SU1766693A1 - Способ вакуум-автоклавного формовани изделий из композиционных материалов - Google Patents

Abstract

Использование: производство слоистых изделий из композиционных материалов методом прессовани . Сущность изобретени : дл  повышени  качества изделий определ ют зоны быстрого и медленного прогрева изделий в форме, установленных в автоклаве, располагают датчики температуры по одному в этих зонах, а каждый этап изменени  температуры дел т на два интервала , в начальном из которых осуществл ют увеличение давлени  в зоне быстрого прогрева , а в заключительном - изменение температуры по показани м датчиков в зоне медленного прогрева. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к производству изделий из композиционных материалов и может быть использовано в авиационной и судостроительной отрасл х промышленности и других отрасл х народного хоз йства.

Известен способ вакуум-автоклавного формовани  изделий из композиционных материалов, выбранный в качестве прототипа , включающий сборку форм, размещение их в автоклаве, установку датчиков температуры , подачу рабочей среды в автоклав и изменение в нем давлени  и температуры согласно показани м датчиков температуры

1.

В известном способе установка датчиков температур на издели х без учета зон быстрого и медленного прогрева приводит к тому, что в зоне быстрого прогрева изделий происходит полимеризаци  композиционного материала и последующа  подача давлени  не обеспечивает получени  монолитного материала, а в зоне медленного прогрева осуществл етс  неполна  полимеризаци , что снижает прочность материала

в этой зоне. Управление процессами нагрева и охлаждени  по заданному закону изменени  температур с выравниванием их в различных издели х увеличивает длительность процесса вакуум-автоклавного формовани .

Цель изобретени  - повышение качества изделий и сокращение цикла формовани .

В предлагаемом способе вакуум-автоклавного формовани  изделий из композиционных материалов, включающем сборку форм, размещение их в автоклаве, установку датчиков температуры, подачу рабочей среды в авкоклав и изменение в нем давлени  и температуры согласно показани м датчиков температуры, перед установкой датчиков температуры определ ют зоны быстрого и медленного прбгрева изделий, располагают эти датчики по крайней мере по одному в этих зонах, каждый этап изменени  температуры дел т на два интервала, в начальном из которых осуществл ют увеличение давлени  и изменение температур

сл

с

VI а

Os

о

Ч)

со

по показани м датчиков в зоне быстрого прогрева, а в заключительном - изменение температуры по показани м датчиков в зоне медленного прогрева.

На фиг.1 представлена схема устройства , реализующего способ; на фиг.2 - кривые изменени  температур нагреваемой среды и изделий в автоклаве в процессе нагрева.

Способ вакуум-автоклавного формовани  изделий из композиционных материалов осуществл етс  следующим образом.

Полуфабрикаты изделий 1 с технологическими пакетами, выложенные на формах 2 и закрытые вакуумными мешками 3, устанавливаютс  на загрузочном столе 4 вне автоклава 5. Загрузочный стол 4 через открытую крышку 6 перемещаетс  в рабочую камеру автоклава 5 и по расположению форм с полуфабрикатами изделий и технологическими пакетами, а также по данным о теплоемкости и теплопроводности форм и полуфабрикатов с технологическими пакетами определ ютс  зоны быстрого А и медленного В прогрева изделий 1

При серийном производстве и типовых загрузках автоклава зоны быстрого А и медленного В прогрева изделий могут быть определены экспериментально на стадии отработки технологии дл  каждого варианта загрузки. В остальных случа х зоны быстрого и медленного прогрева определ ютс  по расчетам времени прогрева форм 2 с издели ми 1 с использованием методов нестационарной теплопроводности и зон высоких и низких коэффициентов теплоотдачи от нагревающей среды, циркулирующей в камере автоклава 5 к поверхност м форм 2 и изделий 1. Так, например, зонами быстрого А нагрева станов тс  наименее тепловые части форм и изделий, расположенные в области с высоким коэффициентом теплоотдачи от циркулирующей среды, идущей непосредственно от крышки 6 автоклава 5, Зоны медленного В прогрева содержат наиболее теплоемкие части форм 2 и изделий и расположены в области с низкой скоростью циркулирующей нагревающей среды, вдали от крышки 6 автоклава 5, закрыты от потока нагревающей среды другой формой с изделием.

После определени  зон быстрого и медленного прогрева в каждой из этих зон на изделии устанавливают по крайней мере по одному датчику температуры, т.е. датчик 7 в зоне быстрого прогр ева, датчик 8 в зоне медленного прогрева. В том случае, если предполагаетс  несколько зон быстрого или медленного прогрева, датчики температуры устанавливаютс  на издели х в каждой из этих зон, а окончательный выбор производитс  оператором или системой управлени  на начальном этапе нагрева, выбираетс  опережающий по показани м датчик и зона быстрого прогрева, а по отстающим показа- ни м датчик и зона медленного прогрева. В дальнейшем контроль и регулирование производ тс  только по этим двум датчикам температур. В средней части камеры автоклава 5 устанавливаетс  датчик 9 контрол 

температуры нагревающей среды. После завершени  установки датчиков температуры и подключени  вакуумных мешков 3, расположенных на технологических пакетах изделий, к вакуумной системе, закрываетс  крышка 6 автоклава 5, включаетс  привод 10 вентил тора 11 и начинаетс  циркул ци  нагревающей среды в камере автоклава 5 по направлению, показанному на фиг.1 стрелками. Затем включаютс  нагреватели 12, от которых теплота передаетс  циркулирующей нагревающей среде, и начинает повышатьс  температура в камере автоклава 5, а также в формах 2 и издели х 1. Датчики температуры 7-9 соединены с

системой управлени  13, котора  в свою очередь через преобразователь 14 подключена к нагревател м 12, приводу 10 вентил тора и регулирующему клапану 15 системы охлаждени  16. На начальном интервале первого этапа нагрева до температуры te Тп1 (ТП1 0,8-0,95 TKi) (см. фиг.2) мощность нагревателей 12 устанавливаетс  системой управлени  13 на максимальном значении в соответствии с показанием датчиков температур 7 и 9 из услови , чтобы температура нагревающей среды tc Тмакс - предельна  температура нагрева материала изделий при вакуум-автоклавом формовании . Одновременно система управлени 

13 задает наибольшую нагрузку приводу 10 вентил тора. В случае tc Тмакс система управлени  отключает нагреватели 12 и снижает нагрузку на привод 10 вентил тора. При достижении по датчику 7 температуры в зоне быстрого прогрева А значени  te Тд(см. фиг.2) в автоклав подаетс  давление , необходимое дл  формовани  изделий. С момента достижени  по датчику 7 в зоне быстрого прогрева А значени  температуры t6 Tni система управлени  13 осуществл ет регулирование мощностью нагревателей 12 и привода 10 вентил тора в зависимости от показаний датчика 8 в зоне медленного прогрева В. На заключительном интервале времени (см. фиг.2) температура изделий доводитс  до значени  ТК1 и в камере автоклава 5 осуществл етс  перва  технологическа  выдержка изделий, заданное врем  (TKI -7Bi).

Далее начинаетс  второй этап нагрева изделий з автоклаве до Тк2,и система управлени  13 вновь работает по показани м датчиков 7 в зоне быстрого прогрева А и регулирует мощность нагревателей 12 и привода 10 вентил тора по ранее описанным услови м.

В период охлаждени  система управлени  13 через преобразователь 14 отключает нагреватели 12 и начинает регулировать клапаном 15 системы охлаждени  16 и приводом 10 вентил тора 11, при этом сначала охлаждение ведетс  по показани м датчика 7 в зоне быстрого прогрева аналогично описанному ранее закону дл  нагрева , а затем при достижении температуры (,8-0,85Ткс), где Ткс -заданна  окончательна  температура охлаждени , регулирование скорости охлаждени  системой управлени  13 проводитс  по датчику 8 в зоне медленного прогрева до завершени  процесса вакуум-автоклавного формовани .

Данный способ вакуум-автоклавного формовани  может содержать и другую закономерность изменени  температуры изделий в процессах нагрева и охлаждени , например, по заданной скорости изменени  температуры (2-3°С/мин), но изменение давлени  и температуры полуфабрикатов изделий на начальном интервале производитс  по датчику 7 в зоне быстрого прогрева А, а завершение изменени  температуры изделий осуществл етс  по датчику 8 в зоне медленного прогрева В.

Выбор в качестве параметров управлени  процессом вакуум-автоклавного формовани  температур в зонах быстрого и медленного нагрева изделий, попеременное использование этих управл ющих пара- метров дл  увеличени  давлени  и регулирование мощности нагревателей, охладителей и привода вентил тора позвол ет обеспечить качество формуемых изделий

независимо от геометрии технологической оснастки и местоположени  каждого из них. Способ позвол ет использовать ЭВМ дл  автоматизированного ведени  процесса формовани .-

ф о р м у л а и з о б р е те н и  

Способ вакуум-автоклавного формовани  изделий из композиционных материалов , включающий сборку форм, размещение их в автоклаве, установку датчиков температуры, подачу рабочей среды в автоклав и изменение в нем давлени  и температуры согласно показателей датчиков температуры, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества изделий и сокращени  цикла формовани , перед установкой датчиков температуры определ ют зоны быстрого и медленного прогрева изделий , располагают эти датчики по крайней мере по одному в этих зонах, а каждый этап

изменени  температуры дел т на два интервала , в начальном из которых осуществл ют увеличение давлени  и изменение температуры по показател м датчиков в зоне быстрого прогрева, а в заключительном изменение температуры по показател м датчиков в зоне медленного прогрева.

У VV 7 / г з 4

Фив.1

Т,

П1 Тд

То

Ъ г,

л,

Т«1 , Фиг. 2

Ч 5,

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ вакуум-автоклавного формования изделий из композиционных материалов, включающий сборку форм, размещение их в автоклаве, установку датчиков температуры, подачу рабочей среды в автоклав и изменение в нем давления и температуры согласно показателей датчиков температуры, от л ич а ю щи й с я тем, что, с целью повышения качества изделий и сокращения цикла формования, перед установкой датчиков температуры определяют зоны быстрого и медленного прогрева изделий, располагают эти датчики по крайней мере по одному в этих зонах, а каждый этап изменения температуры делят на два интервала, в начальном из которых осуществляют увеличение давления и изменение температуры по показателям датчиков в зоне быстрого прогрева, а в заключительном изменение температуры по показателям датчиков в зоне медленного прогрева.