СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК B23K20/00 B21C23/08 

Описание патента на изобретение RU2209131C1

Изобретение относится к области обработки давлением волокнистых композиционных материалов (ВКМ) и служит для производства цилиндрических полых изделий с продольным и поперечным армированием (например, труб, оболочек).

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения полых изделий из ВКМ с продольным армированием [1], заключающийся в следующем. Заготовку собирают и жестко крепят на оправке, нагревают и совместно протягивают через волоку, осуществляя компактирование заготовки в изотермических условиях за один переход. Недостатками способа являются высокая себестоимость получаемых изделий ввиду сложности изготовления оснастки, а также снижение коэффициента использования материала из-за наличия крепежной части, уходящей в отход.

Задачей предлагаемого способа является увеличение коэффициента использования материала и уменьшение себестоимости продукции.

Сущность изобретения заключается в следующем. Получение армированных полых цилиндрических изделий из волокнистых композиционных материалов реализуется за счет того, что заготовку собирают на оправке, жестко закрепляют на ней и компактируют в изотермических условиях при постоянном давлении, равном напряжению компактирования ВКМ, причем заготовку собирают на полой оправке, а компактирование осуществляют путем обкатки между валками по всей длине образующей заготовки со скоростью вращения валков n, равной:

где КНП - коэффициент неплотности заготовки; hо - начальная толщина заготовки; R - радиус валков прокатного стана; tд - требуемое время деформации.

Описываемый способ поясняется схемой, данной на чертеже.

Заготовка 1 размещается методом намотки на оправке 2. После нагрева заготовки и валков, оправка фиксируется между валками 3 и 4, один из которых кладется в пазы основания 5, а другой, помещенный внутри оправки, передает усилие пресса через подвижную часть 6 установки. Процесс компактирования происходит за счет обкатки в изотермических условиях за один проход при постоянном давлении валков на заготовку, равном напряжению компактирования ВКМ, что обеспечивается приложением усилия прижима на верхний валок. Угловая скорость вращения валков рассчитывается таким образом, чтобы прочное соединение компонентов сформировалось за один проход. Это достигается, если угловая скорость рассчитывается с помощью вышеприведенной формулы. Сохранение сплошности волокон обеспечивают силовыми условиями, характеризующимися величиной напряжений в ВКМ, не превышающих напряжение компактирования, и ограничением степени деформации ВКМ величиной, равной коэффициенту неплотности заготовки.

Пример. На лабораторной установке, детали которой выполнены из инструментальной стали 5ХНВ, при температуре 480-500oС проводили обкатку сборной заготовки из ВКМ АД1-В с объемной долей волокон 40%. В результате была получена партия изделий толщиной 1,5 мм. Обкатку проводили следующим образом. Заготовка размещалась на кольцевой оправке внешним диаметром 250 мм и шириной 200 мм, соответствующей длине бочки валков установки. Валки лабораторного устройства (диаметром 150 мм) и оправка с заготовкой нагревались до температуры 500oС. Выполняли сборку рабочей установки. Один из валков размещался внутри оправки, после чего на его цапфы прикладывалось усилие пресса. За счет этого заготовка зажималась неподвижными валками с давлением, равным напряжению компактирования (140 МПа). Затем валки приводились в движение с угловой скоростью 0,05 рад/с.

Полученные образцы подвергались испытанию на разрыв. Прочность ВКМ близка к расчетной - 850 МПа. Кроме этого, проведенный фракционный анализ после вытравливания матрицы ВКМ показал сохранение сплошности 90% волокон.

Проведены дополнительные исследования влияния скорости вращения валков на качество получаемых изделий. Так, компактирование заготовок со скоростью 0,1 рад/с при прочих равных условиях не позволило получить прочного соединения компонентов.

Предложенный способ обеспечивает получение цилиндрических армированных полых изделий компактного строения с прочным соединением компонентов и сохранением целостности и исходной прочности волокон.

Источники информации
1. Патент 2083338, кл. В 23 К 20/00, опубликован 10.07.97, бюл. 19.

Похожие патенты RU2209131C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРОДОЛЬНЫМ АРМИРОВАНИЕМ 1999
  • Галкин В.И.
  • Палтиевич А.Р.
RU2151014C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЛИСТОВ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 1996
  • Галкин В.И.
  • Соколов В.С.
  • Соколов А.В.
RU2107564C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ПРОФИЛЕЙ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2001
  • Галкин В.И.
  • Нуждин В.Н.
  • Палтиевич А.Р.
  • Преображенский Е.В.
RU2207927C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРОДОЛЬНЫМ АРМИРОВАНИЕМ 1996
  • Галкин В.И.
  • Горбач А.Н.
RU2107597C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ОРГАНОПЛАСТИКОВ 2008
  • Головкин Геннадий Сергеевич
RU2383437C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРОДОЛЬНЫМ АРМИРОВАНИЕМ 1994
  • Галкин В.И.
  • Мануйлов В.Ф.
  • Кулапов А.К.
RU2083338C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ НАМОТКИ 1998
  • Павловский Д.В.
  • Головкин Г.С.
  • Куперман А.М.
  • Зеленский Э.С.
RU2152306C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА AlO-Al 2004
  • Рысев П.А.
  • Ситников А.И.
  • Иванов Д.А.
  • Ильин А.А.
  • Шляпин С.Д.
RU2266270C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА AlO-Al 2006
  • Ситников Алексей Игоревич
  • Иванов Дмитрий Алексеевич
  • Ильин Александр Анатольевич
  • Шляпин Сергей Дмитриевич
  • Иванов Александр Владимирович
RU2319678C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА AlO-Al 2011
  • Иванов Дмитрий Алексеевич
  • Иванов Александр Владимирович
  • Ильин Александр Анатольевич
  • Шляпин Сергей Дмитриевич
RU2461530C1

Реферат патента 2003 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Использование: изобретение относится к области обработки давлением волокнистых композиционных материалов (ВКМ). Оно может применяться в аэрокосмической области промышленности и в других областях машиностроения. Сущность: в способе получения армированных полых цилиндрических изделий из волокнистых композиционных материалов заготовку собирают на оправке, жестко закрепляют на ней и компактируют в изотермических условиях при постоянном давлении, равном напряжению компактирования ВКМ, причем заготовку собирают на полой оправке, а компактирование осуществляют путем обкатки между валками по всей длине образующей заготовки со скоростью вращения валков n, равной где КНП - коэффициент неплотности заготовки; h0 - начальная толщина заготовки; R - радиус валков прокатного стана; tд - требуемое время деформации. Изобретение позволяет получать армированные полые цилиндрические изделия из ВКМ при более высоком коэффициенте использования материала и с меньшей себестоимостью продукции. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 209 131 C1

Способ получения армированных полых цилиндрических изделий из волокнистых композиционных материалов (ВКМ), заключающийся в том, что заготовку собирают на оправке, жестко закрепляют на ней и компактируют в изотермических условиях при постоянном давлении, равном напряжению компактирования ВКМ, отличающийся тем, что заготовку собирают на полой оправке, а компактирование осуществляют путем обкатки между валками по всей длине образующей заготовки со скоростью вращения валков n, равной

где Кнп - коэффициент неплотности заготовки;
h0 - начальная толщина заготовки;
R - радиус валков прокатного стана;
tд - требуемое время деформации.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2209131C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРОДОЛЬНЫМ АРМИРОВАНИЕМ 1994
  • Галкин В.И.
  • Мануйлов В.Ф.
  • Кулапов А.К.
RU2083338C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБОЛОЧЕК ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И ОПРАВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1991
  • Муркин В.В.
  • Графов Б.Г.
  • Шевченко Э.Е.
  • Далекий Г.Н.
  • Архипов А.Н.
  • Татаренкова Т.Э.
  • Чугунов О.В.
  • Рудовер И.Ю.
RU2028896C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРОДОЛЬНЫМ АРМИРОВАНИЕМ 1999
  • Галкин В.И.
  • Палтиевич А.Р.
RU2151014C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРОДОЛЬНЫМ АРМИРОВАНИЕМ 1996
  • Галкин В.И.
  • Горбач А.Н.
RU2107597C1
WO 8302782 А, 18.08.1983.

RU 2 209 131 C1

Авторы

Галкин В.И.

Нуждин В.Н.

Палтиевич А.Р.

Преображенский Е.В.

Даты

2003-07-27Публикация

2001-11-21Подача