ФОРМОВАНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ И ДРУГИХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

При изготовлении элементов трубопроводных систем и других деталей из неметаллических материалов в производстве самолета В-747 широко применяют различные способы формования: выкладка на оправки (гипсовые формы одноразового применения), формование при сложном вращении, вакуумное формование, прессование стекловолокнистого мата.

Выкладка на оправки

Методом выкладки на оправки получают стеклопластиковые детали сложных форм, не испытывающие силовых нагрузок, типа труб, воздуховодов, коллекторов, патрубков.

При изготовлении оправок в специальном цехе в г. Оберне гипс со связующим заливают в разъемные формы, выполненные с высокой степенью точности из стеклопластика. Полное заполнение гипсомассы больших форм с толщиной стенок 25 мм обеспечивается вращением их в специальном приспособлении; при изготовлении же малогабаритных оправок эту операцию выполняют вручную.

После отверждения гипсомассы оправку вынимают из формы и сушат в печи воздухом, нагретым до 50° С, в течение 24—48 ч до полного удаления из гипсомассы воды. Для герметизации и лучшего отделения гипсомассы от изготовленной детали на наружную поверхность оправки напыляют слой специального лака толщиной не менее 0,125 мм с последующей сушкой его на воздухе (рис. 3.55). На рис. 3.56, 3.57 показаны готовые оправки.

В процессе изготовления детали на готовую оправку с большой тщательностью (во избежание образования пузырей, складок и других дефектов) выкладывают слои стеклоткани, пропитанной полиэфирной смолой (препрега) до получения требуемой толщины стенки. Препрег хранят в холодильнике при 7° С; перед выкладкой его нагревают до комнатной температуры. Раскрой стеклоткани и выкладку заготовок проводят вручную. Для улучшения условий формования в местах изгиба материала и стыковки используют паяльники и специальные утюги.

Собранный комплект вместе с оправкой помещают в мешок из поливиниловой пленки и герметизируют его, затем с помощьюспециально присоединенных трубок откачивают из него воздух, обеспечивая вакуум —500 мм рт. ст. Мешки с заготовками для отверждения выдерживают в печи (рис. 3.58) при 120° С в течение 2,5 ч. После охлаждения оправку разрушают ударами резинового молотка. Для удаления остатков гипса и разделительной пленки деталь помещают в резервуар с горячей водой. Механическую обработку детали проводят высокоскоростной фасонной фрезой, режущая часть которой покрыта алмазным порошком.

На получение готовой детали методом выкладки на оправку (рис. 3.59), по данным фирмы «Боинг», затрачивается в среднем 3 чел.-ч. Фирма считает, что в связи с незначительными расходами на изготовление оснастки этот метод наиболее экономичен при производстве небольших партий деталей или деталей сложной, формы.

Формование при сложном вращении самотеком

Метод формования при сложном вращении самотеком широко используют при изготовлении полых деталей неправильной формы, таких, например, как трубопроводы системы кондиционирования воздуха, выпускаемых большими партиями. Время изготовления этим методом одной трубы в среднем составляет 10 мин.

На самолете В-747 для изготовления деталей трубопроводов формованием при сложном вращении самотеком используют в основном поликарбонат, применяются и другие материалы: найлон, высокопрочный полиэтилен и т. п. Поликарбонатный порошок из- за его гигроскопичности перед употреблением сушат при 125° С в течение 20 мин, после взвешивания его засыпают в форму, изготовленную из литого алюминия или никелевого сплава (рис. 3.60).

Формование при сложном вращении самотеком проводят на трехпозиционной камерной установке (рис. 3.61), оснащенной специальным приспособлением коленчатого типа, которое обеспечивает в нем формы с наполнителем по двум взаимно перпендикулярным осям в позициях нагрева и охлаждения. Управление вращением формы относительно каждой из двух осей автономное; скорости их вращения, как правило, разные, так как определяются конструктивными особенностями деталей (сложностью формы, толщиной стенок, массой деталей и т. д.). Например, при относительной частоте вращения формы вокруг одной оси, равной 12 об/мин, частота вокруг другой оси может быть равной 3 об/мин. Конструкция приспособления позволяет одновременно устанавливать несколько форм. Максимальная масса вращающейся формы с наполнителем не должна .превышать 750 кг, а объем — в м3.

Приспособление подает форму с загруженным порошком в печь (рис. 3.62), где она нагревается до 265° С в течение 10 мин. Под действием сложного вращения самотеком порошок равномерно распределяется по стенкам и дну формы, а с ростом температуры он постепенно приплавляется к ним, образуя таким образом пустотелую оболочку из расплавленной пластмассы. Далее приспособление направляет вращающуюся форму в следующую камеру печи, где деталь охлаждается водой, распыляемой на форму (рис. 3.63). Чтобы уменьшить усадку материала и увеличить скорость охлаждения, что обеспечивает высокую прочность детали, в форму подают инертный газ под давлением 1 кгс/см2.

Готовую деталь вынимают из формы (рис. 3.64) и облой удаляют ленточной пилой.

Детали, изготовленные из поликарбоната формованием при сложном вращении самотеком, имеют характерную блестящую поверхность; вес их выдерживается с точностью до 10%.

Вакуумное формование

Вакуумное формование применяют при изготовлении деталей с декоративной поверхностью высокой чистоты из специальных текстурных пластмассовых листов (рис. 3.65). При этом методе достигается равномерность толщины стенок по всему объему, особенно в деталях, соотношение глубины к длине которых больше, чем 0,5 : 1.

Для формования деталей применяют листы из материала АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол), полиэтилена, поликарбоната и других материалов, способных сохранять прочность при нагреве в достаточно широком диапазоне температур.

Вакуумное формование может быть выполнено на простом оборудовании. При изготовлении больших партий деталей этот процесс автоматизируют, за исключением операций наладки и периодической загрузки материала. На установке для формования (рис. 3,66) в специальном приспособлении крепится литая оправка из алюминия с отверстиями для выхода воздуха, конструкция которой сделана с учетом усадки пластика. Для повышения производительности процесса нагрев и охлаждение оправки осуществляют циркулирующей водой. При габаритных размерах деталей 2x3x1,2м производительность одной установки — 60 деталей в час.

Для изготовления небольших партий деталей применяют оправки из пластмассы с использованием электронагрева и воздушного охлаждения. Во время экспериментальных работ материалом оправки могут быть твердые породы дерева, прессшпан или гипс.

Перед формованием лист термопластика укладывают под оправку, нагревают в течение ~40 с до 200° С и герметизируют по периметру оправки (рис. 3.67, 3.68). Внутри оправки создают вакуум, равный 700 мм рт. ст., под действием которого лист принимает форму внутренней части оправки и в таком виде охлаждается.

Формованную деталь (рис. 3.69) подвергают чистовой обрезке, после чего деталь готова для сборки.

Прессование мата

По сравнению с методом вакуумного формования,- метод прессования мата обеспечивает получение деталей высокой прочности с гладкими внешними и внутренними поверхностями при равномерной толщине стенок по всему объему детали. Процесс ведут на специальных прессах усилием от 9,1 до 450 тс (рис. 3.70). К размерам, форме, качеству рабочих поверхностей матрицы и пуансона, а также к точности их изготовления предъявляют повышенные требования.

Для получения декоративных поверхностей, а также при изготовлении больших партий деталей применяют стальные хромированные штампы.

При прессовании стекловолокнистый мат размещают в матрице (рис. 3.71), в которую заливают точно рассчитанное количество полиэфирной смолы, предварительно смешанной с катализатором, различными наполнителями и красителями. Под давлением пуансона смола заполняет пустоты формы и выдавливается по ее краям. Равномерное распределение выдавливаемой смолы по всему периметру мата гарантирует получение качественной детали. Далее штамп нагревается паром до 140° С, и стекловолокнистый мат при давлении 7 кгс/см2 в течение 2—8 мин прессуется, образуя Деталь требуемой формы (рис. 3.72). Охлажденная деталь проходит чистовую обработку.

Иногда для прессования деталей используют листовые (ЛФС) и насыпные формовочные (НФС) смеси, представляющие собой стекловолокно, предварительно смешанное со смолой. При использовании таких смесей сокращается время прессования, но удельное давление пресса возрастает до 105 кгс/см2.

Белянин П. Н. Производство широкофюзеляжных самолетов в США — М.: Машиностроение, 1979.