DE10335273B4 - Method and device for producing a multipart driving ring for a subcaliber projectile in fiber composite construction - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Herstellung eines mehrteiligen Treibrings für ein Unterkalibergeschoß in Faserverbundbauweise,
bei
dem
a) ein in n Elemente segmentierter Wickeldorn mit einem Außengewinde
versehen wird, welches die Formschlusszone zum anzutreibenden Geschoss
vorgibt,
b) die segmentierten Elemente des Wickeldorns durch
Zwischenfugen eines Aufweitekörpers
um ein bestimmtes Maß aufgeweitet
werden,
c) der Wickeldorn über
seine Länge
mit mehreren Gewebelagen bestückt
wird,
d) die Gewebelagen mit einem Kunstharz getränkt werden,
e)
der Treibringrohling in einer Hohlform in einem Autoklaven ausgehärtet wird,
f)
der ausgehärtete
Treibringrohling ausgeformt wird,
g) der Treibkäfig-Rohling
entlang seiner Elemente mit einem Trennwerkzeug zerlegt wird, wobei
die Trennschnittbreite dem Aufweitungsmaß entspricht,
h) der Treibkäfig-Rohling
eine endgültige
Außenformbestimmung
erfährt.Method for producing a multipart driving ring for a subcaliber projectile in fiber composite construction,
in which
a) a winding element segmented into n elements is provided with an external thread, which predetermines the positive-locking zone to the projectile to be driven,
b) the segmented elements of the mandrel are widened by an intermediate expansion of an expansion body by a certain amount,
c) the winding mandrel is equipped with several layers of fabric over its length,
d) the fabric layers are impregnated with a synthetic resin,
e) the blowing ring blank is cured in a mold in an autoclave,
f) the hardened driving ring blank is shaped,
g) the sabot blank is disassembled along its elements with a separating tool, the separating cut width corresponding to the widening dimension,
h) the sabot blank undergoes a final outer shape determination.
Description
Zur Beschleunigung von Unterkaliber-Wuchtmunitionen im Waffenrohr werden Ergänzungskörper benutzt, die das Volumen zwischen Munitionskörper und Rohrkaliber ausfüllen. Der das Geschoss antreibende Gasdruck kann so nicht nach außen entweichen. Die Ergänzungskörper sind unter der Bezeichnung Treibkäfig oder Treibspiegel bekannt.to Acceleration of sub-caliber balun ammunition in the barrel Supplementary body used, filling the volume between ammunition body and tube caliber. Of the The floor driving gas pressure can not escape to the outside. The supplementary bodies are under the name sabot or sabot known.
An die zur Beschleunigung von Hochleistungs-Unterkalibergeschossen verwendeten Treibkäfige wird die Anforderung gestellt, den vorhandenen Gasdruck bei möglichst kleiner Gesamtmasse des Systems Treibkäfig-Penetrator in Bewegungsenergie umzuwandeln und somit den Penetrator als eigentliche Nutzlast auf eine möglichst hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen. Die Verbindung zwischen Treibkäfig und Penetrator kann dabei auf zweierlei Arten erfolgen, entweder formschlüssig mittels Gewinde, Rillen o. ä. oder kraftschlüssig mittels Reibung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich vornehmlich auf die im Allgemeinen verwendete formschlüssige Verbindung. Die erfinderische Lösung ist jedoch auch bei reibschlüssigen Verbindungen gültig.At which used to accelerate high performance subcaliber used sabots the requirement is made, the existing gas pressure as possible small total mass of the system sabot penetrator in kinetic energy convert and thus the penetrator as the actual payload one possible to accelerate high speed. The connection between sabot and Penetrator can be done in two ways, either form-fitting by means of thread, Grooves o. Ä. or non-positively by friction. The present invention primarily relates to the generally used positive connection. The inventive solution However, it is also frictionally engaged Connections valid.
Zu den wesentlichen Funktionen eines Treibrings zählen damit der Transport des Unterkalibergeschosses in der Beschleunigungsphase, die Gewährleistung der Gasdichtigkeit und die Freigabe des Fluggeschosses nach erfolgter Beschleunigung.To The essential functions of a driving ring thus include the transport of the Subcaliber bullet in the acceleration phase, ensuring the gas-tightness and the release of the projectile after completion Acceleration.
Die zuletzt genannte Forderung bedingt, dass nach Verlassen des Beschleunigerrohres die Ablösung des Treibkäfigs vom Penetrator erfolgen muss. Dies wird allgemein konstruktiv so gelöst, dass der Treibring nicht aus einem einzigen Bauteil, sondern aus mehreren, untereinander praktisch identischen Segmenten besteht (z. B. 3 Teile zu je 1200; 4 Teile zu je 900; usw.). Für den sicheren Transport des Geschosses im Lauf ist es wesentlich, dass trotz der Segmentierung des Treibkäfigs in mehrere Einzelbauteile die Gasdichtigkeit erhalten bleibt. Dies kann durch die Einbringung zusätzlicher Dichtungselemente geschehen; möglich und vorteilhaft sind auch konstruktive Maßnahmen, wie etwa Formschlusselemente in den Berührungsflächen (z. B. eine Querverzahnung).The latter requirement requires that after leaving the accelerator tube, the detachment of the sabot must be done by the penetrator. This is generally achieved in a constructive manner such that the drive ring does not consist of a single component, but rather of several segments which are practically identical to one another (for example, 3 parts each at 120 ° , 4 parts at 90 ° , etc.). For the safe transport of the projectile in the barrel, it is essential that despite the segmentation of the sabot in several individual components, the gas-tightness is maintained. This can be done by the introduction of additional sealing elements; Also possible and advantageous are constructive measures, such as form-locking elements in the contact surfaces (eg a cross-toothing).
Als Standardwerkstoffe für Treibringe werden im allgemeinen hochfeste Aluminiumlegierungen mit einer Dichte zwischen 2,7 und 2,9 g/cm3 eingesetzt. Man kann nun davon ausgehen, dass moderne Werkstoffe und Verarbeitungsverfahren auch im Treibringbau mit Vorteil eingesetzt werden können.High-strength aluminum alloys with a density between 2.7 and 2.9 g / cm 3 are generally used as standard materials for driving rings. It can now be assumed that modern materials and processing methods can also be used to advantage in driving ring construction.
Zu diesen neueren Materialien sind die Faserverbundwerkstoffe zu zählen. Aufgrund ihres ausgezeichneten Verhältnisses der mechanischen Eigenschaften (hohe Steifigkeit und Festigkeit) bezogen auf das spezifisches Gewicht sind die Faserverbundwerkstoffe bestens für den Leichtbau geeignet. Im Bereich des Treibkäfigbaus kann durch richtigen und gezielten Einsatz dieser Werkstoffe eine erhebliche Reduzierung der Totmasse erreicht werden.To These newer materials include fiber composites. by virtue of their excellent relationship the mechanical properties (high rigidity and strength) based on the specific gravity are the fiber composites best for suitable for lightweight construction. In the field of sabot construction can by right and targeted use of these materials a significant reduction the dead weight can be achieved.
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Bei Verwendung von Gewebelagen ohne Bohrung wird eine einzelne Gewebelage [00|900] axial auf einem Dorn fixiert. Die ursprünglich auf der Gewebeschicht rechtwinklig zueinander angeordneten Fasern (Kette und Schuss) erfahren durch den Dorn eine lokale Verdrängung. Dabei legen sich diese Faserbündel halbkreisförmig um den Gewindestab. Verwendet man mehrere, hintereinander angeordnete Gewebelagen, kommt es durch die Verdrängungen in Gewindestabnähe zu Aufwertungen (Anhäufung der verdrängten Faserbündel). Diese Aufwertung hat bei der ersten Gewebeschicht nur geringe Auswirkungen, die Fasern liegen praktisch alle noch in einer zum Dorn senkrechten Ebene. Erst durch das Hintereinanderanordnen vieler Gewebeschichten ändert sich der Anstellwinkel der Schichten zum Dorn. Ist die Faserorientierung der Gewebeschichten hintereinander nicht identisch, sondern gegeneinander verdreht angeordnet, kommt es zur Ausbildung einer "homogenen" Umwicklung des Dorns. Verwendet man Gewebelagen mit Bohrung, so bestimmt der Durchmesser der Bohrung in den Gewebelagen, ob Aufwertungen (Bohrungsdurchmesser < Durchmesser Dorn) entstehen oder nicht (Bohrungsdurchmesser ≥ Durchmesser Dorn), also die Entwicklung eines Anstellungswinkels. Der Anstellwinkel der Gewebelagen kann zusätzlich noch mittels einer Form, welche einen bestimmten Anstellungswinkel vorgibt, beeinflusst werden.When using fabric layers without a bore, a single fabric layer [0 0 | 90 0 ] is axially fixed on a mandrel. The fibers (chain and weft), which were originally arranged at right angles to each other on the fabric layer, experience a local displacement through the mandrel. Here, these fiber bundles lay semicircular around the threaded rod. If one uses several, successively arranged fabric layers, it comes through the displacements in Gewindestabnähe to revaluations (accumulation of the displaced fiber bundles). This revaluation has little effect on the first layer of tissue, the fibers are virtually all in a plane perpendicular to the mandrel. Only by arranging many layers of tissue one behind the other, the angle of attack of the layers changes to the mandrel. If the fiber orientation of the fabric layers one behind the other is not identical, but arranged rotated against each other, a "homogeneous" winding of the mandrel is formed. If tissue layers with a bore are used, the diameter of the bore in the tissue layers determines whether revaluations (bore diameter <mandrel diameter) are produced or not (bore diameter ≥ mandrel diameter), ie the development of a setting angle. The angle of attack of the fabric layers can additionally be influenced by means of a mold which predetermines a certain angle of attack.
Die Fasern verlaufen längs der Öffnung im wesentlichen in Umfangsrichtung und nehmen somit die Dehnungsbeanspruchung längs des Öffnungsumfanges auf. Am äußeren Rand dagegen verlaufen die Fasern annähernd radial. Durch die Aufwerfungen und somit durch den sich ändernden Anstellwinkel der Gewebeschichten zum Gewindestab und dem Anstellwinkel der ersten Gewebeschicht lässt sich der Faserverlauf dem Kraftverlauf anpassen. Eine axial am Gewindestab angreifende Kraft verursacht in den in Umfangsrichtung um den Dorn liegenden Fasern eine Verlängerung, also Zugbelastung (Belastungsrichtung entspricht der Faserrichtung). Die Fasern werden dort in idealer Weise und Richtung beansprucht.The Fibers run longitudinally the opening essentially in the circumferential direction and thus take the strain along the opening circumference on. At the outer edge By contrast, the fibers are approximately radial. By the uprisings and thus by the changing Angle of the tissue layers to the threaded rod and the angle of attack the first layer of tissue can be adjust the fiber flow to the force curve. An axial on the threaded rod attacking force causes in the circumferential direction around the mandrel lying fibers an extension, ie tensile load (load direction corresponds to the fiber direction). The Fibers are stressed there in an ideal way and direction.
Nach der belastungsgerechten Anordnung der Einzelschichten wird der Rohling auf dem Zentraldorn entweder nur axial oder sowohl axial als auch radial verpresst und anschließend im Autoklaven ausgehärtet.To the load-oriented arrangement of the individual layers is the blank on the central mandrel either only axially or both axially and also compressed radially and then cured in an autoclave.
Leider ist das bekannte Verfahren nicht zur Herstellung von Treibkäfigen geeignet. Soll ein Treibkäfig um einen Gewindestab, z. B. durch Wickeln bzw. einfaches Hintereinanderanordnen von vielen einzelnen Gewebelagen oder ein ähnliches Verfahren aus anfänglich einem einzigen, zusammenhängenden Bauteil hergestellt werden, so entsteht bei der anschließenden Segmentierung durch die Teilung (Sägeblattbreite) sowie durch die möglicherweise einzubringende Querverzahnung (Querverzahnungshöhe) ein "Materialverlust", welcher ein gasdichtes Zusammensetzen der entstandenen Einzelteile auf dem Gewindestab verhindert. Das gasdichte Zusammensetzen der Treibkäfigbauteile auf dem Gewindestab lässt sich erst wieder durch eine spanende Nachbearbeitung bzw. Neubearbeitung des Innengewindes erreichen.Unfortunately the known method is not suitable for the production of sabots. Should a sabot around a threaded rod, z. B. by winding or simple stacking from many individual fabric layers or a similar process from initially one single, contiguous Component produced, it is formed during the subsequent segmentation through the division (saw blade width) as well as through that To be introduced cross-toothing (cross-tooth height) a "material loss", which is a gas-tight assembly prevented the resulting items on the threaded rod. The gas-tight assembly of the sabot components on the threaded rod let yourself only again by a subsequent machining or reworking reach the internal thread.
Werden die auftretenden Belastungen im System Treibkäfig-Penetrator während der Beschleunigungsphase betrachtet, so treten bei der Umwandlung des anliegenden Gasdrucks in Bewegungsenergie an den Schnittstellen zwischen Penetrator und Treibring lokal sehr hohe Schubspannungen auf. Am Treibring selbst treten sowohl Normalspannungen (Druck-, Zugkräfte) als auch Tangentialspannungen (Schubspannungen) auf.Become the loads occurring in the system sabot-penetrator during the Considered acceleration phase, occur in the transformation of the applied gas pressure in kinetic energy at the interfaces between penetrator and drive ring locally very high shear stresses on. At the drive ring itself both normal stresses (pressure, tensile forces) as well as tangential stresses (shear stresses).
Der am stärksten beanspruchte Bereich ist die Schnittstelle zwischen Treibkäfig und Penetrator, welcher bei der Konstruktion des Systems so ausgelegt werden muss, dass eine sichere Beschleunigung des Penetrators gewährleistet ist.Of the the strongest claimed area is the interface between sabot and Penetrator, which designed in the design of the system must be that ensures a safe acceleration of the penetrator is.
Zieht man diese Belastungsverteilung in Betracht, so muss – wenn der Treibkäfig in der soeben beschriebenen Weise hergestellt wird – gerade der am stärksten beanspruchte Bereich, nämlich das Gewinde, einer spanabhebenden Nachbearbeitung unterzogen werden. Diese Nachbearbeitung hat lokal gesehen gravierende Nachteile auf die Eigenschaften des Faserverbundes, weil durch spanabhebende Verfahren an den Bearbeitungsflächen Mikroschädigungen im System Faser-Matrix entstehen.attracts If one considers this load distribution, then - if the sabot is made in the way just described - straight the strongest claimed area, namely the thread, to be subjected to a machining finish. This reworking has serious disadvantages locally the properties of the fiber composite, because by machining processes on the working surfaces micro-damage arise in the system fiber matrix.
Des Weiteren entstehen beim Eindrehen bzw. Aufspießen der vielen hintereinander angeordneten Fasereinzelschichten (Verfahren: Stapeln von Gewebelagen) lokale Auflockerungen (gleichbedeutend mit einer Störung in der Ausrichtung der Fasern in unmittelbarer Nähe des Gewindestabes). Die dadurch resultierenden nicht ideal mit Fasern, sondern mit einem zu hohen Matrixanteil ausgefüllten Gewindegänge führen alleine schon zu einer lokalen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Faserverbundes. Durch die Nachbearbeitung des Gewindes werden die aufgelockerten und mit einem zu hohen Anteil an Matrixmaterial gefüllten ursprünglichen Gewindegänge entfernt, aber durch die spanabhebenden Verfahren entstehen weitere Nachteile durch Mikroschädigungen im Verbund Fasermatrix.Of Further arise when screwing or skewering the many in a row arranged fiber single layers (process: stacking of fabric layers) Local loosening (synonymous with a disturbance in the orientation of the fibers in the immediate vicinity of the threaded rod). The resulting not ideal with fibers, but with one filled to high matrix proportion threads to lead Alone to a local deterioration of the mechanical Properties of the fiber composite. By reworking the thread become the loosened up and with too high a proportion of matrix material filled original threads removed, but by the cutting process arise more Disadvantages of microdamage in the fiber matrix composite.
Die erforderliche Nachbearbeitung verhindert von vornherein die Anwendung des bekannten Verfahrens, lokal an der Verbindungsstelle zwischen Treibkäfigsegment und Penetrator günstigere mechanische Eigenschaften des Faserverbundes (ideale Faserkonzentration, Vermeidung von lokalen Mikroschädigungen) durch dessen Verwendung an dieser Stelle zu erzielen.The required post-processing prevents the application of the known from the outset Method, locally to achieve at the junction between sabot segment and penetrator favorable mechanical properties of the fiber composite (ideal fiber concentration, avoidance of local micro-damage) by its use at this point.
Der in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 6 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher im Treibkäfigbau verwendeten metallischen Werkstoffe, wie Aluminium (in verschiedenen Legierungen), durch Faserverbundwerkstoffe zu substituieren.Of the in the independent ones claims 1 and 6 specified invention is the object of the previously in the sabot building used metallic materials, such as aluminum (in different alloys), substituted by fiber composites.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 6 gelöst. Die angegebenen Lösungen beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Treibkäfigen aus Faserverbundbaustoffen und eine Vorrichtung zum Vollzug des Verfahrens.These The object is achieved by the Characteristics of the independent claims 1 and 6 solved. The specified solutions refer to a process for producing sabots Fiber composite building materials and an apparatus for carrying out the method.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass nunmehr ein effizientes Herstellungsverfahren für einen einteiligen Treibkäfig (welcher schlussendlich in mehrere Einzelteile zerlegt wird) aus Faserverbundwerkstoff mit genau definiertem und dem Kraftverlauf angepassten Faserverlauf sowie einer Konzentration der Fasern in den Innengewindegängen zur Verfügung steht.The Advantages of the invention are that now an efficient Manufacturing process for a one-piece sabot (which is finally broken down into several parts) Fiber composite material with precisely defined and the force curve adapted fiber profile and a concentration of fibers in the internal threads to the disposal stands.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen jeweils als Prinzipskizze dieembodiments The invention will be described below with reference to the drawings. Here are each as a schematic diagram the
Das Herstellungsverfahren für Treibkäfige weist folgende Merkmale auf:
- • Ausgangspunkt ist ein in n Elemente segmentierter Wickeldorn. Dieser wird mit einem Gewinde versehen, welches exakt der Formschlusszone Geschoss/Treibring entspricht. Anstelle eines Gewindes kann auch ein beliebiger anderer Formschluss verwendet werden. Diese Segmente des Gewindedorns A stellen die Negativform des herzustellenden Formschlusses dar.
- • Aufweitung des Gewindedorns A durch eine geeignete Vorrichtung, so dass die einzelnen Elemente einen bestimmten, kontrollierten Abstand voneinander aufweisen. Dies stellt den Kern zur Herstellung eines im wesentlichen zylindrischen und einteiligen Treibring-Rohlings zur Verfügung.
- • Fertigung eines im wesentlichen zylindrischen Treibring-Rohlings in einem Stück, wobei die Schnittstelle zur Nutzlast, also die als Formschluss und/oder Reibschluss ausgebildete Kraftübertragungszone in der endgültigen Form erzeugt wird, ohne dass in dieser Zone eine Nachbearbeitung erforderlich wird.
- • Erzeugung von Treibkäfig-Segmenten durch Teilung des Rohlings in n Elemente.
- • Kompensation des Materialverlusts, der durch die Teilung entsteht.
- • Kompensation des Materialverlusts, der durch eventuell erforderliche Bearbeitungen an den Trennfugen der Treibring-Elemente entsteht (z. B. zusätzliche Dichtungsmaßnahmen, Querverzahnung, etc.).
- • The starting point is a mandrel segmented into n elements. This is provided with a thread which corresponds exactly to the positive locking zone projectile / driving ring. Instead of a thread, any other positive connection can be used. These segments of the threaded mandrel A represent the negative form of the positive connection to be produced.
- • expansion of the threaded mandrel A by a suitable device, so that the individual elements have a certain, controlled distance from each other. This provides the core for making a substantially cylindrical and one-piece drive ring blank.
- • Production of a substantially cylindrical driving ring blank in one piece, wherein the interface to the payload, so designed as positive locking and / or frictional force transmission zone is produced in the final form without reworking is required in this zone.
- • Generation of sabot segments by dividing the blank into n elements.
- • compensation for the loss of material caused by the division.
- • compensation for the loss of material resulting from any necessary machining operations on the parting lines of the driving ring elements (eg additional sealing measures, cross-toothing, etc.).
Wie schon erwähnt, soll statt eines konischen Dorns (s. o.) ein Gewindestab verwendet werden, so dass aus der "konischen" Bohrung eine "zylindrische" Bohrung wird. Für die Belastung des Treibringelements hat dies keine wesentli che Auswirkung, da ein Gewinde als Hintereinanderschaltung mehrerer Konuselemente, nun allerdings mit größerem "Kegelwinkel", angesehen werden kann.As already mentioned, a threaded rod should be used instead of a conical mandrel (see above) so that the "conical" bore becomes a "cylindrical" bore. For the burden of the driving ring element, this has no wesentli effect, since a thread as a series connection of several cone elements, now, however, with a larger "cone angle", be viewed can.
Es werden mehrere Gewebelagen übereinander und in verschiedenen Winkelorientierungen auf den Gewindedorn A aufgebracht. Diese Gewebelagen können erforderlichenfalls eine Bohrung aufweisen. Die Größe des Bohrungsdurchmessers steuert das Maß an axialer Aufwertung wie auch die Anschmiegung der Fasern an den Gewindegrund.It several layers of fabric are stacked and in different angular orientations on the threaded mandrel A applied. These fabric layers can if necessary, have a bore. The size of the bore diameter controls the measure axial revaluation as well as the fitting of the fibers to the thread root.
Gegenüber dem bekannten Verfahren (mit konischem Dorn) ergibt sich keine Veränderung der Belastbarkeit des entstehenden Formkörpers auf Grund der bisher beschriebenen, erfindungsgemäßen Maßnahmen und Veränderungen. Lediglich durch die sich an den Fertigungsprozess im Autoklaven anschließende Teilung und somit durch die nicht vollständig nutzbaren Umfangskräfte sind die maximal ertragbaren Belastungen im Vergleich zu dem einteiligen Rohling dann geringer.Compared to the known methods (with conical mandrel) gives no change the resilience of the resulting molded body due to the previously described measures according to the invention and changes. Only by addressing the manufacturing process in the autoclave subsequent Division and thus by the not fully usable peripheral forces the maximum tolerable loads compared to the one-piece Blank then lower.
Für die praktische Verwendung des Verfahrens werden nachfolgend drei Varianten angegeben.For the practical Using the method, three variants are given below.
Variante A des erfindungsgemäßen Verfahrens:Variant A of the method according to the invention:
Im Gegensatz zum bekannten Verfahren können die einzelnen Gewebelagen nicht aufgespießt, sondern müssen auf Grund des vorhandenen Gewindes "eingedreht" und somit fixiert werden.in the Contrary to the known method, the individual fabric layers not impaled, but have to due to the existing thread "screwed" and thus fixed.
Der Gewindedorn A besteht nun nicht mehr aus nur einem Bauteil. Er ist bereits im Ausgangszustand aus mehreren Gewinde-Einzelsegmenten F zusammensetzt. Die Anzahl der Gewinde-Segmente F entspricht der Anzahl der Segmente des zu fertigenden Treibrings. Für praktische Belange liegt die Anzahl der Gewinde-Segmente F zwischen 2 und 8. Die folgenden Erläuterungen beziehen sich auf einen Treibring mit 4 Segmenten.Of the Threaded mandrel A no longer consists of just one component. He is already in the initial state of several threaded individual segments F composed. The number of threaded segments F corresponds to the Number of segments of the driving ring to be manufactured. For practical Concerns the number of threaded segments F between 2 and 8. The following explanations refer to a driving ring with 4 segments.
Die
Der Treibkäfig-Rohling wird nicht mit dem eigentlichen Gewindedorn A als Innenform gefertigt – vielmehr werden die einzelnen Segmente des Gewindedorns A in radialer Richtung nach außen versetzt angeordnet, und zwar genau in der Weise, dass die zwischen den Elementen (in Umfangsrichtung) entstehenden Spalte gleich groß und so bemessen sind, dass ausreichend Material zum Anbringen eines Trennschnittes und – sofern erforderlich – weiterer spanabhebend herzustellender Formen vorhanden ist. Durch die Aufweitung erhält der ungeteilte Rohling also einen in Gewindenähe nicht kreissymmetrischen, sondern einen sich (auf Grund der Vierteilung) quadratisch annähernden Querschnitt.Of the Sabot blank is not made with the actual mandrel A as an inner mold - rather be the individual segments of the threaded mandrel A in the radial direction outward staggered, and precisely in such a way that the between the same size as the elements (in the circumferential direction) and so on are dimensioned that sufficient material for attaching a separating cut and - if so required - another is available to be machined forms. By the expansion receives the undivided blank thus does not have a circular symmetry close to the thread, but one (on the basis of the four-parting) approximating one another quadratically Cross-section.
Nach dem Auftrennen des Rohlings in die einzelnen Segmente und der eventuell erforderlichen Bearbeitung entsteht nach dem Zusammensetzen der Einzelteile im Inneren wieder die exakt zylinderförmige, mit Gewinde versehene Bohrung.To the separation of the blank into the individual segments and possibly required processing arises after assembling the Items inside again the exact cylindrical, with Threaded hole.
Eine radiale Aufweitung des Gewindedorns A kann erreicht werden, indem z. B. in den zusammengesetzten Gewindedorn A eine axiale Bohrung eingebracht wird. In diese Bohrung kann z. B. ein elastischer Schlauch B eingelegt werden. Nach der Applikation der einzelnen Faserschichten (wie zuvor beschrieben) ist dieser Schlauch B mit z. B. Druckluft oder einem Fluid unter Druck aufzuweiten, so dass sich die Gewindeteile des Dorns F durch den Druck radial nach außen bewegen können.A radial expansion of the threaded mandrel A can be achieved by z. B. introduced into the composite mandrel A an axial bore becomes. In this hole can z. B. an elastic hose B inserted become. After the application of the individual fiber layers (as described above) is this hose B with z. As compressed air or a fluid under Expand pressure, so that the threaded parts of the mandrel F by the pressure radially outwards can move.
Zur
Verdeutlichung ist der Gewindedorn A in der
Die vorimprägnierten Gewebe-Einzelschichten, die sich in geringem Maße radial aufweiten lassen, folgen der Verschiebung der Gewindesegmente F. So dient der durch die radiale Verschiebung der Gewindedornsegmente F entstehende "Spalt" als Materialzugabe, weil er sich ohne besondere weitere Maßnahme durch die Verschiebung sowohl von Fasern als auch von Matrixmaterial mit füllt. Dieser durch Aufweitung entstandene Raum kompensiert den "Materialverlust", der zum später auszuführenden, spanabhebenden Trennen der Segmente benötigt wird (eine Sägeblattbreite geht bei der Teilung verloren, wie auch die Zahnhöhe bei der Querverzahnung).The pre-impregnated Tissue monolayers that expand to a small extent radially, follow the displacement of the thread segments F. So serves the by the radial displacement of the threaded mandrel segments F resulting "gap" as a material addition, because he moves without any special further action both fibers and matrix material fills. This through Expansion created space compensates for the "loss of material", the later to be performed, cutting the segments needed is (a saw blade width is lost in the division, as well as the tooth height at the Cross-cut).
Mit anderen Worten ausgedrückt: Ein genauer Abdruck des Dorngewindes, lediglich radial versetzt, bleibt auch nach der Verschiebung der Gewindedornsegmente F erhalten. Das Material in den Teilungsebenen ist für den entstehenden Verlust infolge anschließender Trennung und eventueller Einbringung der Querverzahnung ausreichend.With In other words: An exact impression of the mandrel thread, only offset radially, remains even after the displacement of the threaded mandrel segments F obtained. The material in the division levels is for the resulting loss as a result of subsequent Separation and possible insertion of the cross-toothing sufficient.
Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens ist, dass durch die radiale Verschiebung der Gewindesegmente F sowohl die Fasern als auch die Matrix radial in das Gewinde des Rohlings gepresst werden. Somit entsteht eine ideale Abbildung des Gewindes mit einer idealen Faser-Matrix-Konzentration, weil die durch das Eindrehen oder Aufspießen entstandene lokale Auflockerung des Verbundes auf diese Weise kompensiert wird. Dadurch können die mechanischen Eigenschaften des "Verbundes" Treibringsegment-Penetrator, verglichen mit den nur eingedrehten bzw. aufgespießten radial aufgelockerten, hintereinander angeordneten Einzelschichten, entscheidend verbessert werden.One significant advantage of this method is that by the radial Displacement of the thread segments F both the fibers and the Matrix are pressed radially into the thread of the blank. Consequently creates an ideal image of the thread with an ideal fiber matrix concentration, because the local loosening caused by screwing or skewering of the composite is compensated in this way. This allows the mechanical properties of the "composite" driving ring segment penetrator, compared with the only screwed or impaled radial loosened, successively arranged individual layers, crucial be improved.
Nach dem Aushärten erfolgt die Aufteilung in Treibkäfigsegmente durch z. B. Aufsägen. Danach lassen sich die Treibkäfigsegmente von den Gewindesegmenten F des Gewindedorns A trennen. In einem weiteren Arbeitsschritt wird an allen Segmentseitenflächen soviel Material spanabhebend entfernt, dass nach der Einbringung des axialen Formschlusses (z. B. Querverzahnung) die Treibkäfigsegmente genau zusammengesetzt werden können. Das so entstehende "zusammengesetzte" Gewinde der Treibkäfigsegmente stimmt exakt mit dem Gewinde des ungeweiteten Gewindedorns und damit mit dem des Penetrators überein.To curing the division takes place in sabot segments by z. B. sawing. Then let the sabot segments from the thread segments F of the threaded mandrel A separate. In one further work step is so much on all side segments Material machined removes that after the introduction of the axial Positive locking (eg cross-toothing) the sabot segments accurately assembled can be. The resulting "compound" thread of sabot segments is exactly the same as the thread of the unthreaded mandrel and thus coincide with that of the penetrator.
Die Herstellung einer zylindrischen Außenform als Endgestalt des funktionsfähigen Treibkäfigs muss je nach Ausführung der Pressform C durch Überdrehen der Außenkontur erfolgen.The Producing a cylindrical outer shape as the final shape of functional Sabotage must depending on the version the mold C by overwinding the outer contour respectively.
Dieser Nachteil kann weitgehend oder gänzlich kompensiert werden, indem man die Form, welche den radialen Druck im Autoklaven aufbringen soll, in entsprechender Weise gestaltet. Als Erstes muss die Aufweitung des Gewindedorns A durch eine entsprechende Maßzugabe bei der Abmessung der Pressform C berücksichtigt werden, so dass der Rohling einen größeren Außendurchmesser aufweist als das Kaliber angibt. Des Weiteren kann bezüglich der Geometrie und somit der Außenkontur des Rohlings in zweierlei Weise verfahren werden.This disadvantage can be largely or completely compensated for by applying the shape which applies the radial pressure in the autoclave should be designed accordingly. First, the expansion of the threaded mandrel A must be taken into account by a corresponding Maßzugabe in the dimension of the mold C, so that the blank has a larger outer diameter than the caliber indicates. Furthermore, it is possible to proceed with respect to the geometry and thus the outer contour of the blank in two ways.
Wie
die
Soll die zylindrische Endform des Treibkäfigs direkt, also ohne spezielle Nachbearbeitung erreicht werden, ist die Innengeometrie der Pressform C entsprechend anzupassen, d. h. sie entsteht sozusagen durch Vergrößerung der Außenkontur des Gewindedornquerschnitts. Auf diese Weise gelingt in Bezug auf die Innen- und Außenform des eigentlichen Treibrings eine endformnahe Herstellung.Should the cylindrical final shape of the sabot directly, so without special Post-processing can be achieved, is the internal geometry of the mold C to adapt accordingly, d. H. It arises, so to speak, by enlarging the outer contour of the threaded mandrel cross section. In this way succeeds in terms of the inner and outer shape the actual driving ring a close to final production.
Nach der Aushärtung im Autoklaven wird als erstes die für den radialen Druck verantwortliche Form entfernt. Anschließend erfolgt das axiale Aufsägen des Bauteils an den Stellen, an denen sich die Materialzugabe befindet. Nun hat man in diesem Falle vier Einzelteile mit den Gewinde-Rohlingen. Nach dem Abtrennen der Gewinde-Rohlinge und der eventuellen Einarbeitung einer Querverzahnung oder Maßnahmen zur Gewährleistung der Gasdichtigkeit lassen sich die vier gewonnenen Segmente wieder ideal auf einem Referenz-Gewinde (gleiches Gewinde oder Penetrator) zusammensetzen.To the curing in the autoclave is the first responsible for the radial pressure form away. Subsequently the axial sawing takes place of the component at the points where the material allowance is located. Now you have in this case four items with the threaded blanks. After separating the threaded blanks and the possible incorporation a cross-toothing or measures to guarantee The gas-tightness makes the four segments recovered ideal on a reference thread (same thread or penetrator) together.
Variante B des erfindungsgemäßen Verfahrens:Variant B of the method according to the invention:
Das
nun vorgestellte Verfahren ähnelt
der zuerst vorgestellten Variante A, nur mit dem Unterschied, dass
die radiale Aufweitung der Gewindedornsegmente F nicht mit einem
Schlauch B, sondern mit einem in
Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens hat gegenüber der zuvor beschriebenen Variante den weiteren Vorteil, dass durch das kreuzförmige Formteil sowohl eine radiale weg- und winkelkontrollierte Aufweitung als auch eine durchbiegungsfreie Aufweitung erreicht werden kann. Dies erlaubt ein maßgenaues Fertigen und garantiert eine hohe Qualität der Gewindeausformung.These Variant of the method according to the invention has opposite the variant described above the further advantage that by the cruciform Molding both a radial path and angle controlled expansion as well as a deflection-free expansion can be achieved. This allows a dimensionally accurate Manufacture and guarantee a high quality of thread forming.
Variante C des erfindungsgemäßen Verfahrens:Variant C of the method according to the invention:
Bei diesem Verfahren wird der aus mehreren Gewindeteilen zusammengesetzte Rohling schon vor dem Einschrauben der Gewebe-Einzelschichten durch ein entsprechendes Werkzeug in radialer Richtung aufgeweitet bzw. zusammengesetzt. Das den Aufweitungsweg bestimmende Formteil besitzt die gleichen Außenmaße wie das Wickeldorngewinde und weist auf den Kreuzenden auch ein Gewinde auf, mit dem Unterschied allerdings, dass dort die Steigung des Gewindes null ist. Somit ist es möglich, den Gewindegängen 'nahtlos' zu folgen, wobei abwechselnd Kreissegmente mit normaler Steigung und gerade Abschnitte ohne Steigung aufeinander folgen. Auf diese Weise lassen sich die Gewebelagen dann nacheinander und leicht einschrauben. Beim Eindrehen der Faser-Einzelschichten folgen die Fasern den Gewindegängen des Wickeldorns A, werden aber durch das Formteil ohne Gewindesteigung zum zugehörigen Gewindegang geleitet, also exakt zu demjenigen Gewindegang, dem die Faser ohne Vorhandensein des Kreuzkeils E zugeordnet wäre.at This method is composed of several threaded parts Blank before screwing in the tissue layers by single a corresponding tool widened in the radial direction or composed. The expansion-determining molding has the same outside dimensions as that Mandrel thread and has at the cross ends also a thread on, but with the difference that there the slope of the Thread is zero. Thus, it is possible to 'seamlessly' follow the threads, with alternating circle segments with normal slope and straight sections follow each other without a slope. In this way, the Then screw in tissue layers one after the other and slightly. When screwing the fiber monolayers follow the fibers of the threads of the Winding mandrel A, but are through the molding without thread pitch to the associated Thread passed, so exactly to that thread, the the fiber would be assigned without the presence of the wedge E.
Zur
Verdeutlichung ist in
Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Verfahren ist hier der Gewinde-Kreuzkeil E als 'verlorener Kern' zu betrachten, da er bei der Trennung in die einzelnen Segmente auf Grund seiner Abmessungen zwangsläufig zerstört werden muss.in the Contrary to the previously described methods, the threaded cross wedge E is to be regarded as a 'lost core' here he at the separation into the individual segments due to its dimensions inevitably destroyed must become.
Wie schon erwähnt, ist es offensichtlich, dass die Variante B des erfindungsgemäßen Verfahrens die am besten geeignete Methode ist, um in möglichst effizienter Weise einen geteilten Treibring-Rohling herzustellen.As already mentioned, it is obvious that variant B of the process according to the invention The most appropriate method is to get one as efficiently as possible Produce divided drive ring blank.
- AA
- Gewindedornmandrel
- BB
- Schlauchtube
- CC
- Pressformmold
- DD
- Kreuzkeil ohne Verzahnungcross wedge without gearing
- Ee
- Kreuzkeil mit Verzahnungcross wedge with toothing
- FF
- Gewindesegmentethread segments
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