способ изготовления изделий из углерод-углеродного композиционного материала

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, включающий сборку заготовки, формование и высокотемпуратурную термообработку путем пропускания электрического тока через слой углеродной ткани, отличающийся тем, что при сборке заготовки углеродную ткань размещают между слоями препрега, при этом концы углеродной ткани выступают за пределы заготовки, ткань формуют совместно с изделием, а при термообработке выступающие концы ткани используют как токоподводы, причем одинаковую плотность тока по сечению изделия обеспечивают выбором количества токоподводов и их площади сечения пропорционально площади сечения изделия, а после термообработки токоподводы с изделия удаляют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при термообработке осуществляют контроль температуры замером электросопротивления изделия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение может быть использовано в авиационной и химической отраслях промышленности.

Известен способ изготовления изделий из углеродных композиционных материалов, включающий сборку, формование и термообработку путем пропускания электрического тока через изделие.

Недостатком способа является сложность подвода эл.тока к изделиям переменного сечения через жесткие контуры: форма токоподводов должна точно отражать сложную форму изделия, а сопротивление контактов зависит от давления на контакты, размеров выступов на поверхности контактов, определяемых обработкой и других факторов.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления изделий из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), включающий сборку, формование и последующий нагрев заготовок в чехле из эластичного токопроводящего материала, подключенного к источнику эл.тока и выполненного из углеродной ткани, что позволяет карбонизировать и графитизировать заготовки любых конфигураций и размеров.

Недостатком данного способа термообработки является большое (по сравнению с первым способом) время нагрева и неравномерность нагрева по сечениям заготовки, которая выравнивается только при длительной выдержке. По сути дела нагрев заготовок происходит конвективным способом через поверхность в гибкой "эластичной" печке.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей изготовления изделий сложной формы и сечений путем прямого токопропускания через изделие.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления изделий из УУКМ, включающем сборку заготовки, формование и высокотемпературную термообработку за счет пропускания электрического тока через слой углеродной ткани, при сборке заготовки углеродную ткань размещают между слоями препрега, при этом концы углеродной ткани выступают за пределы заготовки, ткань формуют совместно с изделием, а при термообработке выступающие концы ткани используют как токоподводы, причем одинаковую плотность тока по сечению изделия обеспечивают выбором площади сечения и количества токоподводов пропорционально площади сечения изделия, а после термообработки токоподводы с изделия удаляют. Для контроля температуры в процессе нагрева осуществляют замер электросопротивления изделия.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, где показаны изделие 1 из УУКМ, токоподводы 2 из углеродной ткани, заделанные при формовании в изделие 1, контакты 3 источника тока.

П р и м е р. Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В пресс-форму для формования изделия укладываются слои препрега согласно расчетной схеме укладки. Между слоями препрега укладываются полосы-токоподводы из углеродного материала, концы которых выводят за пределы пресс-формы. Ширина и количество полос-токоподводов определяют либо экспериментальным, либо расчетным путем. Одним из вариантов укладки волокон является сквозное расположение полосы-контакта в изделии, т.е. центральная часть токоподводов в этом случае является элементом конструкции изделия и остается в нем после удаления выступающих концов токоподводов. Площадь сечения полос-токоподводов и места их заделки выбирают в соответствии с задачей обеспечения равномерного нагрева, для чего необходимо, чтобы плотность тока в любом сечении изделия была одинакова. На чертеже условно показано, что к более толстому концу изделия подведено значительно большее количество полос-токоподводов, что позволяет пропустить в этом месте больший ток. Выступающие концы токоподводов подключают к источнику тока и пропускают через изделие эл.ток необходимой мощности. Происходит термообработка изделия. По окончании процесса технологический припуск изделия вместе с выступающими полосами-токоподводами удаляют механическим либо другим путем.

Использование предлагаемого способа по сравнению с существующими обеспечивает следующие преимущества: заделка токоподводов непосредственно в изделие позволяет избежать трудоемкой подгонки формы у жесткого токоподвода, в случае его приложения непосредственно к поверхности изделия; выравнивается эл.сопротивление в зоне контакта токоподвода и изделия и соответственно устраняется локальный разогрев этой зоны, устраняют зазоры, а значит и возможность появления электродуги в зоне контакта; исключается необходимость приложения давления для лучшего контакта изделия и токоподвода.

Применение предлагаемого способа позволяет снизить трудоемкость процесса термообработки и повысить качество изделий при проведении данного процесса.