Способ изготовления толстостенной оболочки вращения из армированных полимерных материалов

 

Ленин градское электромааинострои

"Электросила" им. С.И. Киро (73) Заявктель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОЛСТОСТЕННОЙ

ОБОЛОЧКИ ВРАЩЕНИЯ ИЗ АРНИРОВАННЫХ

ПОЛИМЕРНЫХ ИАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к изготовлению армированных намоточных изделий на основе термореактивного связующего.

Известен способ программированной

1 5 силовой намотки, включающии намотку пропитанного армирующего материала с усилием натяжения, меняющимся по такой программе, при которой создаются внутри неотвержденной оболочки начальные сжимающие напряжения, компенсирующие растягивающие радиальные напряжения, возникающие в процессе охлаждения (1 ).

Недостатками данного способа явля ются резкое снижение эффективности метода с увеличением толщины наматы1 ваемого изделия, малая эффективность при намотке "мокрым" методом уже на небольшой толщине, а также необходимость применения сложного оборудования для регулирования натяжения арматуры.

Известен также способ послойного отверждения толстостенной оболочки, включающий намотку и отверждение каждого слоя, толщина которого выбирается из условия монолитности (2) .

К недостаткам этого способа следует отнести увеличение времени термообработки пропорционально числу слоев и, следовательно, низкую производительность оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности валяется способ изготовления толстостенной оболочки вращения из армированных полимерных материалов, включающий намот-. ку предварительно пропитанной эпоксидным связующим стеклоткани, отверждеиие ее при повыаенной температуре и последующее охлаждение до температуры окружающей .среды (3).

Недостатком известногр способа является больаие остаточные напряжения

3 93925 и невозможность изготовления толстостенных оболочек.

Цель изобретения - снижение величины остаточных радиальных напряже-. ний и увеличение относительной толщины монолитной оболочки вращения.

Указанная цель достигается тем, чио в способе изготовления толстостенной оболочки вращения из армированных полимерных материалов, включающем намотку предварительно пропитанной эпоксидным связующим стеклоткани, отверждение ее при повышеннои температуре и последующее охлаждение до температуры окружающей среды, от- ts верждение проводят при температуре наружной поверхности 150-230 С внутренней поверхности при 100- 140 С.

Пример 1. Толстостенную оболочку,полученную намоткой стеклоткани марки Т- 11-752, пропитанной эпоксидным связующим марки ЗДТ- l0, на металлическую оправку с внутренним радиусом 75 мм, наружным 112 мм, изготавливают следующим образом: на оправку наматывают армирующий наполнитель, пропитанный связующим, оправку помещают в термостат, включают обогрев. 8 течение 5 ч воздух в термокамере доводят до 180ОС, а темпе- зв ратуру масла, обогревающего оправку, доводят до 50 С.

При этом по толщине оболочки созо дают перепад h = Ty-Т 45 С, замеряО О емый термопарами (Тх=150 С Ту 105 С) зэ

При этом перепаде по толщине оболочки проводят отверждение в течение 45 ч. Охлаждение воздуха и масла до температуры окружающей среды проводят в течение 6-7 ч. На готовых оболочках расслоений и трещин не обнаружено.

Величину остаточных радиальных напряжений определяют методом Закса.

В описанном конкретном случае остаточные напряжения 15 кг/см

6 а при охлаждении по способу, описанному в прототипе, т.е. при охлаждении оболочки таких же размеров от однородного распределения с минимальной температурой Тп=Т 105 С, «спряжения б„ о равны 25 кг/см . При изготовлении по обычному режиму с температурой отверждения Тя140оС напряжения 6 32 кг/см Таким об Ъюси разом, использование предлагаемого метода приводит к снижению остаточных напряжений 6 " q в 1,7 раза по

1 ф сравнению со способом, описанным в прототипе .

Пример 2, Толстостенную оболочку, полученную методом намотки стеклоткани марки Т-11-752, пропитанной эпоксидным связующим, на металлическую оправку с внутренним радиусом 75 мм и относительной

r4. толщиной -,; = 1,7, изготавливают следующим образом: на оправку наматывают наполнитель, пропитанный эпоксидным связующим марки ЭДТ-10, оболочку помещают в термостат, включают обогрев. 8 течение 6 ч воздух в термокамере нагревают до 260 С, а температуру масла, циркулирующего в контуре термостат-оправка, доводят

6 до 70 С. Перепад температуры по толщине оболочки замеряют термопарами и он в конце нагрева составляет Т-Т =85 С (Т =205, Т., =120 С) . При этом перепаде проводят отверждение в течение 4-5 ч. Охлаждение воздуха и масла проводят до температуры окружающей среды в течение 6-7 ч. Рас.слоений и трещин не обнаружено.

Пример 3. Оболочку, полученную методом намотки стеклоткани марки

Т-11-752, пропитанной эпоксидным связующим марки ЭДТ- IÎ, на металлическую оправку с внутренним радиусом г„ 200 мм и относительной толщиной -„- = 1,5 изготавливают следующим образом: íà оправку наматывают наполнитель, пропитанный связующим, оболочку помещают в термостат, включают обогрев. В течение 6 ч воздух в термокамере нагре. вают до 280 С, а температура масла, о циркулирующего в контуре жидкостной о термостат - оправка, доводят до 70 С.

Перепад температуры по толщине оболочки равняется 105 С (Т 230 С и Т, =

125 С) ° При этом перепаде отверждение проводят в течение 6-7 w. Расслоений и трещин не обнаружено.

Дальнейшее увеличение температуры наружной поверхности Т приводит к деструкции используемого эпоксидного связующего °

Пример 4. На металлическую оправку с внутренним радиусом г„ 40 мм и йаружным радиусом 52 мм (-„„-=1,3) наматывают стеклоровинг марки РБИН-19-1740-80, пропитанный эпоксидным связующим марки ЭКТ. Намотанную оболочку с оправкой помещают в термостат и включают обогрев. В течение 6-7 ч воздух в термокамере нагревают до

5 .939251 . 6 е

205 С, а температуру масла, проходя- охлаждают до температуры окружающеи щего внутри оправки, доводят до 90 С. среды. Расслоение и трещины в оболоч.При установившемся режиме перепад тем- ке отсутствуют. пературы по толщине оболочки состав- Сравнительные физико-механические ляет 35 С (Tg 175о С, T„ 140 С) ° При з свойства материала оболочек согласно таком перепаде отверждение проводят предлагаемому и известному способам в течение 6 ч, после чего оболочку приведены в таблице.

939251

z игл

I» ф

3 и ф

r з

Ф

I»

З О

О

II

I

1

I б

Ф

1 б

1 I I !

1

1 !

I

1 и м о о, -Ф

СВ

171

ВВЪ

4D О

47В о

ФЛ

В о

CO О

ОВ

Ф

°

47Ъ

1

1 о

l7l

Ф О

CO о о

-Ф о о

О1 м

Cl О

CD

ВВ\

М\ о о О

1 о сО

47\ о

СЮ иъ

Cl

3 бб\

CD

ФЧ

1 о

44\ м

Cl о

47В

I о

В»»

«

СР о баб

Фб

4 »

-Ф

1 Ф

В/В

47!

I о

О1 бб\

ОЪ

1 о

О В

t

1

В

1

1 б б

Ф

Ф

1

Ф !

1 !

1

I б б

О1

П

О1

CD

ВФ

1ll г

Cl

Ф

С(ВВВ

Р

Ю о

lib

l1 б44

l

l !

1 (I

Ф

1

1

I

l

1

1

I

I б !

1

I

I

1

I

В

Ф

1 . °

Ф

I

Ф о

I ч

ФВВ о

I»

ctú

1 о. б о

Щ

Х Фб

1» 44 о

lO

ВС ФЧ

I» IA

ОФ

6А

II

I» I

ВВ б б

4tI е» ь i

O б1 б

Е IВ»

ФВ

Ф

I.

В б

В

Ф

°"

В б

В

В б

В

R

Ц

Я I»

Фб с

З

I»

О

I»

ФВЪ О

CI 44 б

Э 44 ч

В- Вов бм о 4 4

44 44

° В IJ б- б

I

1

1

1

Ф

I

1

Ф

1 !

1

Ф

1

I !

I

I !

I

1

1

1 !

Ф

1 б

I

1

1 б

1

I б !

1

1

I

I

1

I

В

1

1

I б

I

1 !

1

В

1

1

1

I б

1

В

1

В

I

В

th cD

Фм м

В»4

44 В

I--4-"

I

1

1

В

I

Ф

1 б

4

1 !

1 б

1

1 !

I

I

1

1

1

4

1

I

1

1

В ! б !

1

1

I . I

I

1

1

1

1 !

Ф

1

1 !

1

1

В

1 !

l !

В !

) б

В

I

О ВЛ

«В 4

44 44

В- Фб

В- 1L

»

3 444

Йво ъ, б- а Ф 1» оа и!

1

I

1

1 б

1

I

1 !

1

1 !

1

1 б

1 б

1 !

I

I

В

1

1

1

I

I

I

В

1 !

1

В

l

I !

I

1

1

4

В

1

1

1

1

1

1

1 . В

1

I

1

Ф ! б

1

I

I

I б

I

I б

Ф

1 б

1

1

1

I

В

В

В б

1 а ФЧ

N м

О О о Оъ в о м Ф о о

ВЧ Л

-т а

1 1 о о со а э о о

ch cv

М 44

В I о о

4» В м о О

ОВ ОЪ б В

ВВ\ CD о,-т .I1 ll

В 44

>- ВВВВ ъi I»

1

I

1 !

1

I

1

I !

1

1 !

1

1

1

I

I

1

t !

В !

I

I

l

В

В

1

1 !

l

Ф

В

1

1

1

I

В

В

1

1

1

1

В!

I

1

1

I !

1 ! (1

1

1 б !

I

1

I

I

I

t

J

Ф

1

I ! !

l

1

I

I

1

1

1

1

1

Ф

I

1

1

Ф

I !

I

В

I

1

Ф

I ! б !

Ф

Ф

4

В б

I

I

В

В

1I

I

1

1

I б

1

9 939251 . 10

Иэ таблицы видно, что предлагаемый напряжений в толстостенной оболочке способ позволяет значительно снизить вращения, отверждение проводят при максимальные остаточные напряжения температуре наружной поверхности 150в радиальном направлении (в 2,3-8 и 230 С, внутренней поверхности при более раз) и создать толстостенные s 100-140 С. оболочки с относительной толщиной оболочки 1,7, Формула изобретения

Составитель О. Серовская

Редактор Е.Папп Техред А. Бабинец Корректор Л.Бокшан

Заказ 4559Л5 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Способ изготовления толстостенной оболочки вращения из армированных полимерных материалов, включающий .намотку предварительно пропитанного . эпоксидным связующим стекловолокнистого наполнителя, отверждение при повышенной температуре и последующее охлаждение до температуры окружающей среды, отличающийся тем, что, с целью снижения величины максимальных остаточных радиальных

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тернопольский Ю.И. и др. Ilpoграммированная намотка стеклопластиков. - "Механика полимеров", 1970;

11 1, с.48.

Z. Благонадежин В.И. и др. Иеханические свойства углепластика, остаточные напряжения в намоточных изделиях из комбинированных компоэитов.

"Механика полимеров", 1975, И 6, с. 174.

3. Любутин О.С. Автоматизация произ" водства стеклопластиков. И., "Химия", 1969 (прототип).