follows. For the manufacture of products of double curvature, the reinforcing material 4 is placed between the punch 1 and the elastically deformable gasket 3 (figure 1). In the program-setting device 6, a mathematical description of the contour of the manufactured product is loaded, a control signal is generated, which is supplied to the cylinder control system 5. In the process of shaping the product contour, an elastic balloon 1 with a pre-generated internal working gas overpressure is used. Gas can be supplied to the cylinder during the manufacturing process. In this case, he, swelling, will exert pressure on the upper part of the surface of the product. The ends of the retractable cylinder rods in a given scale occupy a position that follows the contour of the manufactured product (figure 2), and retain it until the end of the polymerization of the thermosetting resin, which is impregnated with the reinforcing material 4. The cylinder rods 2 are returned to their original position, the product is removed.

Для изготовления изделий однонаправленной кривизны способ осуществляют аналогичным образом с помощью эластичной мембраны 7.For the manufacture of unidirectional curvature products, the method is carried out in a similar way using an elastic membrane 7.

Claims

1. A method of manufacturing a casing-like products from composites, comprising forming a product contour from a thermoset resin impregnated with a reinforcing material by means of a matrix and a punch, followed by soaking between them during the resin polymerization time, characterized in that an elastic cylinder with an internal overpressure of the working gas is used as a punch , and as a matrix - the sliding ends of the rods of the power cylinders with an elastically deformable gasket made of elastic material located on them, and set of rods in accordance with the contour of the manufactured article through cylinder control system by the software of the device.

2. A method of manufacturing a casing-like product from composites, comprising molding the product contour from a thermoset resin impregnated with a reinforcing material by means of a matrix and a punch, followed by soaking between them during the resin polymerization time, characterized in that a fixed elastic diaphragm is used as a punch, and as matrices are the sliding ends of the rods of the power cylinders with an elastically deformable gasket made of elastic material located on them, and the position of the rods is set in Compliant with the contour of the manufactured article through cylinder control system by the software of the device.