SE525588C2 - Hållanordning för en artikel och metod att härda samman nämnda artikel - Google Patents

Description

l0 15 20 25 _30 innefattar stödjande medel inrättade att stödja artikeln under härdningen och att utöva ett differentierat tryck mot artikeln.

I ett föredraget utförande innefattar stödmedlen ett eller flera stödorgan, vilka omger artikelns sidoytor, där åtminstone ett av stödorganen är anordnat i förhållande till artikeln så, att det utefter sin längd utövar olika högt tryck mot artikeln. Det stöd- organ som utefter sin längd utövar olika högt tryck mot artikeln är fixt anordnat i hållaranordningen i en pivotpunkt vald så att stödorganet på ett första område utefter sin längd pressar mot artikeln och på ett andra område utefter sin längd anligger mot artikeln i huvudsak utan att utöva något tryck mot artikeln. De stödorgan som inte utövar olika högt tryck mot artikeln anligger utefter hela sin längd mot artikeln i huvudsak utan att pressa mot artikeln.

I ett speciellt utförande är hållaranordningen inrättad att hålla en artikel innefattande en kärna och en kärnans sidoytor omgivande balkram inkluderande åtminstone två balkar vid limning av kärnan mot balkramen och lirrming av balkarna mot varandra.

Stödorganen är då inrättade tillhandahålla det differentierade trycket så att de pressar balkama mot varandra med ett i förhållande till trycktanktrycket förhöjt tryck och anligger mot artikeln i huvudsak utan att utöva något tryck mot demra där kärnan skall limmas mot ballcamen. Exempelvis är det tryck som pressar balkarna mot varandra ca 2-4 gånger högre än det rådande trycket i trycktanken.

Föreliggande uppñnning avser dessutom en metod att hårda samman en artikel innefattande åtminstone en kärna och en kärnan omgivande balkram inkluderande åtminstone två balkar varvid kärnan lirnmas mot balkramen och balkramens balkar lirnmas mot varandra. Metoden kännetecknas av att den ohärdade artikeln arrangeras på ett underlag, att stödorgan appliceras runtom artikeln för att hålla samman denna, att stödorganen bringas att utöva ett differentierat tryck mot artikeln, och att den ohärdade artikeln på sitt underlag och med stödorganen införes i en trycktank för härdning. Stödorganen bringas att utöva ett i förhållande till trycktanktrycket förhöjt tryck på de ytor som trycker samman balkama mot varandra och anligga mot artikeln i huvudsak utan tryck på ytor där balkama limrnas mot kärnan. 10 15 20 25 30 rn;- rjnfx 1 x ._ '_ p _ - 3 Den uppfmningsenliga hållaranordningen och metoden att härda samman en artikel förenklar avsevärt sammanlirnriingen aven artikel innefattande en kärna límmad vid en balkram av sammanlimmade balkar. Kärnan är tryckkänslig och tål i sidled ett mycket lågt tryck medan den uppifrån klarar ett tryck på i storleksordningen 180 kPa. För hoplimningen av balkarna däremot föreskrivs ett betydlig högre tryck, i storleksordningen 300-600 kPa, för att erhålla en bra limfog. Trots dessa motstridiga krav tillhandahåller alltså den uppfinningsenliga anordningen och metoden lirnning av artikeln endast i ett steg. Trycket i trycktanken, således i storleksordningen högst 180 kPa pressar uppifrån mot balkramen och kärnan. Stödmedlen anordnade runtom artikeln håller mot trycket som i sidled annars skulle pressa på artikeln, förutom på de ytor där det i förhållande till trycktanktrycket förhöjda trycket föreskrivs. På dessa ytor tillhandahåller stödmedlen det föreskrivna trycket.

KORT FIGURBESKRIVNING Fig 1 visar ett exempel på en hållaranordning för att hålla en artikel i samband med härdning av denna.

Fig 2 visar ett exempel på utformningen av artikeln i fig 1.

F íg 3 visar schematiskt ett exempel på artikeln i fig 2 monterad vid i hållaranordningen innefattade stödorgan.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I fig l innefattar en hållaranordning ett baselement 1, som i det visade exemplet bildar en bädd med en övre bäddyta som kan ha en storlek av exempelvis 10 m2.

Baselementet l kan vara tillverkat av stål eller någon annan metall eller metall- legering, såsom exempelvis aluminium, nickel etc, och ha en tjocklek av mellan 5 och 50 mm exempelvis mellan 20 och 25 mm.

På baselementets l bäddyta är ett mellanliggande element 2 förskjutbart anordnat, dvs det mellanliggande elementet 2 vilar löst på baselementet 1. Ovanpå det mellan- liggande elementet 2 placeras en artikel 3 som ska tillverkas. Det mellanliggande elementet 2 bildar ett formelement för artikeln 3, dvs det mellanliggande elementet 2 bildar en yta, vilken har en form som motsvarar en mot det mellanliggande elementet vänd yta hos den artikel 3 som skall tillverkas. Det mellanliggande elementet 2 är i det visade exemplet förhållandevis tunt i järnförelse med baselementet l och kan 10 15 20 25 30 l' Û I' F" *W Û ' h. -N_. j 4 vara mellan 2 och 7 mm, exempelvis mellan 4 och 5 mm. Med fördel kan det mellan- liggande elementet 2 ha en övre yta som är väsentligen parallell med en undre yta hos det mellanliggande elementet. Därvid har med fördel även baselementets I övre bäddyta en form som motsvarar formen hos en yta hos den artikel 3 som skall till- verkas. Altemativt har det mellanliggande elementet 2 en övre yta, mot vilken den artikel 3 som skall tillverkas vilar, och en undre yta, varvid dessa ytor inte är paral- lella. Exempelvis kan den övre ytan ha en konkav form medan den undre ytan är plan. I den i fig l visade utfóringsfonnen är det mellanliggande elementets övre och undre yta väsentligen plana liksom också baselementets 1 övre yta.

Det mellanliggande elementet 2 är åtminstone delvis tillverkat av ett komposit- material innefattande exempelvis fibrer och ett plastmaterial. Sådana fibrer kan exempelvis vara kolfibrer, glasfibrer och/eller andra mineralfibrer. Plastmaterialet innefattar en härdbar plast, såsom exempelvis epoxiplast.

Hållaranordningen innefattar också stödorgan 4 som är ñxerbara på det mellan- liggande elementet 2. Stödorganen 4 bildar tillsammans en ram som stöder artikeln 3 som ska tillverkas. Ramens inneryta definierar således konturen hos artikelns kant- yta. Stödorganen 4 är fixerbara på det mellanliggande elementet 2 med hjälp av ßr- bandsorgan 6. Stödorganen 4 är således enbart fastsatta i det mellanliggande elemen- tet 2. Förbandsorganen 6 innefattar exempelvis ett skruvfórband med en skruv samt en mutter som är gängad på skruven. Skruven sträcker sig genom det mellanliggande elementet 2 och ett av stödorganen 4 och innefattar ett skmvhuvud som är íörsänkt i det mellanliggande elementet 2. Även andra förbandsorgan är möjliga inom ramen för uppfinningen, exempelvis enbart en bult utan gängor som sträcker sig genom hål i det mellanliggande elementet 2 och ett av stödorganen 4 med lämplig passning. Det är också möjligt att fasta åtminstone ett eller några av stödorganen 4 vid det mellan- liggande elementet 2 med hjälp av en mer permanent fórbindning, exempelvis limning. Varje stödorgan 4 har en stödyta 10 som är vänd mot kantytan hos den artikel 3 som skall tillverkas. Stödytan 10 har därvid en kontur som motsvarar kantkonturen hos den artikel 3 som skall tillverkas. Montering av stödorganen 4 kommer att beskrivas mer utförligt i anslutning till fi g 3. 10 15 20 25 30 r- m rf' r- r-. n 5 Även stödorganen 4 kan vara tillverkade av ett kompositmaterial innefattande fibrer och ett plastmaterial. Fibrerna kan exempelvis vara kolfibrer, glasfibrer och/eller några mineralfibrer och plastmaterialet kan innefatta epoxiharts. Stödorganen 4 innefattar med fördel en högre andel plastmaterial än det mellanliggande elementet 2.

Stödorganen 4 är lämpligtvis tillverkade med hjälp av formar av metall, såsom aluminium eller stål.

Hållaranordningen innefattar vidare medel för borttransport av gas från ett område ovanför baselementet 1. Dessa medel innefattar kanaler 19, som har en respektive mynning 20 i baselementets 1 övre bäddyta och som sträcker sig till en pump 21.

Vidare finns en väsentligen tät duk 22 ovanför baselementets 1 övre bäddyta. Duken 22 är fastsatt längs baselementets 1 periferi med hjälp av något fästmedel 23, såsom exempelvis vidhäfcande tejp. Duken 22 täcker således mynningama 20, det mellan- liggande elementet 2, stödorganen 4 och den artikel 3 som skall tillverkas. Genom att starta pumpen 21 kommer således den gas som befinner sig mellan duken 22 och baselementet 1 att transporteras bort och ett vacuurn åstadkommas, varvid duken 22 kommer att ligga tätt an mot den artikel 3 som skall tillverkas. Det skall noteras, att ytterligare element kan vara anordnade mellan artikeln 3 och duken 22, exempelvis kan en perforerad plastfilm (ej visad) vara placerad nännast artikeln 3 och även en så kallad avrivningsduk (ej visad) kan vara placerad mellan artikeln 3 och duken 22.

Hållaranordrlingen med tillhörande artikel 3 kan i ett utförande föras in i en sk autoklav för värmebehandling.

I fig 2 utgör artikeln 3 ett byggelement för ett flygplan, ett fordon, en båt, ett fartyg eller för någon annan anordning, såsom en maskin eller byggnad. Artikeln innefattar i fig 2 en kärna 5 och en kärnan omgivande ballcram 7 bestående av sammanlimmade kolfiberbalkar 8. För att tillhandahålla en stark limfog mellan balkarna krävs att limmet härdas under ett förhållandevis högt tryck, i storleksordningen 300-600kPa.

Kärnan 5 är inlirnmad i balkramen 7. Kärnan 5 har karaktäristiskt en cellstrulctur, exempelvis en så kallad bikakestruktur, varigenom artikelns 3 vikt kan hållas på en låg nivå. Kärnan är karaktäristiskt tryckkänslig. I ett exempel med en fenohnatris/aramidfiberkärna tål käman i sidled ett mycket lågt tryck. Ovanifrån tål kärnan att utsättas för ett tryck i storleksordningen 180 kPa. 10 15 20 25 30 r-nrj r-fwf: 1 ~_» m. *J 'a i 6 I fig 3 omger stödorganen 4a, 4b helt artikeln 3. De av stödorganen 4b som anligger mot ett parti av balkramen 7, vilket utefier hela sin motstående kantyta angränsar mot kärnan är fixerade i det mellanliggande elementet 2 medelst två på ett avstånd från varandra anordnade iörbandsorgan 6, beskrivna ovan. Stödorganen 4b är fixerade i förhållande till artikeln så, att de före härdningen anligger tätt mot artikeln 3 utan att utöva något tryck mot artikeln. Under själva härdningsprocessen däremot kan dock förekomma att ett visst tryck utövas på artikeln från stödorganen 4b genom att limmet mellan kärnan och balkrarnen expanderar något under härdningsprocessen. Även de av stödorganen 4b som anligger mot ett parti av balkramen 7, vilket inne- fattar en skarv mellan två balkar 8 är på samma sätt fixerade i underlaget medelst två på ett avstånd från varandra anordnade törbandsorgan 6. De stödorgan 4a som anligger mot ett parti av en balk 8, som utefter sin motstående kantyta angränsar dels mot kärnan och dels mot en motstående balk 8 är anordnade i det mellanliggande elementet 2 på ett alternativt sätt. Dessa stödorgan 4a är monterade i underlaget via endast ett törbandsorgan 6. Detta enda törbandsorgan 6 agerar i det här fallet pivot- punkt 9, kring vilken stödorganet 4a är något vridbar. Läget fór pivotpunkten 9 är i enlighet med fackmannamässiga beräkningar av moment kring pivotpunkten valt så, att stödorganet 4a på ett område utefter sin längd där den till stödorganet angrän- sande balken ligger mot en motstående balk, pressar den angränsande balken mot den motstående balken och utefter resterande del av sin längd anligger mot den angrän- sande balken utan att pressa mot denna. För det ovan beskrivna exemplet med en fenolmatris/ararriidfiberkärna och ett trycktanktryck på 180 kPa är pivotpunkten dessutom vald så, att det tryck som utövas mot ovan nämnda område är i storleksord- ningen 2-4 gånger högre än lufitrycket i trycktanken.

Tillverkning av artikeln 3 kan exempelvis göras på följande sätt. Det mellanliggande elementet 2 placeras på baselementet 1. Kärnan placeras därefter på det mellan- liggande elementet 2. Vidare placeras de ohärdade kolfiberbalkarna runt kämans periferi. Därefter appliceras stödorganen 4 runt kärnan 5 och balkrarnen 7 av kol- fiberbalkama 8 på det sätt som beskrivits i anslutning till fig 3. Ovanpå artikeln appliceras sedan den gastäta duken 22 som fästes med något vidhäflaiingsmedel 23 på den övre bäddytan längs baselementets periferi. Hållaranordningen infóres därefier i en autoklav. Det utrymme som bildas under duken vakuumsugs nu med hjälp av pumpen 21 så att duken 22 kommer till tät anslutning mot artikeln. 10 15 Temperaturen och trycket höjs successivt inne i autoklaven. De slutliga nivåerna för att åstadkomma härdning av artikeln -3 kan exempelvis uppgå till cirka 2-6 bar, exempelvis 6 bar absolut och l50-200°C, exempelvis ungefär l80°. Efier lämplig uppehållstid, exempelvis 2-3 timmar beroende på artikelns storlek, sänks tryck och temperatur i autoklaven och hållaranordningen kan avlägsnas från autoklaven.

Därefier avlägsnas duken 22 så att artikehi 3 friläggs. Artikeln 3 monteras sedan bort från hållaranordningen och är färdig fór montering eller efterbehandling.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till de visade utfóringsformerna utan kan varieras och modifieras inom ramen ñr de efierßljande patentkraven. Speciellt skall noteras att de artiklar 3 som kan tillverkas med hjälp av hâllaranordningen kan ha en i princip godtycklig fonn och inte på något vis enbart den form som visas i beskrivningen och på ritningama.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 får' v' n fw _ .

1. . .l PATENTKRAV l. Hållaranordning för att hålla en artikel (3) i samband med härdning av artikeln vid förhöjt tryck i en trycktank, varvid hållaranordningen innefattar ett eller flera stödorgan helt eller delvis omgivande artikelns sidoytor och inrättade att stödja artikeln (3) under härdningen, k ä n n e t e c k n a d a v, att åtminstone ett av stödorganen (4a) är anordnat i förhållande till artikeln så, att det utefier sin längd utövar olika högt tryck mot artikeln, varvid stödorganet (4a) är fixt anordnat i hållaranorditingen i en pivotpunkt (9) vald så att stödorganet på ett första område utefter sin längd pressar mot artikeln och på ett andra område utefter sin längd anligger mot artikeln i huvudsak utan att utöva något tryck mot artikeln. Hållaranordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att de stödorgan (4a) som utefter sin längd är inrättade att utöva olika högt tryck mot artikeln är anordnade i anslutning till åtminstone ett av artikelns hörn. Hållaranordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att den är inrät- tad att hålla en artikel (3) innefattande en kärna (5) och en kärnans sidoytor omgivande balkram (7) inkluderande åtminstone två balkar (8) vid lirnning av kärnan (5) mot balkramen (7) och limning av balkama (8) mot varandra, varvid stödorganen är inrättade att pressa balkama mot varandra och anligga mot artikeln i huvudsak utan att utöva något tryck mot derma där kärnan skall limmas mot balkramen. Hållaranordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att pivotpunkten (9) är vald så, att trycket på det första området är ungefär 2-4 gånger högre än trycket i trycktanken. Metod att härda samman en artikel (3) innefattande åtminstone en kärna (5) och en kärnan omgivande balkram (7) inkluderande åtminstone två balkar (8) varvid kärnan (5) limmas mot balkramen (7) och balkramens (7) balkar (8) limmas mot varandra, k ä n n e t e c k n a d a v att den ohärdade artikeln (3) arrangeras på ett underlag (2), att stödorgan (4; 4a, 4b) appliceras runtom Fñt* t-rxn n., h... ~__} 9 artikeln för att hålla samman denna, att stödorganen bringas att utöva ett differentierat tryck mot artikeln, och att den ohärdade artikeln på sitt underlag (2) och med stödorganen (4; 4a, 4b) införes i en trycktank fór härdning. Metod enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att stödorganen (4; 4a, 4b) bringas att utöva ett i förhållande till trycktanktrycket förhöjt tryck på de ytor som trycker samman balkama mot varandra och anligga mot artikeln i huvudsak utan tryck på ytor där balkarna limmas mot