Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ

Изобретение относится к устройствам для переработки полимерных композиционных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из связующего на основе эпоксидной смолы, например рабочих колес машин типа центробежного нагнетателя воздуха.

Известно устройство для изготовления изделий из эпоксидной смолы, включающее зону формования, отверждения и механической обработки заготовки (патент РФ №2257297, B29C 41/04, БИ №21 от 27.07.2005).

Однако указанное устройство трудоемко и сложно из-за несовершенства технологической оснастки.

Ближайшим аналогом является устройство для формования изделий из эпоксидной смолы, включающее зону предварительной обработки связующего наносекундными электромагнитными импульсами с диэлектрической емкостью, зону электромагнитного перемешивания путем виброколебания, зону формования, отверждения и зону механической обработки заготовки (патент РФ №2460641, B29C 41/04, БИ №25 от 10.09.2012).

Однако данное устройство не позволяет получать высокие физико-механические свойства изделий (прочность при растяжении, твердость, прочность при статическом изгибе, ударная вязкость) из-за того, что диэлектрическая емкость не зафиксирована в верхней части и имеет свободные хаотические колебания по всему объему зоны предварительной обработки.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение физико-механических свойств изделий.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для формования изделий из эпоксидной смолы, включающем зону предварительной обработки связующего наносекундными электромагнитными импульсами с диэлектрической емкостью, зону электромагнитного перемешивания путем виброколебания, зону формования, отверждения и зону механической обработки заготовки, согласно изобретению зона электромагнитного перемешивания имеет направляющие в виде роликов, которые расположены в верхней части диэлектрической емкости по ее периметру с возможностью фиксации диэлектрической емкости в вертикальном положении от произвольных колебаний.

При этом обработка наносекундными электромагнитными импульсами способствует формированию дополнительных межатомных химических связей, с другой стороны, обработка электромагнитным перемешиванием (длительность импульсов которой превышает длительность наноимпульсов) способствует сшиванию макромолекул полимера (связующего).

Обработка связующего виброколебаниями повышает эффективность обработки наносекундными электромагнитными импульсами в 1,5-2 раза и повышает производительность установки в 1,4-1,6 раз.

Благодаря тому, что зона электромагнитного перемешивания имеет направляющие в виде роликов, которые расположены в верхней части диэлектрической емкости по ее периметру с возможностью фиксации диэлектрической емкости в вертикальном положении от произвольных колебаний, за счет комбинированной обработки связующего происходит изменение структуры полимера, повышение прочности межатомных и межмолекулярных связей и, следовательно повышение физико-механических свойств готового изделия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена схема установки для совместного воздействия наносекундными электромагнитными импульсами, электромагнитным перемешиванием полимерного связующего и вибрацией.

Устройство для формования изделий из эпоксидной смолы включает зону предварительной обработки связующего наносекундными электромагнитными импульсами, зону электромагнитного перемешивания путем виброколебания, зону формования, отверждения и зону механической обработки заготовки.

В качестве устройства используют аппарат 1 управления установки электромагнитного перемешивания, катушку индуктивности 2, электропитательные катушки индуктивности 3, генератор 4, электропитание электродов 5 излучения наносекундными электромагнитными импульсами, полимерное связующее (Этал Т 210) 6, диэлектрическую емкость 7, диэлектрические подставки 8 и электроды 9 излучения наносекундных электромагнитных импульсов. Нижнюю часть диэлектрической емкости 7 оборудуют виброопорами 10 и вибратором 11 известной конструкции (например, электромагнитным). Зона электромагнитного перемешивания имеет направляющие в виде роликов 12, которые расположены в верхней части диэлектрической емкости 7 по ее периметру с возможностью фиксации диэлектрической емкости в вертикальном положении от произвольных колебаний.

Установка работает следующим образом.

Предварительно, смешанное с отвердителем полимерное связующее 6 загружают в жидком виде в диэлектрическую емкость 7, в которой размещают электроды 9. Затем включают электропитательные катушки индуктивности 2, 3, электродов 9 и производят обработку полимерного связующего 6 в течение от 25 до 35 минут. При этом используют наносекундные электромагнитные импульсы длительностью 1 нс, амплитудой от 8 до 12 кВ, мощность в одном импульсе от 1 до 2 МВт, частота повторения импульсов 1000 Гц. Одновременно производят обработку связующего виброколебаниями амплитудой от 2 до 60 мкм, частотой от 50 до 100 Гц и с продолжительностью, совпадающей с продолжительностью обработки наносекундными электромагнитными импульсами.

При этом обработка наносекундными электромагнитными импульсами и виброколебаниями способствует формированию дополнительных межатомных химических связей, с другой стороны, обработка электромагнитным перемешиванием (длительность импульсов которой превышает длительность наноимпульсов) способствует сшиванию макромолекул полимера (связующего). Таким образом, за счет комбинированной обработки связующего происходит изменение структуры полимера, повышение прочности межатомных и межмолекулярных связей и, следовательно, повышение физико-механических свойств готового изделия. Контроль за состоянием полимерного связующего 6 осуществляют путем отбора контрольных проб известным способом. После обработки связующее использовалось (например) для вакуумно-компрессионной пропитки с термообработкой заготовок при формовании рабочих колес на стеклопластиковой основе для машин типа центробежного нагнетателя воздуха.

Наличие в зоне электромагнитного перемешивания направляющих в виде роликов, которые расположены в верхней части диэлектрической емкости по ее периметру с возможностью фиксации диэлектрической емкости в вертикальном положении от произвольных колебаний, в отличие от аналогов обеспечивает повышение прочности, жесткости, модуля упругости и температуры плавления изделий на основе эпоксидной смолы в процессе эксплуатации за счет повышения качества композиции.