Устройство для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля

Полезная модель относится к технологическим процессам, а именно к формованию пластиков и может быть использована для изготовления конструкций из полимерных композиционных материалов и применяться в авиастроении, объектах космической техники, судостроении и автомобилестроении при изготовлении длинномерных многоконтурных деталей, в частности аэродинамических поверхностей летательных аппаратов, для снижения их массы и повышения качества. Задачей настоящей полезной модели является создание устройства для изготовления длинномерных деталей, позволяющего изготавливать аэродинамические поверхности более 1000 мм, замкнутого многоконтурного профиля из композиционных материалов. Поставленная задача решается благодаря тому что, устройство для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля, содержащее разъемную форму, включающую верхнюю часть и нижнюю часть, штуцера для подачи связующего, элементы крепления, снабжено рядом дорнов, выполненных в виде продольных стержней, зафиксированных с помощью штифтов в форме, и ориентированных вдоль размаха аэродинамического профиля, при этом наружная поверхность дорнов выполнена параллельно поверхности аэродинамического профиля, и

отстающей от нее на заданную величину, определяемую требуемой толщиной обшивки, а зазоры между дорнами выполнены из условия заданных толщин стенок. Также устройство снабжено рассекателями, установленными у торцевых стенок формы. Формула полезной модели из 1 пункта, чертежи - 4 фиг.

Область техники.

Полезная модель относится к технологическим процессам, а именно к формованию пластиков и может быть использована для изготовления конструкций из полимерных композиционных материалов и применяться в авиастроении, объектах космической техники, судостроении и автомобилестроении при изготовлении длинномерных многоконтурных деталей, в частности аэродинамических поверхностей летательных аппаратов, для снижения их массы и повышения качества.

Уровень техники.

Известно устройство для изготовления открытого профиля изображенного на рис.43 стр.40 журнала «Composites technologies at NLR 1994-2004» 2005 г., состоящее из двух полуформ с фланцами, создающих замкнутый герметичный объем, в который укладывается наполнитель с последующим впрыском связующего в полость в количестве необходимом для пропитки наполнителя. Впрыск производится под давлением с возможностью вытеснения воздуха и излишков связующего с помощью вакуумной ловушки размещенной на выходе из замкнутой формы.

Недостатком устройства является наличие внутреннего

герметичного объема, который полностью заполняется наполнителем и формирует лишь обвод детали. С помощью такого устройства невозможно получить тонкостенный профиль с внутренними ребрами жесткости, так как внутри формы отсутствуют полости для формирования стенок.

Наиболее близко к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для изготовления детали замкнутой формы представленное на рис.38 стр.36 журнала «Composites technologies at NLR 1994-2004» 2005 г., заключающееся в том что, в полость формы помещается дорн оставляющий по периметру формы свободное пространство для заполнения наполнителем.

Недостатком данного устройства является наличие незафиксированного дорна относительно стенок формы. В одноканальном изделии при литье под давлением смещение незафиксированного дорна относительно стенок формы минимальное, а при многоканальном изделии это смещение увеличивается на количество дорнов и может привести к образованию зазора с одной стороны формы.

Сущность полезной модели.

Задачей настоящей полезной модели является создание такого устройства для изготовления длинномерных деталей, которое позволило бы изготавливать аэродинамические поверхности более 1000 мм, замкнутого многоконтурного профиля из композиционных материалов.

Поставленная задача решается благодаря тому что, устройство для изготовления многоконтурного замкнутого

длинномерного аэродинамического профиля, содержащее разъемную форму, включающую верхнюю часть и нижнюю часть, штуцера для подачи связующего, элементы крепления, снабжено рядом дорнов, выполненных в виде продольных стержней, зафиксированных с помощью штифтов в форме, и ориентированных вдоль размаха аэродинамического профиля, при этом наружная поверхность дорнов выполнена параллельно поверхности аэродинамического профиля, и отстающей от нее на заданную величину, определяемую требуемой толщиной обшивки, а зазоры между дорнами выполнены из условия заданных толщин стенок.

Более того, устройство снабжено рассекателями, установленными у торцевых стенок формы, выполненными в виде стальных пластин, с прорезями для расположения штифтов дорнов на заданном расстоянии, при этом в одном из рассекателей выполнен канал для подачи и равномерного распределения связующего, сообщающийся с штуцерами.

Такое выполнение устройства позволяет изготавливать многоконтурные замкнутые профили из композиционных материалов.

Перечень фигур на чертежах.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых:

На фигуре 1 изображен общий вид устройства для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля.

На фигуре 2 изображено устройство для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля (вид в плане).

На фигуре 3 изображен разрез А-А фигуры 1.

На фигуре 4 изображен разрез Б-Б фигуры 1.

Осуществление полезной модели.

Полезная модель представляет собой замкнутую разъемную форму, состоящую (см. фиг.1...4) из боковых стенок 1 и 2, нижней части 3 и верхней части 4, торцевых стенок 5 и 6, дорнов 7, 8, 9, 10 со штифтами 11, рассекателей 12, 13 с каналом для впрыска связующего, уплотнителя 15, 16, 17, 18, 19, 20, направляющих штифтов 21, 22, 23, 24, а также включающую в себя штуцера для впрыска связующего и элементы крепления в виде болтовых соединений 25.

Боковые стенки 1, 2 - фрезерованные стальные детали с ребрами жесткости с внешней стороны.

Нижняя 3 и верхняя 4 части представляют собой цельную стальную плиту с выфрезерованными продольными и поперечными ребрами жесткости с внешней стороны. Внутренняя поверхность дна и крышки выполнены таким образом, что определяют аэродинамический профиль изделия.

Торцевые стенки 5, 6 выполнены в виде стальной пластины.

Форма снабжена рядом дорнов. Дорны 7, 8, 9, 10 выполнены из материала Д16Т в виде продольных стержней, ориентированных вдоль размаха аэродинамического профиля, наружная поверхность которых выполнена параллельно аэродинамической поверхности, и отстающей от нее на заданную величину, определяемую требуемой толщиной обшивки. Зазоры между дорнами выполнены из условия заданных толщин стенок. Дорны также могут быть зафиксированы с помощью штифтов в форме.

Рассекатели 12, 13 предназначены для подведения

потока связующего, пропитывающего преформу, к ее торцу. Рассекатели могут быть использованы для фиксации дорнов относительно полости оснастки с целью предотвращения смещения их внутри формы во время подачи связующего под давлением в форму. Рассекатель выполнен в виде двух пластин, устанавливаемых внутрь формы со стороны торцевых стенок, на каждой из которых имеются вырезы в виде желобков для размещения в них штифтов 11 фиксации дорнов, а также в одном из рассекателей выполнен канал впрыска связующего, сообщенный с штуцерами.

Канал проложен в рассекателе 13 для осуществления движения потока связующего от пропиточной установки к преформе.

Уплотнитель 15, 16, 17, 18, 19, 20 - силикон.

Направляющие штифты 21, 22, 23, 24 предназначены для позиционирования дна 3 и крышки 4 относительно боковых стенок 1, 2.

Боковые стенки, дно, крышка и торцевые стенки изначально фиксируются относительно друг друга герметично направляющими штифтами, а затем закрепляются с помощью болтов 25.

Описание работы полезной модели.

Из стенки 1 и нижней части 3 собирается часть формы, образующая угол, в который помещаются дорны 7, 8, 9, 10, с уложенным на их поверхности слоем преформы. Преформа-наполнитель, имеющий форму детали, образующейся после пропитки наполнителя связующим и воздействием на них режимов полимеризации, температуры, давления, времени.

Дорны укладываются с помощью штифтов 11 на рассекатели 12, 13. На нижнюю часть 3 устанавливается стенка 2, затем на стенки 1 и 2 укладывается верхняя часть 4. Форма замыкается торцевыми стенками 5 и 6, и вся форма герметично закрепляется болтами.

Форма устанавливается вертикально на торец со стороны подачи связующего, с целью совмещения направления течения потоков связующего и воздуха, вытесняемого из формы связующим. Через канал связующее подается к торцу преформы.

Процесс пропитки преформы заканчивается при прекращении выхода воздуха через прозрачный трубопровод, помещенный в верхний торец формы. Прекращение выхода воздуха определяется по отсутствию воздушных пузырьков в связующем, вытесняемым из формы через прозрачный трубопровод. После чего все каналы запираются, оснастка помещается в термокамеру, проводится термообработка по необходимым температурным режимам.

По окончании термообработки оснастка разбирается и достается готовое изделие.

Использование предлагаемой полезной модели позволит изготавливать длинномерный профиль из ПКМ имеющий многоконтурные стенки.

Технико-экономический эффект заключается в увеличении номенклатуры деталей из ПКМ, изготавливаемых способом пропитки под давлением, снижающего трудоемкость изготовления деталей сложной формы за счет сокращения цикла.

1. Устройство для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля, содержащее разъемную форму, включающую верхнюю часть и нижнюю часть, штуцера для подачи связующего, элементы крепления, отличающееся тем, что оно снабжено рядом дорнов, выполненных в виде продольных стержней, зафиксированных с помощью штифтов в форме и ориентированных вдоль размаха аэродинамического профиля, при этом наружная поверхность дорнов выполнена параллельно поверхности аэродинамического профиля и отстающей от нее на заданную величину, определяемую требуемой толщиной обшивки, а зазоры между дорнами выполнены из условия заданных толщин стенок.

2. Устройство для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено рассекателями, установленными у торцевых стенок формы, выполненными в виде стальных пластин с прорезями для расположения штифтов дорнов на заданном расстоянии, при этом в одном из рассекателей выполнен канал для подачи и равномерного распределения связующего, сообщающийся со штуцерами.