CS218439B1 - Způsob výroby integrální konstrukce s částečně otevřenou dutinou z předimpregnovaných vyztužených plastů a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby integrální konstrukce s částečně otevřenou dutinou z předimpregnovaných vyztužených plastů (prepregů) přltlačovaných do formy při jejich tváření a vytvrzování tepelně roztažitelnou plastickou hmotou, .a dále se týká Zařízení k provádění tohoto způsobu, které sestává z vícedílné pevné formy, vytvářející svým povrchem negativ jedné strany stěn tvářené integrální konstrukce, a z jádra z tepelně roztažitelné plastické hmoty, vytvářejícího svým povrchem negativ druhé strany stěn tvářené integrální konstrukce.

Integrální konstrukce z prepregů se přednostně užívají v konstrukci letadel pro jejich výhodný poměr vlastní hmotnosti k výsledným mechanickým vlastnostem. Integrální konstrukce se vytvářejí spojením nosného potahu a výztužných součástí, jako jsou žábra, podélníky, nosníky, příčné výztuhy apod. Volbou tvaru a počtu vrstev prepregu a jejich kladením na sebe a vzájemným spojením s výztužnými součástmi lze přizpůsobivě konstruovat výslednou integrální konstrukci podle pevnostních požadavků a s proměnnou tuhostí jejích jednotlivých částí.

Integrální konstrukce jsou jednak otevřené, kde výztužné součásti vystupují v podobě žeber volně do prostoru, a jednak jsou zcela nebo z větší části uzavřené, kde potahy s příčným a podélným výztužným systémem vytvářejí skříňovou konstrukci.

Skříňové integrální konstrukce se dosud vyráběly v několika výrobních operacích slepováním jednotlivých předem hotově vyrobených stěn. Výrobní zařízení odpovídala potřebám výrobních operací a u operace slepování mělo zařízení charakter sestavovacího přípravku p,ro polohové ustavení jednotlivých slepovaných stěn.

Nevýhodou byly vyšší pracnost výroby a menší výsledné mechanické vlastnosti integrální konstrukce, u níž byly limitujícím faktorem jednak kvalita úpravy slepovaných stěn v místě jejich vzájemného styku, a jednak kvalita lepení.

Uvedené nevýhody při výrobě skříňových integrálních konstrukcí s částečně otevřenou dutinou odstraňují způsob výroby a Zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu. Podstata vynálezu u způsobu výroby spočívá v tom, že se nejprve jednak do prvního dílu vychlazené vícedílné formy uloží vrstvy předimpregnovaných vyztužených plastů, tvořící uzavřenou stěnu integrální konstrukce s částečně otevřenou dutinou, a jednak se do dalšího dílu této formy, opatřeného otvorem souhlasícím s otvorem ve stěně integrální konstrukce, uloží vrstvy předimpregnovaných vyztužených plastů, tvořící částečně otevřenou stěnu této integrální konstrukce, přičemž alespoň některá z uvedených vrstev v místě styku ohou stěn této integrální konstrukce je provedena s přesahem po obvodě místa styku. Potom se na vrstvy předimpregnovaných vyztužených plastů v dalším dílu formy uloží jádro z tepelně roztažitelné plastické hmoty ve tvaru dutiny integrální konstrukce. Do otvoru tohoto dalšího dílu a příslušných vrstev se vloží zátka, a další díl formy se přitiskne k prvnímu dílu tak, aby přesahující vrstvy obou stěn integrální konstrukce v místě jejich vzájemného styku byly k sobě přitlačeny tepelně roztažitelnou plastickou hmotou jádra a/nebo příslušným dílem formy. Celá forma s vrstvami předimpregnovaných vyztužených plastů a s tepelně roztažitelnou plastickou hmotou se zahřívá po dobu a při teplotě odpovídající vytvrzovacím podmínkám použitých předimpregnovaných vyztužených plástů, přičemž tepelně roztažitelná plastická hmota expanduje a expanzním tlakem přitlačuje vrstvy předimpregnovaných vyztužených plastů k sobě navZájěm v místě jejich vzájemného styku a na zbývající části jejich povrchu je přiťlačuje do· formy. Potom se forma vychladí a po rozehrání jejích dílů se z ní vyjme vytvrzená integrální konstrukce, z jejíž částečně otevřené dutiny se vyjme smrštěné jádro otvorem ve stěně integrální konstrukce.

Podstata vynálezu u zařízení k provádění způsobu výroby spočívá v tom, že na dolní desce jsou ustaveny rám svou dosedací plochou, a spodní díl formy svou spodní dosedací. plochou, který vytváří svým tvarovaným povrchem negativ jedné strany uzavřené stěny tvářené integrální konstrukce, a k horní rámové dosedací ploše je přitisknuta horní deska, přiléhající na otvor a na vrchní dosedací plochu vrchního dílu formy, vytvářejícího svým tvarovaným povrchem negativ jedné strany částečně otevřené stěny tvářené integrální konstrukce. Do prostoru mezi tvarovanými povrchy dílů formy je vloženo prstencové jádro, vytvářející svým povrchem negativ druhých stran obou stěn tvářené integrální konstrukce, a opírající se o horní desku.

V jedné alternativě provedení jsou dolní deska a horní deska tvořeny vytápěnými přítlačnými deskami lisu.

Podle druhé alternativy jsou spodní díl a vrchní díl formy suvně uloženy v rámu.

Podle další alternativy je mezi vnitřní stěnu rámu a vnější stěnu vrchního dílu vloženo vnější jádro, opírající se o horní desku a vytvářející svým tvarovaným povrchem negativ druhé strany uzavřené stěny tvářené integrální konstrukce, půdorysně přesahující za obrys konce vnější stěny.

Podle poslední alternativy provedení je prstencové jádro jednak dělené dělicími rovinami, které jsou v podstatě kolmé na vrchní dosedací plochu a procházejí radiálně průchozím otvorem, a jednak má průchozí středový otvor, do kterého je suvně uložena zátka, opírající se svým horním koncem o vrchní dosedací plochu a svým dolním koncem o vložku z tepelně roztažitelné plastické hmoty, vytvářející svým spodním povrchem negativ příslušné části povrchu druhé strany uzavřené stěny tvářené integrální konstrukce.

Výhodou vynálezu je možnost provedení dokonalého spojení jednotlivých stěn integrální konstrukce v místě jejich styku vzájemným prolaminováním vrstev prepregu. Tím se zvyšuje pevnost integrální konstrukce a její odolnost při dynamickém namáhání.

Zařízení podle vynálezu snižuje pracnost a zkracuje průběžnou dobu výroby integrální konstrukce.

Příklad provádění způsobu výroby podle vynálezu je popsán s přihlédnutím k výkresům, znázorňujícím zařízení k provádění tohoto způsobu, na nichž představuje v řezu vedeném vždy stejnou rovinou obr. 1 spodní díl formy s položenými vrstvami prepregu tvářené uzavřené stěny integrální konstrukce, obr. 2 vrchní díl formy s vloženými vrstvami prepregu tvářené částečně otevřené stěny, obr. 3 totéž s prstencovým jádrem a zátkou, obr. 4 sestavu spodního a vrchního dílu formy s prstencovým jádrem a zátkou a s položenými vrstvami prepregu obou stěn, obr. 5 sestavu celé formy včetně vnějšího jádra při tváření a vytvrzování integrální konstrukce, obr. 6 postup rozebírání formy, a obr. 7 hotovou integrální konstrukci.

Na tvarovaný povrch 21 (obr. lj vyjmutého spodního, dílu 2 vychlazené formy, vytvářející negativ jedné strany uzavřené stěny 19 integrální konstrukce 20, se uloží vrstvy předimpregnovaných vyztužených plastů (prepregů).

U vrchního dílu 3 vychlazené formy, postaveného na vrchní dosedací plochu 14, se na jeho tvarovaný povrch 23 (obr. 2), vytvářející negativ jedné strany částečně otevřené stěny 22 integrální konstrukce 20, uloží vrstvy prepregu, tvořící částečně otevřenou stěnu 22 integrální konstrukce tak, že průchozí otvor 10 souhlasí s otvorem 9 ve vrchním dílu 3. Vrstvy prepregu, přesahující konec vnější stěny 17 vrchního dílu 3, se rozdělí na dvě části, z nichž část s přesahujícími vnějšími vrstvami 28 se přehne radiálně přes konec vnější stěny 17 (oibr. 2).

Na uložené vrstvy prepregu se vtlačí prstencové jádro 7 z tepelně roztažitelné plastické hmoty (obr. 3), vytvářející ve styku s vrstvami prepregu svým povrchem negativ druhé strany uzavřené stěny 19 a příslušné části částečně otevřené stěny 22. Do otvoru ve vrchním dílu 3, do průchozího otvoru v uzavřené stěně 19 a do středového otvoru 18 se vloží zátka 4 z pevného materiálu, jejíž horní konec 25 je ve stejné rovině s vrchní dosedací plochou 14, a dolní konec 26 se opírá o vložku 8 z tepelně roztažitelné plastické hmoty, která na svém volném spodním povrchu tvoří negativ příslušné části povrchu druhé strany uzavřené stěny 19. Přesahující vnitřní vrstvy 27 prepregu se radiálně přehnou dovnitř na prstencové jádro 7, které je jednak dělené dělicími rovinami, které jsou v podstatě kolmé na vrchní dosedací plochu 14 a prooázejí radiálně průchozím středovým otvorem 18.

Sestava vrchní dílu 3 s vrstvami prepregu, prstencovým jádrem 7, vložkou 8 a zátkou 4 (obr. 4) se přiloží na vrstvy prepregu tvářené uzavřené stěny 19 v místech styku 24.

Potom se oba díly 2, 3 vsunou do· rámu 1, položeného· dolní rámovou dosedací plochou 11 na vytápěnou dolní desku 5 lisu (obr. 5) a mezi vnitřní stěnu 16 rámu 1 a vnější stěnu 17 se vtlačí vnější jádro 15, vytvářející svým tvarovaným povrchem negativ druhé strany uzavřené stěny 19, půdorysně přesahující za obrys vnější stěny 17. Na horní rámovou dosedací plochu 13 se přitiskne vytápěná horní deska 6 lisu, přitlačující zároveň vnější jádro 15, vrchní díl 3 a zátku 4 směrem na vrstvy prepregu tvářené uzavřené stěny 19.

Celá forma se potom zahřívá po dobu a při teplotě odpovídající vytvrzovacím podmínkám použitého prepregu. Teplo postupuje ze spodní dosedací plochy 12 spodního dílu 2 a z vrchní dosedací plochy 14 vrchního dílu 3. Přitom jádra 7, 15 a vložka 8 expandují a expanzním tlakem přitlačuji vrstvy prepregu navzájem k sobě v místě styku 24 a na zbývající části jejich povrchu je přitlačuji do formy.

Potom se forma vychladí a po rozebrání jejích dílů 1 až 6 se vyjme hotová Integrální konstrukce 20, z jejíž částečně otevřené dutiny se vyjmou smrštěné prstencové jádro 7 a vložka 8.

Způsob podle vynálezu je vhodný zejména pro výrobu integrálních konstrukcí v malých sériích pro letadla a jiné stroje, u nichž je kladen důraz na malou vlastní hmotnost při dosahování vysokých mechanických parametrů.

Claims (6)

1. Způsob výroby integrální konstrukce s částečně otevřenou dutinou z předimpregnovaných vyztužených plastů potlačovaných do formy při jejich vytvrzování tepelně roztažitelnou plastickou hmotou, vyznačený tím, že se nejprve jednak do prvního dílu vychlazené vícedílné formy uloží vrstvy předimpregnovaných vyztužených plastů, tvořící uzavřenou stěnu integrální konstrukce s částečně otevřenou dutinou, a jednak se do dalšího dílu této formy, opatřeného nejméně jedním otvorem souhlasícím s otvorem ve stěně integrální konstrukce, uloží vrstvy předimpregnovaných vyztužených plastů, tvořící částečně otevřenou stěnu této integrální konstrukce, přičemž alespoň některá z uvedených vrstev v místě styku •obou stěn této integrální konstrukce je provedena s přesahem po obvodě místa styku, načež se na vrstvy předimpregnovaných vyztužených plastů v dalším dílu formy uloží jádro z tepelně roztažitelné plastické hmoty ve tvaru dutiny integrální konstrukce, a potom se do otvoru tohoto dalšího dílu a příslušných vrstev vloží zátka, a další díl formy se přitiskne k prvnímu dílu tak, aby přesahující vrstvy obou stěn integrální konstrukce v místě jejich vzájemného styku byly k sobě přitlačeny tepelně roztažitelnou plastickou hmotou jádra a/nebo příslušným dílem formy, načež se celá forma s vrstvami předimpregnovaných vyztužených plastů a s tepelně roztažitelnou plastickou hmotou zahřívá po dobu a při teplotě odpovídající vytvrzovacím podmínkám použitých předimpregnovaných vyztužených plastů, přičemž tepelně roztažitelná plastická hmota expanduje a expanzním tlakem přitlačuje

VYNALEZU vrstvy předimpregnovaných plastů k sobě navzájem v místě jejich vzájemného styku a na zbývající části jejich povrchu je přitlačuje do· formy, načež se forma vychladí a po rozebrání jejích dílů se z ní vyjme vytvrzená integrální konstrukce, z jejíž částečně otevřené dutiny se vyjme smrštěné •jádro otvorem ve stěně integrální konstrukce.

2. Zařízení k provádění způsobu výroby podle bodu 1, sestávající z pevné formy, vytvářející svým povrchem negativ jedné strany dílů tvářené integrální konstrukce, a z jádra z tepelně roztažitelné plastické hmoty, vytvářejícího svým povrchem negativ druhé strany dílů tvářené integrální konstrukce, vyznačené tím, že na dolní desce (5) jsou ustaveny rám (lj svou dosedací plochou (11), a spodní díl (2) formy svou spodní dosedací plochou (12), který vytváří svým tvarovaným povrchem (21) negativ jedné strany uzavřené stěny (19) tvářené integrální konstrukce (20), a k horní rámové dosedací ploše (13) je přitisknuta horní deska (6), přiléhající na otvor (9) a na vrchní dosedací plochu (14) vrchního dílu (3) formy, vytvářejícího svým tvarovaným povrchem (23) negativ jedné strany částečně otevřené stěny (22) tvářené integrální konstrukce (20), přičemž do prostoru mezi tvarovanými povrchy (21, 23) dílů (2, 3) formy je vloženo prstencové jádro (7), vytvářející svým povrchem negativ druhých stran obou stěn (19, 22 j tvářené integrální konstrukce (20), a opírající se o horní desku (6).

3. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že dolní deska (5) a horní deska (6) jsou tvořeny vytápěnými přítlačnými deskami lisu.

4. Zařízení podle 'bodů 2 a 3, vyznačené tím, že spodní díl (2) a vrchní díl (3) formy jsou suvně uloženy v rámu (1).

5. Zařízení podle bodů 2 a 3, vyznačené tím, že mezi vnitřní stěnu (16) rámu (1) a vnější stěnu (17) vrchního dílu (3) je vloženo vnější jádro (15), opírající se o horní desku (6) a vytvářející svým tvarovaným povrchem negativ druhé strany uzavřené stěny (19) tvářené integrální konstrukce (20), půdorysně přesahující za obrys konce vnější stěny (17).

6. Zařízení podle bodů 2 až 5, vyznačené tím, že prstencové jádro (7) je jednak dělené dělicími rovinami, které jsou v podstatě kolmé na vrchní dosedací plochu (14) a procházejí radiálně průchozím otvorem (10), a jednak má průchozí středový otvor (18), do kterého je suvně uložena zátka (4), opírající se svým horním koncem (25) o vrchní dosedací plochu (14) a svým dolním koncem (26) o vložku (8) z tepelně roztažitelné plastické hmoty, vytvářející svým spodním povrchem negativ příslušné části povrchu druhé strany uzavřené stěny (19) tvářené integrální konstrukce (20).