SU582051A1 - Установка дл получени изделий из композиционного материала - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области получени  высоконагруженных изделий, предназначенных преимущественно дл  летательных аппаратов , из композиционных материалов на основе волокон бора, углерода и дрзгих упрочнителей .

Известна установка дл  получени  изделий из композиционных материалов, включающа  автоклав с нагревателем, в верхней части которого нроизводитс  плавление металла матрицы , а в нижней располагаетс  литейна  форма с волокном. С целью принудительной пропитки волокна жидкой фазой металла матрицы в автоклав иодаетс  избыточное давление инертного газа, кроме того установка снабжена механизмом дл  перестановки тигл  и литейной формы 1.

Однако отсутствие предварительного вакуумировани  формы с волокном приводит к ухудшению качества издели , длительное врем  контакта волокна упрочнител  с жидкой фазой металла матрицы ведет к потере его исходной прочности, т. е. к ухудшению физико-механических свойств издели . Кроме того, процесс характеризуетс  низкой производительностью .

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности и улучшение физико-механических свойств издели .

Это достигаетс  за счет того, что установка снабжена камерой дл  иредварительного нагрева и вакуумировани  литейной формы с волокном и тигл  с металлом матрицы и устройством дл  направленной кристаллизации, установленными по ходу технологического процесса с двух сторон от автоклава, а указанна  камера выполнена по высоте составной из двух соединенных герметично частей,

нижн   нз которых смонтирована с возмол ностью выведени  ее из-под верхней части, имеющей механизм вертикального перемещени  литейной формы.

На чертеже представлена схема установки

дл  получени  изделий из композиционных материалов.

Установка содержит автоклав 1 с нагревателем 2, механизм 3 дл  перестановки тигл  и литейной формы, камеру 4 дл  предварительного нагрева и вакуумировани  литейной формы с волокном и тигл  с металлом матрнцы , устройство 5 дл  направленной кристаллизации . Камера по высоте выполнена составной из двух соединенных герметично частей,

нижн   часть 6 смонтирована с возможностью выведени  ее из-под верхней части 7, имеющей механизм вертикального перемещени  8 литейной формы с волокном. В камере размещены литейна  форма 9 с волокном, нагреватель 10, тигель II с металлом матрицы

и нагреватель 12. Верхн   н нижн   части камеры соединены между собой через поворотную стойку 13 быстродействующими зажнмами 14.

Камера соедннена с вакуумной системой (на чертеже не показана) трубопроводом 15. Устройство дл  направленной кристаллизации трубопроводом 16 св зано с системой регулируемой подачи охлаждающей среды (на чертеже не показана). Автоклав трубопроводом 17 св зан с системой регулируемой подачи газового давлени  (на чертеже не показана ).

Работа на установке осуществл етс  следующим образом.

Литейна  форма 9 с волокном (или группа литейных форм) с помощью механизма вертикального перемещени  8 подаетс  в верхнюю часть 7 камеры 4 в зону действи  нагревател  10. В нижнюю часть 6 камеры 4 помещают тигель 11 с металлом матрицы в зону действи  нагревател  12. Верхн   часть 7 и нижн   часть 6 камеры 4 соедин ютс  между собой герметично с помощью быстродействующих зажимов 14. Камера 4 через трубопровод 15, св занный с вакуумной системой , вакуумируетс .

Литейна  форма 9 с волокном нагреваетс , например, до температуры расплава металла матрицы, а металл матрицы плавитс  в тигле 11 и перегреваетс  до температуры на 100-150°С выше температуры плавлени . При установившемс  вакууме (с остаточным давлением ЫО мм рт. ст.) литейна  форма 9 с волокном механизмом вертикального перемещени  8 погружаетс  под зеркало расплава металла матрицы, наход щегос  в тигле 11, после чего камера 4 разгерметизируетс , ее нижн   часть 6 выводитс  из-под верхней части 7 с помощью поворотной стойки 13. Тигель 11 с расплавом металла матрицы и погруженной в него литейной фор.мой 9 с волокном с помощью механизма перестановки 3 из нижней части 6 камеры 4 перенос т в автоклав 1, затем по трубопроводу 17 в автоклав подают избыточное давление газовой среды дл  принудительной пропитки волокон жидкой фазой металла матрицы. После пропитки волокон жидкой фазой металла матрицы, что контролируетс  по времени действи  избыточного давлени  газовой среды, избыточное давление сбрасываетс  из автоклава до атмосферного, и литейна  форма с пропитанным волокном с помощью механизма перестановки 3 из автоклава передаетс  в устройство 5 дл  направленной кристаллизации. В последнее по трубопроводу 16 с определенпой скоростью (в зависимости от габаритов издели ) подаетс  охлаждающа  среда, например вода.

Кристаллизаци  металла матрицы идет снизу вверх, предотвраща  образование усадочных дефектов в изделии. Возможна также регулировка скорости кристаллизации.

При непрерывной работе установки освободившийс  тигель с расплавом металла матрицы из автоклава передаетс  в нижнюю часть 6 камеры 4 механизмом перестановки 3.

Таким образом, установка может работать в полунепрерывном режиме.

Разделение процесса на отдельные операции позвол ет упростить конструкцию оборудовани  и проводить одновременно р д операций , которые до того производились последовательно в одном технологическом объеме, что повышает в целом производительность установки на 25% и сокращает врем  контакта волокна с жидкой фазой металла матрицы с 5-10 до 1-2 мин, что совместно с предварительным вакуумированием литейной формы с волокном ведет к улучшению физико-механических свойств издели , так как прочностные характеристики при .этом повышаютс  па 5-10% и улучшаетс  стабильность свойств материала.

Claims (1)

1. Стать  Gules А. S. и Baldwia D. Н.- Журнал «Composites. 1975, май, с. 129.