MX2014014231A - Sujetador moldeado por compresion. - Google Patents

Abstract

Un método para formar una característica de superficie elevada para conjuntos moldeados por compresión que incluye la colocación de un inserto antes mencionado sobre un perno de fijación accionado con el perno inicialmente en una posición retraída. Una porción superior de un molde configurado con dicho de fijación accionado retraído sobre una preforma de capas de prepreg colocado en la parte inferior del molde es luego cerrado. El perno de fijación se acciona hacia las capas de prepeg cuando un material fluido llena una cavidad de moldeo en la parte superior del molde. La cavidad está configurada para formar la característica de superficie elevada con la acción de avance del inserto llenando la característica de la superficie bajo la presión del perno para eliminar la porosidad en la característica de superficie elevada en la cavidad de moldeo.

Description

SUJETADOR MOLDEADO POR COMPRESION REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos No. de Serie 61 /650,097 presentada el 22 de Mayo del 2012, que se incorpora aquí por referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención en general se refiere al moldeo por compresión y en particular a una pieza adicional de sujeción para mejorar la capacidad de fabricación de características irregulares en el compuesto de moldeo de lámina y moldeo por compresión prepreg.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los materiales compuestos son materiales diseñados o de origen natural hechos a partir de dos o más materiales constituyentes con propiedades físicas o químicas significativamen te diferentes que permanecen separados y distintos en la escala macroscópica o microscópica dentro de la estructura acabada. Hay dos categorías de materiales constituyentes: la matriz y el refuerzo. Se requiere al menos una porción de cada tipo. El material de matriz rodea y soporta los materiales de refuerzo mediante el mantenimiento de sus posiciones relativas. Los refuerzos confieren sus propiedades mecánicas y físicas especiales para mejorar las propiedades de la matriz. Una sinergia produce propiedades de los materiales que no están disponibles a partir de los materiales constituyentes individuales, mientras que la amplia variedad de matrices y el fortalecimiento de los materiales permite que el diseñador del producto o de la estructura escoja una combinación óptima.

Los compuestos producidos comercialmente a menudo utilizan un material de matriz polimerica frecuentemente llamado una solución de resina. Hay muchos polímeros diferentes disponibles dependiendo de las materias primas de partida que pueden ser colocados en varias categorías amplias, cada una con numerosas variaciones. Los ejemplos de las categorías más comunes para polímeros categorizados incluyen poliéster, áster de vinilo, epoxi, fenól ica, pol i imida , poliamida, pol ipropileno, PE EK, y otros.

Los materiales de refuerzo para materiales compuestos son típicamente fibras, pero tambien pueden ser comúnmente minerales terrestres. Los materiales compuestos reforzados con fibras se pueden dividir en dos categorías principales normalmente referidos como materiales reforzados con fi bras cortas y materiales reforzados con fibras continuas. Los materiales reforzados continuos a menudo constituyen una estructura en capas o laminada. Los esti los de fi bras conti nuas y tej idas están típicamente disponibles en una variedad de formas, siendo pre-impregnadas con la matriz dada (resina), las cintas unidireccionales secas de diferentes anchuras, los tej idos lisos, los satenes del arnés , trenzados, y cosidos. Varios métodos han sido desarrol lados para reducir el contenido de resi na del material compuesto, al aumentar el contenido de fibra. Típicamente, los materiales compuestos pueden tener una proporción que oscila entre el 60% de resi na y 40 % de fi bra a un compuesto con 40% de resina y 60% de contenido de fibra. La fuerza de un producto formado con materiales compuestos depende en gran medida de la relación de resina a el material de refuerzo.

Prepreg es el termino general utilizado para fibras compuestas "pre-impregnadas", donde un material, tal como epoxi ya está presente. Como se describió anteriormente, las fibras prepreg tienen generalmente de un tejido o son unidireccionales. Los materiales Prepreg ya contienen una cantidad del material de matriz utilizado para unir las fibras pre-impregnadas juntas y a otros componentes durante la fabricación. Los materiales Prepreg se almacenan principalmente en zonas refrigeradas ya que la activación se realiza con más frecuencia por el calor. Por lo tanto, las estructuras compuestas construidas de prepregs requieren típicamente un horno o autoclave para curar.

El moldeo por compresión de Prepreg utiliza materiales prepreg, que normalmente están hechos de materiales reforzados con fibra continua, que han sido cortados en láminas o capas con patrones específicos. Durante el proceso de moldeo por compresión, las capas prepreg son ensambladas a mano a una preforma hecha de múltiples capas del material de capas prepreg, y luego la preforma se coloca en un molde y se comprime, que consolida las capas de material prepreg y cura el prepreg. Sin embargo, ya que el material pre-impregnado típicamente tiene un formato de fibra continua, el material de prepreg típicamente no fluye en el molde en un grado significativo. En consecuencia, cuando hay espesores irregulares o características que sobresalieron de la superficie, tales como una saliente de sujeción (como se ve mejor en la Fig. 5), que requieren una depresión o vacío en el molde para ser llenado, es útil añadir un material que fluirá ya sea al prepreg como una capa separada o a la preforma como un material separado situado junto a la geometría irregular que necesita ser llenada. Sin embargo, incluso con la adición de material extra, los problemas asociados con hacer que el material fluya en geometrías irregulares aún persisten. En el caso de las salientes en las que se instalará un inserto ya sea como parte del proceso de moldeo o moldeo posterior, es difícil conseguir que estas salientes se llenen por completo sin porosidad, o huecos del material. La existencia de porosidad en una estructura moldeada pueden crear trayectorias de fuga. Además, el ensamblado posterior del moldeo de insertos tales como sujetadores o canales roscados en una saliente moldeada que tiene mala circulación puede resultar en material frágil. Las características frágiles de las salientes y otras características de aseguramiento pueden conducir a fallas prematuras de los ensambles moldeados por compresión, y las consecuencias potencialmente nefastas para un usuario dependiendo de la fuerza y la fiabilidad del ensamble moldeado.

Por lo tanto, existe una necesidad de dispositivos y metodos que formen características de la superficie más fiables y robustas que sean libres de espacios vacíos de material, donde las características de la superficie sobresalgan por encima de una superficie moldeada por compresión incluyendo características de la superficie tales como salientes que acomodan piezas postizas de fijación.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se proporciona un inserto que tiene un espacio central cilindrico que se extiende desde un orificio escariado dentro de un interior del inserto con una serie de roscados. El espacio central está definido por la pared del cilindro para dar cabida a un sujetador. Se proporciona una región de múltiples caras con una pluralidad de caras planas en el extremo distal de la zona rebajada. Una región cónica se extiende desde la región de múltiples caras que termina en un borde delantero afilado.

Un metodo para formar una característica de superficie elevada para ensambles moldeados por compresión incluye la colocación de un inserto como el antes mencionado sobre un perno de fijación accionado con el perno inicialmente en una posición retraída. Una porción superior de un molde configurado con dicho perno de fijación accionado retraído sobre una preforma de capas de prepreg colocada en la parte inferior del molde es luego cerrada. El perno de fijación se acciona hacia las capas de prepreg cuando un material fluido llena una cavidad de moldeo en la parte superior del molde. La cavidad está configurada para formar la característica de superficie elevada con la acción de avance del inserto para rellenar la característica de la superficie bajo la presión del perno para eliminar la porosidad en la característica de superficie elevada en la cavidad de moldeo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DI BUJOS La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una modalidad de un inserto de la invención para mejorar la capacidad de fabricación de características irregulares en el compuesto de moldeo de lámina y moldeo por compresión de prepreg; La FIG. 2 es una vista lateral del inserto de la invención de la figura. 1 a lo largo de la línea 2-2 que ilustra las dos celulas de energía rodeadas por una región de material de cambio de fase (PCM) entre las paredes dobles formadas a partir del compuesto de moldeo en láminas (SMC); La FIG. 3 es una vista en sección transversal del inserto de las Figs. 1 y 2 a lo largo de la línea A - A que ilustra las roscas de fijación; La FIG. 4 ilustra una vista superior del inserto de las Figs. 1 y 2; y La FIG. 5 ilustra dos salientes adyacentes formadas con una modalidad del inserto de la invención que se muestra en las Figs. 1 - 4.

DESCRI PCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS g La presente invención tiene utilidad como un dispositivo y metodo para formar características de la superficie más fiables y robustas para ensambles moldeados por compresión que están libres de espacios vacíos de material, donde las características de la superficie sobresalieron por encima de la superficie de moldeado que incluye características de la superficie tales como salientes que alojan insertos de fijación.

Las modalidades de la invención proporcionan un inserto que se moldea por inserto en las características de los diseños moldeados por compresión, tales como en superficies irregulares o elevadas por lo que el inserto de la invención se coloca sobre un perno que puede ser accionado con un cilindro hidráulico para avanzar el perno o retraer el perno. Inicialmente, durante el proceso de moldeo, una modalidad del inserto de la invención se coloca sobre un perno de fijación y el perno está en una posición retraída. Posteriormente, conforme se cierra el molde sobre una preforma de capas de prepreg, el perno que sostiene una modalidad del inserto de la invención está en una posición retraída para permitir más espacio para 1 o que el material adicional se mueva en posición dentro de la característica de superficie elevada, tal como una saliente, como se muestra en la figura. 5. Una vez que se alcanzan presiones de moldeo aceptables, el perno de fijación se acciona entonces hacia la saliente, avanzando así el inserto de la invención en su posición y utilizando la acción de avance del inserto de la invención para ayudar a empacar la característica de la superficie o saliente bajo la presión del perno para eliminar la porosidad en la característica de superficie elevada en la cavidad de moldeo. Sin embargo, para que el inserto de la invención se mueva a su posición, el inserto de la invención puede tener que pasar a traves de capas de prepreg que están hechas de fibras continuas en un tejido o formato unidireccional. Con el fin de penetrar las capas de fibra reforzada prepreg, las modalidades del inserto de la invención tienen un borde o punto delantero afilado para penetrar las capas de refuerzo. En contraste, los diseños de insertos anteriores han utilizado un borde delantero plano. Además, las modalidades del inserto de la invención proporcionan características adicionales para mejorar la facilidad de fabricación, incluyendo; una condición de bloqueo de troquel que evita que el perno de fijación se salga del inserto, un diseño del cabezal (extremo abierto) del inserto de la invención que es circular para permitir que el inserto de la invención se siente en un bolsillo maqumado sobre el perno de fijación para ayudar a sellarlo de la resina que fluye en el molde, y un orificio escariado liso en el extremo abierto del inserto de la invención antes del roscado en el inserto de la invención, que tambien actúa como una característica de sellado cuando se une al perno de fijación.

Haciendo referencia ahora a las figuras, la Fig. 1 es una vista en perspectiva de un inserto de la invención 10 que mejora la capacidad de fabricación de características irregulares en el compuesto de moldeo de lámina y moldeo por compresión prepreg. El inserto 10 está hecho de una variedad de materiales incluyendo un metal, una aleación de metal, madera, plásticos de alta temperatura o materiales compuestos, y una combinación de los mismos. El inserto 10 tiene una serie de caras planas 12 como se ilustra en las figuras 2 y 4 para bloquear el inserto 10 en una posición no giratoria fija con respecto al objeto moldeado en el que el inserto 10 se insertará. Como se muestra mejor en la figura. 4, el inserto 10 tiene seis caras planas 12. Sin embargo, se observó que otras modalidades pueden tener más o menos caras de bloqueo rotacional, tales como 3, 4, 5, 7, 8, 9, ó 10 caras y pueden tener características de bloqueo adicionales para anclar en los compuestos de moldeo. El inserto 10 tiene una sección cónica 14 para ayudar en la inserción del inserto 10 en los compuestos de moldeo. La sección cónica 14 termina en un borde delantero afilado o punto 16 para penetrar en las capas de fibras de refuerzo que pueden estar presentes en el material de prepreg, compuesto de moldeo en hoja, u otros compuestos. La zona rebajada 18 proporciona un área para que el material de moldeo fluya alrededor del inserto 10 que ayuda a retener el inserto 10 en un producto moldeado. La zona de los bordes 20 y el anillo de retención 22 impiden que la resina u otros materiales de moldeo fluyan más allá del extremo visible (cabeza) 24 del inserto 10. La zona rebajada 18 tiene una circunferencia que es menor que la del anillo de retención 22. La forma circular del extremo visible 24 permite que el inserto 10 se siente en un bolsillo maqumado en el perno de fijación (no mostrado) para ayudar a sellar el perno de fijación de la resina que está fluyendo en el molde. La FIG. 3 proporciona una vista en sección transversal del inserto de la invención de las figuras 1 y 2 a lo largo de la línea A - A que ilustra una región de orificio escariado liso 26 y roscas de fijación 28 formadas en la pared de un cilindro formado en el interior del sujetador. El orificio escariado liso 26 en el extremo abierto 24 del inserto 10 antes de las roscas 28 tambien actúa como una característica de sellado cuando se une al perno de fijación. Las roscas 28 están diseñadas para enganchar los sujetadores que conectan el ensamble moldeado a otros objetos (no mostrados). En algunas modalidades de la presente invención, las roscas 28 están definidas por un manguito con orifico mayor que el del inserto 10. El manguito es de composición similar o diferente en relación con el inserto 10. El inserto 10 se somete a calentamiento en una cavidad del molde en algunas modalidades para facilitar la curación del material capaz de fluir.

La FIG. 5 ilustra dos salientes adyacentes en un producto moldeado terminado formadas con una modalidad del inserto 10 de la invención mostrado en las Figs. 1- 4. El inserto 10 se centra en la saliente 30. El extremo abierto 24 del inserto 10 se extiende más allá del material moldeado que forma la saliente. Las roscas 28 actúan como sujeciones de un ensamble moldeado que se adjunta a las salientes 30.

La descripción anterior es ilustrativa de modalidades particulares de la invención, pero no pretende ser una limitación de la práctica de la misma. Las siguientes reivindicaciones, incluyendo todos los equivalentes de las mismas, están destinadas a definir el alcance de la invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un inserto que comprende: un espacio central cilindrico que se extiende desde un orificio escariado dentro de un interior de dicho inserto con una serie de roscas, el espacio definido por la pared del cilindro para alojar un sujetador; una región de múltiples caras con una pluralidad de caras planas en el extremo distal de dicha zona rebajada; y una región cónica que se extiende desde dicha región de múltiples caras que termina en un borde delantero afilado.

2. El inserto de la reivindicación 1 que comprende además una región superior con un borde y un anillo de retención y que rodea al orificio escariado en el extremo proximal de una zona rebajada.

3. El inserto de la reivindicación 1 en el que el borde delantero afilado forma un punto.

4. El inserto de la reivindicación 2 en el que dicha zona rebajada redondeada por debajo de dicho borde tiene una circunferencia que es menor que la circunferencia de dicho anillo de retención.

5. El inserto de las reivindicaciones 1 a 4, donde dicho inserto está formado de un metal, una aleación de metal, madera, plásticos de alta temperatura, o materiales compuestos.

6. El inserto de la reivindicación 1 en el que dicho inserto es adaptado para acoplarse con un perno de fijación.

7. El inserto de la reivindicación 6, en el que dicho inserto tiene roscas que se acoplan con dicho pasador de fijación.

8. El inserto de la reivindicación 6, que comprende además un manguito que tiene roscas para acoplar dicho perno de fijación .

9. Un metodo para formar una característica de superficie elevada para ensambles moldeados por compresión; comprendiendo dicho método: colocar el inserto de la reivindicación 1 sobre un perno de fijación accionado con el perno inicialmente en una posición retraída; cerrar una parte superior de un molde configurado con dicho perno de fijación accionado retraído sobre u na preforma de capas de prepreg colocado en la parte inferior de dicho molde; y accionar dicho perno de fijación hacia d ichas capas de prepreg cuando un material fluido l lena u na cavidad de moldeo en la porción su perior del molde, dicha cavidad configurada para formar d icha característica de superficie elevada ; la acción de avance de dicho i nserto rellena la característica de la superficie bajo la presión del perno para el imi nar la porosidad en la característica de superficie elevada en la cavidad de moldeo.

10. El metodo de la reivi ndicación 9 que comprende además el calentamiento de dicha cavidad para curar dicho material fluido.