JP2019031080A - ワークを加圧成形するための成形ダイならびにワークを加圧成形するための成形ダイを製造する方法 - Google Patents
ワークを加圧成形するための成形ダイならびにワークを加圧成形するための成形ダイを製造する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019031080A JP2019031080A JP2018149273A JP2018149273A JP2019031080A JP 2019031080 A JP2019031080 A JP 2019031080A JP 2018149273 A JP2018149273 A JP 2018149273A JP 2018149273 A JP2018149273 A JP 2018149273A JP 2019031080 A JP2019031080 A JP 2019031080A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core
- die
- die core
- section
- reinforcing body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title claims description 21
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 105
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 40
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000036316 preload Effects 0.000 claims description 13
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 197
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
- B21J13/02—Dies or mountings therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
- B21D37/10—Die sets; Pillar guides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
- B21C25/02—Dies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
- B21C25/02—Dies
- B21C25/025—Selection of materials therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
- B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
- B21C3/04—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof with non-adjustable section
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/24—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass dies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
- B29C33/40—Plastics, e.g. foam or rubber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
- B30B15/02—Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
- B30B15/02—Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
- B30B15/022—Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P11/00—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for
- B23P11/02—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
- B29K2101/12—Thermoplastic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
- B29K2307/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/757—Moulds, cores, dies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Robotics (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
Abstract
【課題】ダイコアと繊維強化プラスチックから成る補強体の形態のコア補強部とを有しているワークを加圧成形するための成形ダイ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】補強体3は、ダイコア2に対して半径方向に予荷重を加えられており、プラスチックマトリックスと、プラスチックマトリックス中に埋め込まれ、ダイコア2の周方向に延在する強化繊維構造体とを有している。成形ダイ1の製造の枠内で、ダイコア2に対して半径方向で補強体3の予荷重を生ぜしめつつ、コア補強部として繊維強化プラスチックから成る補強体3がダイコア2に被着されることにより、成形ダイ1のダイコア2は、外面にコア補強部を設けられており、補強体3は、プラスチックマトリックスと、プラスチックマトリックス中に埋め込まれ、ダイコア2の周方向に延在する強化繊維構造体とを有している。
【選択図】図1a
【解決手段】補強体3は、ダイコア2に対して半径方向に予荷重を加えられており、プラスチックマトリックスと、プラスチックマトリックス中に埋め込まれ、ダイコア2の周方向に延在する強化繊維構造体とを有している。成形ダイ1の製造の枠内で、ダイコア2に対して半径方向で補強体3の予荷重を生ぜしめつつ、コア補強部として繊維強化プラスチックから成る補強体3がダイコア2に被着されることにより、成形ダイ1のダイコア2は、外面にコア補強部を設けられており、補強体3は、プラスチックマトリックスと、プラスチックマトリックス中に埋め込まれ、ダイコア2の周方向に延在する強化繊維構造体とを有している。
【選択図】図1a
Description
本発明は、ワークを加圧成形するための成形ダイであって、
ダイコアならびにコア補強部を備えており、
・ダイコアは、その内部に該ダイコアの作業運動軸線に沿って延在するワーク受容部を有しており、
・コア補強部は、ダイコアの外面を、作業運動軸線を中心としたダイコアの周方向において包囲しており、かつ作業運動軸線に対して横方向で、ダイコアに対して半径方向に予荷重を加えられているものに関する。
ダイコアならびにコア補強部を備えており、
・ダイコアは、その内部に該ダイコアの作業運動軸線に沿って延在するワーク受容部を有しており、
・コア補強部は、ダイコアの外面を、作業運動軸線を中心としたダイコアの周方向において包囲しており、かつ作業運動軸線に対して横方向で、ダイコアに対して半径方向に予荷重を加えられているものに関する。
本発明はさらに、ワークを加圧成形するための成形ダイを製造する方法に関し、該方法の枠内で、成形ダイのダイコアは、外面にコア補強部を設けられ、これにより、ダイコアに配置されたコア補強部は、ダイコアを、ダイコアの周方向においてダイコアの作業運動軸線を中心として包囲することになり、前記作業運動軸線に沿って、ダイコアの内部にはダイコアのワーク受容部が延在しており、ダイコアに配置されたコア補強部は、作業運動軸線に対して横方向で、ダイコアに対して半径方向に予荷重を加えられている。
成形ダイを用いてワークを加圧成形する場合、成形されるべきワークはダイコアの内部のワーク受容部内に配置されている。ダイコアのワーク受容部の壁は、賦形式に形成されており、このためには例えば賦形輪郭を備えている。成形プロセス中、ダイコアと、ダイコアのワーク受容部の内部に配置されたワークとは、ダイコアの作業運動軸線に沿って互いに相対運動させられる。この場合、プロセスに起因して、ワークは作業運動軸線に対して横方向に、大きな半径方向力をダイコアに対して加える。ワークにより加えられる半径方向力の作用下でダイコアの望ましくない変形を防ぐために、ダイコアは、ワークにより加えられる半径方向力とは反対方向で、作業運動軸線に向かって半径方向に予荷重を加えられている。耐荷力を向上させるために、ダイコアにはコア補強部が設けられており、コア補強部はダイコアの外面を、作業運動軸線を中心として周方向において包囲している。
請求項1の上位概念に記載の従来技術は、国際公開第99/39848号(WO 99/39848 A1)に開示されている。この従来技術の場合、ダイコアは、ダイコアと同軸的な緊締リングの内部に配置されている。緊締リングもやはり、この緊締リングおよびダイコアと同軸的な、鋼から成る環状の帯材補強部により、周方向において包囲される。帯材補強部は、ダイコアの作業運動軸線に対して横方向で、緊締リングに対して、かつ緊締リングを介してダイコアに対しても、半径方向に予荷重を加えられている。
大きな半径方向力を吸収するために、従来公知の形式の成形ダイには、大型で、相応に質量も有する補強部が備えられている。成形機においてこのような成形ダイは、大きな取付けスペースを要し、その取扱いは、その大きな質量に基づき困難になる。
本発明の課題は、可能な限り簡単な手段でもって、小型で軽量の、しかしそれにもかかわらず大きな荷重を吸収することのできる、ワークを加圧成形するための成形ダイを提供することにある。
この課題は本発明に基づき、請求項1記載の成形ダイおよびこのような成形ダイを製造するための、請求項2記載の方法により解決される。
本発明による成形ダイのダイコア用には、ダイコアに対して半径方向に予荷重が加えられた、繊維強化プラスチックから成る補強体を有するコア補強部が設けられている。補強体は、プラスチックマトリックスならびにプラスチックマトリックス中に埋め込まれ、ダイコアの作業運動軸線を中心としてダイコアの周方向に延在する強化繊維構造体を有している。本発明による製造方法の枠内で、ダイコアに対して半径方向に補強体の予荷重を生ぜしめつつ、成形ダイのダイコアにはコア補強部として、繊維強化プラスチックから成る補強体が、ダイコアの外面に被着される。
本発明による補強体の強化繊維構造体は、短繊維、長繊維またはエンドレス繊維を有していてよい。本発明による補強体のプラスチックマトリックスとしては、特に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂から成るポリママトリックスが考慮される。
繊維強化プラスチックから成る補強体は、大きな耐荷力と同時に、小さな体積および小さな質量という点において優れている。小さな構成サイズに基づき、本発明による成形ダイは、成形機において省スペース式に収納され得る。本発明による成形ダイの減少された質量は、例えば工具交換の枠内での取扱いにおいて、かなりの利点である。さらに、本発明による成形ダイは、ワークを加圧成形するための従来の成形ダイよりも廉価である。
本発明による製造方法の特別な実施形態は、従属請求項3〜9に記載されている。
請求項3によれば、本発明による製造方法の好適な態様において、繊維強化プラスチックから成る補強体は、ダイコアに直接に被着される。その結果、成形ダイとして特にコンパクトに構成された、ダイコアと補強体とから成るユニットが得られる。
請求項4は、本発明による製造方法の1つの変化態様に関し、その枠内で、ダイコアに対して半径方向に予荷重を加えられた補強体を形成するために、繊維強化プラスチックが非硬化状態でダイコアの外面に被着され、この場合、繊維強化プラスチックの被着時点のダイコアは、ダイコアの使用状態のときに存在する使用時コア横断面よりも小さな、組立時コア横断面を有している。湿潤状態で被着された繊維強化プラスチックの硬化後に、組立用に縮小されたダイコアの横断面は、ワーク成形時にダイコアが有することになる横断面へと拡大される。補強体の硬化と同時に行われるダイコアの横断面拡大に関連して、硬化された補強体は、ダイコアに対して半径方向に予荷重を加えられていることになる。
択一的に、本発明による製造方法の枠内で、ダイコアへ被着される前の補強体は、硬化された中空体として存在している(請求項5)。硬化された補強体は、その内部に、本発明による成形ダイのダイコア用のコア受容部を有している。補強体のコア受容部軸線は、補強体の内部にダイコアが取り付けられた状態では、ダイコアの作業運動軸線に沿って延びている。コア受容部軸線に沿って、補強体のコア受容部は、少なくとも片側にコア受容開口を有している。補強体の組立時出発状態では、補強体のコア受容部は、出発時コア受容部横断面を有している。補強体およびダイコアの組立準備を完了させるためには、補強体のコア受容部横断面が、出発時コア受容部横断面に比べて拡大されかつ/またはダイコアのコア横断面が、使用時コア横断面に比べて縮小される。これにより、組立準備完了した補強体のコア受容部横断面が以下のように設定されていること、すなわち、組立準備完了したダイコアのコア横断面が、コア受容部横断面に対して垂直な投影図において、コア受容部横断面内に位置しており、したがって、補強体の被着のために、ダイコアを補強体のコア受容部内へ挿入することができるようになっている、ということが達成される。補強体およびダイコアの組立準備が完了すると、組立準備完了した補強体と、組立準備完了したダイコアとは適宜に接合される。この場合、補強体とダイコアとは、補強体のコア受容部軸線に沿って、もしくはダイコアの作業運動軸線に沿って、互いに相対運動させられる。この接合過程の後に、補強体がダイコアの外面において目標位置に配置された状態で、最終的に、補強体のコア受容部横断面が縮小されかつ/またはダイコアのコア横断面が拡大される。これにより、ダイコアに対する補強体の半径方向の予荷重が生ぜしめられる。
請求項4記載の湿式巻付け法とは異なりその他に、補強体を製造するためには、乾燥繊維、好適には乾燥エンドレス繊維から成る強化繊維構造体を、予荷重が加えられた状態で、ダイコアの周りに巻き付ける手段がある。この場合は別の方法ステップにおいて、例えば接着により、ダイコアに対する強化繊維構造体の耐荷性の結合を提供することができる。
請求項4記載の本発明による製造方法の枠内でも、(任意に)請求項5記載の本発明による製造方法の枠内でも、使用時コア横断面に対するダイコアのコア横断面の縮小が必要である。本発明による製造方法の有利な態様では、このためにダイコアは、ダイコアの作業運動軸線に沿って、使用状態に比べて伸長され、好適には弾性的に伸長され(請求項6)かつ/またはダイコアの温度が、ダイコアの使用状態での温度に対して変更され、ダイコアの材料の相応の温度特性では低下させられる(請求項7)。
請求項5記載の本発明による製造方法の枠内で、出発時コア受容部横断面に対して補強体のコア受容部横断面を拡大するために、本発明による製造方法のさらに有利な態様では、硬化された中空体として存在している補強体の温度が、補強体の組立時出発状態での温度に対して変更され、補強体の温度特性に応じて上昇または低下させられる(請求項8)。
本発明による製造方法の枠内で、本発明による成形ダイの補強体用には、種々様々な繊維強化プラスチックが使用され得る。請求項9は、本発明による1つの製造方法に関し、この製造方法の枠内で、炭素繊維強化プラスチック(CFK)から成る補強体は、ダイコアに対する補強体の半径方向予荷重が生ぜしめられた状態で、ダイコアに被着される。炭素繊維強化プラスチックは、低密度で特に高い引張強さという点において優れている。ダイコアの周方向に延在している、ダイコアに被着された炭素繊維強化プラスチックから成る補強体の強化繊維構造体は、特に軽量な構造形式において、本発明による成形ダイのダイコアに対する補強体の、特に有効な予荷重を可能にする。
請求項5記載の本発明による製造方法の枠内で、炭素繊維強化プラスチックから成る補強体(負の熱膨張率)と、正の熱膨張率を有する材料、例えば鋼から成るダイコアとが接合され、かつ補強体とダイコアの組立準備を完了させるために、かつ/またはダイコアに対する補強体の半径方向の予荷重を生ぜしめるために、補強体およびダイコアの温度がそれぞれ変更され、これにより、本発明による成形ダイの両構成部材の調和的な温度変更をそれぞれ行うことができる。補強体およびダイコアの材料の温度特性に基づき、両方の側の温度がそれぞれ、組立準備を完了させるためには低下させられ、かつダイコアに対する補強体の半径方向の荷重を生ぜしめるためには上昇させられる。
以下に、本発明を例示的な概略図に基づき、より詳しく説明する。
以下に、本発明を例示的な概略図に基づき、より詳しく説明する。
図1aは、ダイコアとコア補強部とを備える、ワークを加圧成形するための成形ダイの断面図である。
図1bは、ダイコアとコア補強部とを備える、ワークを加圧成形するための成形ダイの断面図である。
図1a、図1bに示した成形ダイを製造する方法の第1の態様の流れを示す図である。
図1a、図1bに示した成形ダイを製造する方法の第2の態様の流れを示す図である。
図1a、図1bでは、ワークを加圧成形、本発明では軸方向成形するための成形ダイ1が、鋼から成るダイコア2と、炭素繊維強化プラスチック(CFK)から成る補強体3とを有している。ダイコア2は、中空円筒状に形成されており、その内部にワーク受容部4を有している。ワーク受容部4は、ダイコア2の作業運動軸線5に沿って延在しており、作業運動軸線5は、ダイコア2の対称軸線を形成している。ワーク受容部4を画定しているダイコア2の軸平行の内壁6は、慣例のように、賦形輪郭(図1a、図1bには図示せず)を備えている。ダイコア2の軸平行の外壁は、ダイコア2のコア横断面QMを画定している。
成形ダイ1を用いてワーク、例えば管を加圧成形するには、ワーク受容部4の内部に配置されたワークと成形ダイ1とを慣例のように、作業運動軸線5に沿って互いに相対運動させる。このときワークは、ダイコア2の賦形輪郭により、降伏点を超えて荷重を加えられることで成形される。
プロセスに起因して、ワークはその成形時に、ダイコア2に対して大きな半径方向力を加える。ワークによりダイコア2に加えられる半径方向力の作用方向は、図1a、図1bに、それぞれ矢印により示されている。
ワークにより加えられる半径方向力の作用下でダイコア2が不都合に変形されないようにするため、かつダイコア2の耐荷力を高めるために、補強体3が設けられている。補強体3は、図示の例の場合にはエンドレス繊維構造体が巻き付けられたCFK管の形式で形成されている。
ダイコア2は、補強体3のコア受容部7内に配置されている。補強体3のコア受容部軸線8は、補強体3のコア受容部7にダイコア2を取り付けた状態で、ダイコア2の作業運動軸線5と合致している。コア受容部7の軸平行の内壁は、補強体3のコア受容部横断面QAを画定している。
図1a、図1bにおいて、成形ダイ1ひいてはダイコア2と補強体3とは使用状態にあり、この使用状態では成形ダイ1でもって成形プロセスを実施することができる。補強体3は、成形プロセスの間ワークによりダイコア2に加えられる半径方向力の方向とは反対の方向で、ダイコア2に対して半径方向に予荷重を加えている。ダイコア2は使用時コア横断面を有しており、補強体3のコア受容部7は使用時コア受容部横断面を有している。
成形ダイ1を製造する2つの手段が、図2および図3に具体的に示されている。
図2では、成形ダイ1を製造するために、まずダイコア2が作業運動軸線5に沿って弾性的に伸長させられる(図2の方法ステップ(1))。これによりダイコア2は、コア横断面QMとして、使用時コア横断面よりも小さな組立時コア横断面を得ることになる。
次いで、横断面縮小されたダイコア2の外面に繊維強化プラスチックが湿潤状態で被着され、これにより、炭素から成るエンドレス繊維を有する繊維強化プラスチックの強化繊維構造体9(図2に大幅に概略的に図示)が、作業運動軸線5を中心としてダイコア2の周方向に延在することになる(図2の方法ステップ(2))。図示の例の場合、炭素から成るエンドレス繊維を有する強化繊維構造体9は、繊維強化プラスチックの熱可塑性のマトリックス(例えばポリスルホン/PSU)中に埋め込まれている。
依然として横断面縮小されたダイコア2において、当初は湿潤状態の繊維強化プラスチックが焼なましされ、これにより硬化させられる(図2の方法ステップ(3))。繊維強化プラスチックの硬化後には、ダイコア2の伸長が解消される(図2の方法ステップ(4))。その結果、ダイコア2のコア横断面QMは、使用時コア横断面にまで拡大する。これにより、繊維強化プラスチックの硬化に基づき生ぜしめられた補強体3の半径方向での予荷重(図2の部分図(4)に示す矢印)が、ダイコア2に対して生じることになる。これで、成形ダイ1の製造は終了である。
図2に具体的に示した成形ダイ1を製造する方法の態様とは異なり、図3に示す製造方法の場合には、ダイコア2に被着される前の補強体3が、ダイコア2とは別個に製造される。このために、繊維強化プラスチックはダイコア2から離れたところで心棒10に湿潤状態で被着され、これにより、繊維強化プラスチックの強化繊維構造体9は心棒10の周方向で、心棒10の周りに延在することになる(図3の方法ステップ(1))。当初は湿潤状態の繊維強化プラスチックを焼なましすることにより、繊維強化プラスチックは補強体3を形成しつつ硬化される。硬化された補強体3は、心棒10から引き抜かれる(図3の方法ステップ(2))。硬化された補強体3の内部には、最初に心棒10が配置されていた場所にコア受容部7が形成されており、コア受容部7は、コア受容部軸線8に沿った両端側に、各1つのコア受容開口11を有している。図示の製造方法のこの段階では、補強体3のコア受容部7はコア受容部横断面QAとして、出発時コア受容部横断面を有している。
補強体3が硬化された中空体として準備されてから、補強体3の温度が変更され、図示の例の場合には、補強体3が冷却される。本発明で使用された炭素繊維強化プラスチックの相応の温度特性に基づき、この冷却は補強体3を拡径させ、これに関連して出発時コア受容部横断面に比べて拡大された、補強体3のコア受容部横断面QAをもたらす(図3の作業ステップ(3))。これで、補強体3の組立準備は完了である。
ダイコア2の組立準備を完了させるために、ダイコア2は、その使用状態を起点として冷却される。これにより、ダイコア2のコア横断面QMが、使用時コア横断面に比べて収縮させられる(図3の作業ステップ(4))。これで、ダイコア2の組立準備も完了である。
組立準備完了したダイコア2のコア横断面QMは、組立準備完了した補強体3のコア受容部横断面QAよりも小さく、この場合、組立準備完了したダイコア2のコア横断面QMは、組立準備完了した補強体3のコア受容部横断面QAに対して垂直方向の投影図において、組立準備完了した補強体3のコア受容部横断面QAの内側に位置している。
補強体3およびダイコア2の組立準備が完了してから、補強体3とダイコア2とは接合され、この接合では、組立準備完了したダイコア2が、補強体3のコア受容開口11のうちの1つを通り、コア受容部軸線8に沿って補強体3のコア受容部7内へ挿入される(図3の作業ステップ(5))。
ダイコア2が、補強体3の内部でその目標位置を占めてから、補強体3とダイコア2とから成るユニットが加熱される(図3の作業ステップ(6))。加熱に基づき、ダイコア2のコア横断面QMが拡大する一方で、補強体3のコア受容部横断面QAは縮小する。ダイコア2のコア横断面QMが拡大すると同時に、補強体3のコア受容部横断面QAが縮小した結果、補強体3は、ダイボデー2に対して半径方向に予荷重を加えていることになる。これで、成形ダイ1の製造は終了である。
Claims (9)
- ワークを加圧成形するための成形ダイであって、
ダイコア(2)ならびにコア補強部を備えており、
・前記ダイコア(2)は、その内部に該ダイコア(2)の作業運動軸線(5)に沿って延在するワーク受容部(4)を有しており、
・前記コア補強部は、前記ダイコア(2)の外面を、前記作業運動軸線(5)を中心とした前記ダイコア(2)の周方向において包囲しており、かつ前記作業運動軸線(5)に対して横方向で、前記ダイコア(2)に対して半径方向に予荷重を加えているものにおいて、
前記コア補強部として、繊維強化プラスチックから成る補強体(3)が設けられており、該補強体(3)は、プラスチックマトリックスならびに該プラスチックマトリックス中に埋め込まれ、前記ダイコア(2)の周方向に延在する強化繊維構造体(9)を有していることを特徴とする、ワークを加圧成形するための成形ダイ。 - ワークを加圧成形するための成形ダイ(1)を製造する方法であって、該方法の枠内で、前記成形ダイ(1)のダイコア(2)が、外面にコア補強部を設けられ、これにより、前記ダイコア(2)に配置された前記コア補強部は、前記ダイコア(2)を、該ダイコア(2)の周方向において該ダイコア(2)の作業運動軸線(5)を中心として包囲することになり、前記作業運動軸線(5)に沿って、前記ダイコア(2)の内部には該ダイコア(2)のワーク受容部(4)が延在しており、前記ダイコア(2)に配置された前記コア補強部は、前記作業運動軸線(5)に対して横方向で、前記ダイコア(2)に対して半径方向に予荷重を加えている方法において、
前記コア補強部として、繊維強化プラスチックから成る補強体(3)が、前記ダイコア(2)に対して半径方向に前記補強体(3)の予荷重を生ぜしめつつ、前記ダイコア(2)に被着されることにより、前記成形ダイ(1)の前記ダイコア(2)の外面に、前記コア補強部が設けられ、前記補強体(3)は、プラスチックマトリックスと、該プラスチックマトリックス中に埋め込まれて前記ダイコア(2)の周方向に延在する強化繊維構造体(9)とを有していることを特徴とする、ワークを加圧成形するための成形ダイ(1)を製造する方法。 - 繊維強化プラスチックから成る前記補強体(3)は、前記ダイコア(2)に対して半径方向に前記補強体(3)の予荷重を生ぜしめつつ、前記ダイコア(2)に直接に被着される、請求項2記載の方法。
- ・前記ダイコア(2)の、前記作業運動軸線(5)に対して垂直方向に延在するコア横断面(QM)が、前記ダイコア(2)の使用状態のときの使用時コア横断面に対して、組立時コア横断面に縮小され、
・前記繊維強化プラスチックが、非硬化状態で、前記組立時コア横断面を有する前記ダイコア(2)の外面に被着され、これにより、前記繊維強化プラスチックの前記強化繊維構造体(9)が、前記組立時コア横断面を有する前記ダイコア(2)の周方向に延在していて、かつ
・前記ダイコア(2)の外面に被着された前記繊維強化プラスチックの硬化後に、前記ダイコア(2)の前記コア横断面(QM)が使用時コア横断面へと拡大されることにより、 繊維強化プラスチックから成る前記補強体(3)は、前記ダイコア(2)に対して半径方向に前記補強体(3)の予荷重を生ぜしめつつ、前記ダイコア(2)に被着される、請求項2または3記載の方法。 - ・前記補強体(3)は、硬化された中空体として製造され、その内部に前記ダイコア(2)用のコア受容部(7)を有しており、前記補強体(3)の前記コア受容部(7)は、前記ダイコア(2)の取付け状態において該ダイコア(2)の前記作業運動軸線(5)に沿って延在するコア受容部軸線(8)を有しており、前記補強体(3)の前記コア受容部(7)は、前記コア受容部軸線(8)に沿って少なくとも一端側に、コア受容開口(11)を有しており、前記補強体(3)の前記コア受容部(7)は、前記補強体(3)の組立時出発状態では、前記コア受容部軸線(8)に対して垂直方向に延在する出発時コア受容部横断面を有しており、
・前記補強体(3)と前記ダイコア(2)の組立準備を完了させるために、前記補強体(3)の前記コア受容部横断面(QA)が、前記出発時コア受容部横断面に比べて拡大されかつ/または前記ダイコア(2)の前記コア横断面(QM)が、前記ダイコア(2)の使用状態における使用時コア横断面に比べて縮小され、このとき組立準備完了した前記補強体(3)の前記コア受容部横断面(QA)は、組立準備完了した前記ダイコア(2)の前記コア横断面(QM)が、前記コア受容部横断面(QA)に対して垂直な投影図において、該コア受容部横断面(QA)の内側に位置するように設定されており、
・組立準備完了した前記補強体(3)と、組立準備完了した前記ダイコア(2)とが接合され、このとき組立準備完了した前記ダイコア(2)が、組立準備完了した前記補強体(3)の前記コア受容開口(11)を通り、前記コア受容部軸線(8)に沿って、組立準備完了した前記補強体(3)の前記コア受容部(7)内へ挿入されることで、前記補強体(3)が、前記ダイコア(2)の外面に配置され、かつ
・前記補強体(3)および前記ダイコア(2)の接合後に、該ダイコア(2)に対して前記補強体(3)の半径方向の予荷重を生ぜしめつつ、該補強体(3)の前記コア受容部横断面(QA)が縮小されかつ/または前記ダイコア(2)の前記コア横断面(QM)が拡大され、これによって、
繊維強化プラスチックから成る前記補強体(3)が、前記ダイコア(2)に対して半径方向に前記補強体(3)の予荷重を生ぜしめつつ、前記ダイコア(2)に被着される、請求項2または3記載の方法。 - 前記ダイコア(2)が、該ダイコア(2)の前記作業運動軸線(5)に沿って、使用状態に比べて伸長され、好適には弾性的に伸長されることにより、前記ダイコア(2)の前記コア横断面(QM)は、前記使用時コア横断面に比べて縮小される、請求項4または5記載の方法。
- 前記ダイコア(2)の温度が、該ダイコア(2)の使用状態での温度に対して変更されることにより、前記ダイコア(2)の前記コア横断面(QM)は、前記使用時コア横断面に比べて縮小される、請求項4から6までのいずれか1項記載の方法。
- 前記補強体(3)の温度が、該補強体(3)の組立時出発状態での温度に対して変更されることにより、前記補強体(3)の前記コア受容部横断面(QA)は、前記出発時コア受容横断面に比べて拡大される、少なくとも請求項5記載の方法。
- 炭素繊維強化プラスチックから成る補強体(3)が、前記ダイコア(2)に対して半径方向に前記補強体(3)の予荷重を生ぜしめつつ、前記ダイコア(2)に被着される、請求項2から8までのいずれか1項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP17185483.9A EP3441156B1 (de) | 2017-08-09 | 2017-08-09 | Verfahren zur herstellung einer umformmatrize zum druckumformen von werkstücken |
EP17185483.9 | 2017-08-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019031080A true JP2019031080A (ja) | 2019-02-28 |
Family
ID=59626449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018149273A Pending JP2019031080A (ja) | 2017-08-09 | 2018-08-08 | ワークを加圧成形するための成形ダイならびにワークを加圧成形するための成形ダイを製造する方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190047035A1 (ja) |
EP (1) | EP3441156B1 (ja) |
JP (1) | JP2019031080A (ja) |
CN (1) | CN109383046A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019114438A1 (de) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | Kolibri Metals Gmbh | Umformmatrize mit Schmierung für das Druckumformen von metallischen Werkstücken und Verfahren zu deren Herstellung |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2506701A1 (de) * | 1975-02-18 | 1976-08-19 | Eberhard Dipl Ing Wolff | Umformwerkzeug |
GB2199282B (en) * | 1986-12-19 | 1990-01-24 | Honda Motor Co Ltd | Process for producing a urethane moulding |
JPH0741352B2 (ja) * | 1992-09-24 | 1995-05-10 | アカマツフォーシス株式会社 | ダイス |
DE19804700A1 (de) | 1998-02-06 | 1999-08-19 | Danfoss As | Formwerkzeug |
DE19916566B4 (de) * | 1999-04-13 | 2005-07-28 | Wafios Ag | Matrize für hochbeanspruchte Hohlformwerkzeuge |
DE10101539C2 (de) * | 2001-01-15 | 2003-01-23 | Neumayer Erich Gmbh Co Kg | Verfahren zur Herstellung einer gebauten Welle |
EP1570976A1 (de) * | 2004-03-04 | 2005-09-07 | Alcan Technology & Management Ltd. | Verarbeitung von zyklischen Oligomeren zu thermoplastischen PBT-Kunststoffen |
EP2511084B1 (de) * | 2011-04-14 | 2014-11-12 | Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG | Knotenelement aus faserverstärktem Kunststoff sowie Herstellungsverfahren und Verwendung dafür |
-
2017
- 2017-08-09 EP EP17185483.9A patent/EP3441156B1/de active Active
-
2018
- 2018-07-06 CN CN201810735945.6A patent/CN109383046A/zh active Pending
- 2018-07-30 US US16/048,937 patent/US20190047035A1/en not_active Abandoned
- 2018-08-08 JP JP2018149273A patent/JP2019031080A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3441156B1 (de) | 2019-10-09 |
CN109383046A (zh) | 2019-02-26 |
US20190047035A1 (en) | 2019-02-14 |
EP3441156A1 (de) | 2019-02-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5460821B2 (ja) | 適合可能なブレード | |
CN104619480B (zh) | 用于制造带凸缘的构件的设备和制造带凸缘的构件的方法 | |
CN110312613B (zh) | 由纤维复合材料制造中空梁的方法以及由纤维复合材料制成的中空梁的应用 | |
US7910038B2 (en) | Preforms and methods of making the same | |
JP2019031080A (ja) | ワークを加圧成形するための成形ダイならびにワークを加圧成形するための成形ダイを製造する方法 | |
JPWO2021260953A5 (ja) | ||
KR101509103B1 (ko) | 복합재 파이프, 복합재 롤러, 복합재 파이프 제조방법 및 복합재 파이프를 이용한 복합재 롤러 제조방법 | |
US10654227B2 (en) | Method of manufacturing resin molded article and resin molded article | |
US20120201980A1 (en) | Fiber-reinforced article and method therefor | |
JP6563147B1 (ja) | 動力伝達軸に用いられる管体の製造方法 | |
JP2002187204A (ja) | 繊維強化プラスチック製フランジ付き管状品の製造方法 | |
KR102407607B1 (ko) | 복합소재 성형 장치 | |
KR102105652B1 (ko) | 액압성형공정을 이용한 강선 강화 금속 관재의 제조 장치 및 이를 이용한 강선 강화 금속 관재의 제조 방법 | |
JP5343668B2 (ja) | 中空棒状構造体の製造方法 | |
US20210221074A1 (en) | Compression molding hollow structure | |
US11806951B2 (en) | Method for producing a structural subassembly and structural subassembly | |
KR101870691B1 (ko) | 헤밍 성형 장치 및 그 방법 | |
CN220864820U (zh) | 一种环状复合材料连接裙成型工装 | |
US20210354352A1 (en) | Method for producing a hollow body composite component, and mandrel for use in such a method | |
JPS6334126A (ja) | 繊維強化プラスチツクス、その製造方法及び成形型 | |
CN115716275B (zh) | 碳纤维复合材料的c形多肋空腔管状机械臂及制造方法 | |
CN113733597B (zh) | 复合材料的部件成型方法、闭口梁及汽车 | |
WO2023281962A1 (ja) | 構造部材および構造部材の製造方法 | |
JP6581739B1 (ja) | マンドレル | |
US20170254355A1 (en) | Transmission Shaft and Method for Producing Same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190816 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200630 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200811 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210322 |