Технология изготовления корпусов оптических элементов методом укладки тканых материалов. Технология изготовления корпусов оптических элементов методом намотки

Страницы работы

12 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Технология изготовления корпусов оптических элементов методом укладки тканых материалов.

Процесс изготовления корпуса состоит из последовательности технологических операций, включающих:

— подготовку сырьевых материалов;

— изготовление из них армирующего каркаса;

— насыщение каркаса пироуглеродной матрицей;

—    механическую обработку заготовки до требуемых размеров. Физико-механические, теплофизические и другие свойства обо­лочки формируются, главным образом, на 2-й и 3-й стадиях. Операция механической обработки служит для придания детали требуемой геометрической формы и не должна ухудшать свойства материала.

Технология изготовления армирующего каркаса должна обес­печивать высокую плотность укладки волокнистого материала (не менее 550кг/м3) и отсутствие локальных нарушений сплош­ности в виде пустот и складок, наличие которых существенно сказывается на уровне физико-механических свойств материала (наиболее часто дефекты такого типа наблюдаются в области сопряжения элементов конструкции различной геометрической формы).

На стадии насыщения армирующего каркаса пироуглеродной матрицей должна быть обеспечена максимально возможная при заданной кажущейся плотности каркаса плотность материала за­готовки как мера величины связи между отдельными армирующи­ми элементами и величины открытой пористости готовой, детали после механической обработки.

В качестве сырьевых материалов для изготовления армирую­щего каркаса могут быть использованы как высокомодульные, так и низкомодульные материалы.

Операция подготовки сырьевых материалов заключается в сле­дующем. Тканый материал в рулонах помещается в емкости с вод­ным раствором поливинилового спирта и выдерживается в тече­ние 30... 60 мин, извлекается и просушивается в потоке тепло­го воздуха до постоянного веса. Приготовленный таким образом препрег при дальнейшем раскрое не пылит и не «осыпается» на срезе, а при мокрой формовке армирующего каркаса и по­следующей сушки сохраняет требуемую форму. Данная операция никаких специальных приспособлений не требует, для просушки рулонов применим любой промышленный калорифер, установлен­ный в вентилируемом помещении.

Для изготовления армирующих каркасов антенны и оптиче­ских элементов наиболее подходит метод послойного формирова­ния каркасных структур, при котором все граничные поверхности каркаса образованы торцевыми поверхностями составляющих его плотно прилегающих друг к другу слоев.

Собранная заготовка каркаса помещается на формообразую­щую оправку, служащую одновременно нагревательным элемен­том в процессе насыщения каркаса углеродной матрицей.

Оправка-нагреватель выполняется сборной из блоков графи­та марки ГМЗ ТУ 48-20-86-81 или цельной из композиционного электропроводного материала и состоит из цилинлдрической и ожевальной частей (по профилю рабочей поверхности несущей оболочки, например, антенны с учетом припуска 5 мм на механи­ческую обработку).

Внешняя поверхность каркаса формируется на следующем эта­пе, когда заготовка каркаса на оправке помещается в опрес-совочное приспособление и обжимается до требуемых значений геометрических размеров и плотности. Опрессовочное приспособ­ление по принципу действия натяжное, выполнено из проката стали 12Х18Н10Т и структурно состоит из обжимных обечаек цилиндрической и ожевальной формы (по профилю внешней по­верхности армирующего каркаса), опорных фланцев и натяжных винтов.

Заневоленный в приспособлении каркас подвергается гидрооб­работке в течение 30... 60 мин в емкости с дистиллированной водой и последующей сушке до постоянства веса в сушильном шкафу произвольной конструкции, обеспечивающем длительное (48-72 час) поддерживание температуры воздуха в рабочем объ­еме на уровне 130 ± 20°С. В процессе гидрообработки происходит склейка прилегающих друг к другу слоев, а в процессе суш­ки— повторная полимеризация связующего, чем достигается ста­бильность формы каркаса после разборки опрессовочного приспо­собления.

На завершающем этапе изготовления каркаса осуществляется сшивка слоев тканого материала между собой углеродной нитью Урал-НШ-24 с целью армирования несущей оболочки в направ­лении, перпендикулярном поверхности слоев.

Этим достигается существенное увеличение межслоевой сдви­говой прочности композита и сохранение сплошности каркаса в процессе насыщения его матрицей при высоких температурах. Сшивка производится ручным способом при помощи специальной иглы с дугообразным телом в области острия, и при соблюде­нии параметров: направление строчек — кольцевое, длина стежка 10... 15мм расстояние между строчками —10... 15мм.

Процесс насыщения армирующего каркаса пироуглеродной ма­трицей является одностадийным и осуществляется в установке насыщения пироуглеродом (рис. 2.10) следующим образом.

Каркас на формообразующей оправке помещается в каме­ру-реактор установки между токопроводами, после чего ка­мера герметизируется, через нее пропускается природный газ ГОСТ 5542-78 и включается нагрев. После выхода установки на заданный температурный режим включается устройство управ­ления процессом пиролиза, которое задает и поддерживает в тече­ние всего процесса температуру в различных участках армирую­щего каркаса по строго определенной программе.

Углеводородный газ, проникая в нагретое тело каркаса, диссоциирует с образова­нием твердой фазы углерода, которая осаждается в порах карка­са, и газообразных продуктов пиролиза, которые принудительно удаляются из камеры-реактора и утилизируются. Процесс про­должается до максимально возможного заполнения пустот кар­каса углеродной матрицей. Остаточная закрытая пористость за­готовки оптических элементов по окончании процесса составляет ~ 8... 12 об.% при длительности насыщения ~ 200... 250 часов. По достижении конечных технологических параметров процесс на­сыщения матрицей прекращается, охлажденная заготовка изделия.

Похожие материалы

Информация о работе