RU204391U1 - Форма для формования изделий из полимерных материалов - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам, предназначенным для формования и изготовления изделий из композиционных материалов методом вакуумной инфузии, и может быть использована в авиационной, аэрокосмической, автомобильной и других отраслях промышленности и направлена на упрощение конструкции оснастки и расширение номенклатуры выпускаемой продукции.Форма для формования изделий из полимерных материалов содержит жесткий формообразующий шаблон с отбортовкой по периметру и гибкую эластичную сплошную оболочку, устанавливаемую с зазором относительно шаблона с образованием герметичной камеры. Оболочка снабжена каналом для подачи жидкого полимерного материала во внутреннюю полость камеры и штуцером для отсоса воздуха из камеры, при этом она выполнена с возможностью непосредственного контакта ее краевой торцевой части с отбортовкой шаблона.Формообразующий шаблон выполнен составным, а его части связаны между собой посредством разъемного соединения.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам, предназначенным для формования и изготовления изделий из композиционных материалов методом вакуумной инфузии, и может быть использована в железнодорожной, авиационной, аэрокосмической, автомобильной и других отраслях промышленности.

В настоящее время известно и широко используется большое количество способов изготовления деталей из композиционных материалов методом вакуумной пропитки (инфузии) [О.М. Джоган, О.П. Костенко: Методы изготовления деталей из композиционных материалов пропиткой в оснастке. Часть 2. Методы вакуумной пропитки]. При этом, наряду с общим описанием, имеется большое количество запатентованных решений для осуществления данного метода.

Так, известны способы вакуумирования изделий в пластиковом мешке [RU 2579380 С2, B29C 45/02, 10.04.2016], [RU 168899 U1, 27.02.2017]. Основными недостатками данных конструкций оснастки являются наличие большого количества комплектующих одноразового использования в технологической оснастке, что сказывается на стоимости изготовления, а также наличие жертвенного слоя ткани, что, кроме повышения себестоимости, влияет на качество поверхности готового изделия со стороны ее (жертвенной ткани) расположения. Кроме того, все эти элементы требуют утилизации, что приводит к большим затратам времени и материальных ресурсов.

Наиболее близким к заявленной полезной модели является форма для формования изделий из полимерных материалов, содержащем контактную форму (матрицу) из листового материала с периферией и внутренней поверхностью, определяющими форму внешней поверхности изделия, подлежащего формованию, периферийный цельный фланец пресс-формы на периферии контактной пресс-формы, так что периферия пресс-формы продолжается в непрерывной относительно плоской конфигурации, непроницаемую гибкую силиконовую форму (силиконовый мешок), определяющую форму внутренней поверхности изделия, подлежащего формованию, и содержащая средства для введения жидкого полимера через пакет в сухое армирование формованного изделия, зажимной узел для обеспечения уплотнения силиконового мешка по периферии с фланцем формы представляющий собой жесткую плоскую оболочку с внутренним и внешним уплотнениями, которые контактируют с фланцем формы, чтобы создать вакуумную камеру по периферии формируемого изделия, самоуплотняющийся микропористый канал, сообщающийся по текучей среде с периферийной вакуумной камерой и преформой формируемого изделия с целью вакуумирования полости формы, определяемой ее контактной поверхностью и внутренней поверхностью силиконового мешка (US, А, № 5665301, 1997).

Недостатками известного решения являются:

- сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества деталей, а также дополнительных полостей в теле эластичной оболочки;

- ограничение номенклатуры изготавливаемых изделий, определяемое возможностью изготовления только изделий, имеющих прямолинейную поверхность (плоскость) по линии разъема матрицы и силиконового мешка, что существенно сокращает номенклатуру выпускаемых изделий либо требует дополнительной дорогостоящей механической обработки, что существенно сказывается на себестоимости;

- наличие армирующего слоя в силиконовом мешке существенно влияет на его пластичность, что сокращает номенклатуру изготавливаемых изделий пределами его упругой деформации.

Вместе с тем, использование композиционных материалов является привлекательным при изготовлении большой гаммы изделий и, в частности, для изготовления составных частей не несущих корпусов (кожухов) редукторов. Однако, такие устройства, как правило, имеют ряд фасонных и сопрягаемых поверхностей для соединения деталей, сопряжения с валами, установки уплотнительных элементов (сальников и т.п.), к размерам и допускам формы и расположения которых предъявляются достаточно жесткие требования, а их профиль далек от плоского. При этом, склейка изделия из нескольких частей и последующая механическая обработка сопрягаемых поверхностей изделия делают изготовление из композиционных материалов менее привлекательными из-за высокой себестоимости.

Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, направлен на упрощение конструкции оснастки и расширение номенклатуры выпускаемой продукции.

Указанный технический результат достигается тем, что в форме для формования изделий из полимерных материалов, содержащей жесткий формообразующий шаблон с отбортовкой по периметру и гибкую эластичную оболочку, устанавливаемую с зазором относительно шаблона с образованием герметичной камеры, выполненную с возможностью подачи жидкого полимерного материала во внутреннюю полость камеры, эластичная оболочка снабжена штуцером для откачивания воздуха из камеры, она выполнена с возможностью непосредственного контакта ее краевой торцевой части с отбортовкой шаблона.

Эластичная оболочка выполнена сплошной.

На фиг. 1 представлен разрез заявленной полезной модели с массивным шаблоном; на фиг. 2 - то же с массивным составным шаблоном.

Работа устройства осуществляется следующим образом на жесткий формообразующий шаблон 1 с отбортовкой 2 по его периметру выкладывается армирующая преформа 3 из композиционного материала, в качестве которой могут быть использованы стеклоткань, углеродное волокно, стекломаты и т.п.

Формообразующий шаблон 1 может быть выполнен массивным, т.е. не имеющим каких-либо полостей, как составным, части которого связаны между собой посредством разъемного соединения, так и монолитным (цельным).

Полученная конструкция перекрывается оболочкой 4, изготовленной из упругого-деформируемого в широком диапазоне деформаций материала, например, силикона, таким образом, что ее торцевая краевая часть контактирует с поверхностью отбортовки 2 шаблона 1 создавая камеру 5 вакуумирования с размещенной в ней преформой 3. Оболочка 4 имеет один или несколько штуцеров 6 для создания вакуума в камере 5 вакуумирования.

Оболочка 4 выполнена сплошной, т.е. не имеет каких-либо полостей или камер в своем теле.

Используемое жидкое полимерное связующее подается в камеру вакуумирования 5 либо непосредственно, посредством вливания необходимого объема при монтаже преформы, либо из отдельной емкости (не показана) под действием разницы давления в вакуумируемой камере 5 и наружной среды, для чего оболочка 4 может быть оснащена как минимум одним каналом 7 подвода связующего. Необходимое количество и расположение каналов подвода связующего 7 и штуцеров 6 определяется для каждого изделия индивидуально в зависимости от особенностей геометрии изготавливаемого изделия. В любом случае, в процессе вакуумирования в преформе 3 происходит полное замещение воздуха полимерным связующим. При этом не требуется дополнительно герметизировать сопряжение оболочки 4 и шаблона 1 по всему периметру контакта, так как плотность контакта обеспечивается вакуумом в камере 5 вакуумирования и непрерывным контактом по плоскостям соприкосновения краевой торцевой части оболочки 4 и отбортовки 2 шаблона 1.

Данная конструкция не требует наличия дополнительных расширителей, так как толщина изготавливаемого изделия, помимо формы полости вакуумирования, определяется толщиной преформы.

Процесс полимеризации в зависимости от используемого связующего может осуществляться как при комнатной температуре, так и в сушильном шкафу (печи).

В случае необходимости изготовления формы сложной конфигурации с несколькими сопряженными поверхностями используют составной шаблон 1, отдельные элементы которого связаны между собой быстроразъемными соединениями, например, типа «ласточкиного хвоста» или резьбового соединения 8. Извлечение частей шаблона 1 в этом случае осуществляется последовательно, начиная от центральной или же той части, которая не имеет сопряжений со смежными, расположенными в закрытых полостях изготовленного кожуха. Данные элементы шаблона 1 извлекаются из кожуха после их смещения в горизонтальной плоскости.

Вне зависимости от геометрии изделия со снятием оболочки 4 проблем не возникает в силу упругих свойств ее материала.

Готовое изделие не требует механической обработки сопрягаемых поверхностей.

Claims (6)

1. Форма для формования изделий из полимерных материалов, содержащая жесткий формообразующий шаблон с отбортовкой по периметру и гибкую эластичную оболочку, устанавливаемую с зазором относительно шаблона с образованием герметичной камеры, отличающаяся тем, что эластичная оболочка снабжена штуцером для отсоса воздуха из камеры, она выполнена с возможностью непосредственного контакта ее краевой торцевой части с отбортовкой шаблона.

2. Форма по п. 1, отличающаяся тем, что шаблон выполнен массивным.

3. Форма по п. 2, отличающаяся тем, что формообразующий шаблон выполнен составным.

4. Форма по п. 3, отличающаяся тем, что части формообразующего шаблона связаны между собой посредством разъемного соединения.

5. Форма по п. 1, отличающаяся тем, что эластичная оболочка выполнена сплошной.

6. Форма по п. 1, отличающаяся тем, что эластичная оболочка выполнена с каналом для подачи жидкого полимерного материала во внутреннюю полость камеры.

Images