RU2001771C1 - Способ изготовлени изделий переменного сечени - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к технологии изготовлени  крепежных элементов (шпилек , винтов, шурупов) из композиционных материалов и может быть использовано в производстве высоконагруженных конструкций техники, имеющей ограничени  по массе или(и) работающей в услови х химически агрессивных сред Существо изобретени : повышение разрушающего напр жени  при кручении и при срезе резьбы достигаетс  гор чей осадкой в продольном направлении цилиндрической заготовки диаметром, равным внутреннему диаметру резьбы. 2 ил

Description

Изобретение относитс  к обл-тсти со дг ич кропежных элементов, шпилек, винтов, luypyrios из композиционных материалов

Известен способ изготовлени  крепежа из полимера, наполненных дискретными волокнами литьем под давлением, например из стеклонаполненных полиамидов.

Однако наполнение короткими волокнами незначительно улучшает прочностные характеристики крепежных элементов на срез резьбы и скручивание тела элемента по сравнению с ненаполненными полимерами. При этом такой крепеж неконкурентоспособен металлически 1 аналогам и не используетс  в ответственных конструкци х.

Решать проблему повышени  прочности резьбы на срез и увеличени  несущих нагрузок при скручивании удалось при использовании длинномерных (непрерывных) волокон, которые располагаютс  в резьбовых выступах, повтор   контур последних.

Известно изютовление таких элементов , в частности винтов М 6. прессованием в форме. Дл  этого используют цилиндрическую заготовку из армированного пластика , содержаще о 50 об. % непрерывных синтетических волокон СВМ и -лО об.;% полиамид-vfi и качестве св зующего. Ци- линдричсскс) аютовка пог еч.Злась R сформл  Ош.ую резьбовую полость пресс- формы, имеющую ьертикэльнук, плоскость разънк;-, гри этом диаметр оагитивки был рйьеч среднему (пни наружном1. } диаметру получаемой резьбы. Внешней контуо пресс-формы представл ет собой усеченный конус По „ли установки пр сс-Формы п заготовкой в ответную часть матрицы проводилось гор чее прессование при юмпе ратуре 39...40°С выше температуры плавлени  ПА-6 путем вертикального перемещени  пресс-Формы. Однако качество резьбы в известном способе низко, т к. часть сг. зующего выдавливаетс  в зэзос пресс-формы, обедн   остальной объем издели  и образу  облой, а волокно при ради альной схеме подачи давлени  не заходит в резьбовые впадины, т.к. происходит локальное перерезание армирующих волокон в за готовке в местах касани  резьбовых выступов формы и заполнение впадин низков зким расплавом св зующего

Известен способ изготовлени  изделий переменного сечени  путем гор чего прессовани  цилиндсической заготовки продольной осадкой.

Известный способ не позвол ет использовать в крепежных элементах хрупкие волокна, в частности стекл нные и углеродные

Целью изобретени   рл етсл расширение технолш ическмх возможностей за счет изготовлени  резьбовых крепежных элементов

Поставленна  цель достигаетс  путем

гор чето прессовани  цилиндрической заготовки продольной осадкой Согласно изобретению , диаметр заготовки выбирают равным внутреннему диаметру резьбы, а

прессование осуществл ют на величину осадки равную

15

д| (11+|2+1з)(1)

d3a,где Al - осадка.

h -- длина резьбовой части крепежного элемента;

12,d2 длина и диаметр гладкой части крепежного элемента;

1з,йз высота и диаметр головки крепежного элемента

d-vir диаметр цилиндпической заготов и

di - средний диаметр резьбы. На фиг 1-2 показан способ изготовлени  заготовг и

За отовка 1 устанавливаетс  в полость

пресс формы 2 (см фиг 1) имеющую вертикальную пюскость рззьема, Формование осуществл етс  при температура, обеспечивающей ппреход св зующего в в экотеку- чее со с го л н и е путем вертикального

перемещени  пуансона 3 воздействующего н  заготовку 1

В результате осевого воздействи  непрерывные армирующие волокна тер ют ус- гоичиьость и заход т в резьбовые впадины,

повтор   ил контур. Отформованное изделие охлаждаетс  под давлением. Потер  устойчивости волокон позвол ет обеспечить сложноармированное состо ние по сечению издели .

П р и м е р 1. Формование шпильки

диаметром 8 мм, длиной 50 мм из стеклопла- сгика. Резьба метрическа , шаг резьбы 1 мм. В качестве армирующих волокон испольэо-  али стекл нные комплексные нити ВМС 67 ,2 х 1 х 2 - 80, в качестве св зующего - эпоксидный олигомер ЭД-20, отверждае- мый метафенилендиамином. Цилиндрическую заготовку изготавливали следующим образом. В стекл нную трубку, внутренний

диаметр которой был равен 6,92 мм - внутреннему диаметру резьбы, зат гивают жгут из нитей предварительно пропитанных св зующим , и подтверждали при 80°С в течение 30 мин Затем извлекали полученный пруток и разрезали на заготовки, длина (0)

которых рассчитывалась в соответствии с уравнением (2):

dLr

(2)

Значение I0 входит в первую часть уравнени  (1) и его определение упрощено, т.к. дл  шпильки 12 з 0. Подставл   числовые значени  h 50 мм; d 7,35 мм: daar 6.92 мм, получают 0 56,40 мм.

Осадку рассчитывали в соответствии с частным случаем уравнени  (1)

Д1 1о-И 56,4-50 6,4 мм Температура, при которой проводили осадку заготовки, составл ла ЮО°С, затем температуру повышали до 150°С и отверждали св зующее в течение 60 мин.

П р и м е р 2, Изготовление винта Мб (ГОСТ 1491-72) из органопластика. Винт исполнение 2, резьба с шагом 1 мм, по всей длине стержн  винта, равной 20 мм, в результате 2 0; высота головки 4 мм. диаметр головки 10 мм.

В качестве армирующих волокон использовали синтетические нити СВМ ТУ 6- 06-И-53-78), в качестве св зующего - полиамид - 6. Цилиндрическую заготовку изготавливали следующим образом. Нити СВМ скручивали с нит ми из полиамида 6 в шнур, которые прот гивали через калибрующую головку пултрузиоиной установки. Температура пултрузии составл ла 270°С. нити полиамида 6 расплавл лись и моноли- тизировали армирующие волокна. Диаметр калибрующей головки равен 4,92 мм - внутреннему диаметру резьбы. Полученный пруток разрезали на заготовки, длина (0) которых рассчитывалась в соответствии с уравнением (3):

hdi2 +l3d§

dL

Подставл   числовые значени : И 20 мм: di-5,35 мм; з 4мм; d4- 10мм; йзаг 4,92мм. получают 10 40.17 мм. Величину осадки рассчитали соответственно с частным случаем уравнени  (1):

Д|-1о-(Н -Из) 40.17-(20+ 4)

- 16.17 мм

Осадку заготовки проводили при Т 270°С в течение 5 мин.

Затем фиксировали положение пуансона пресс-формы и извлекали ее из зоны давлени  и охлаждали

ПримерЗ.

Изготовление винта из углепластика.

Резьба упорна , наружный диаметр 10 мм; шаг резьбы 2 мм; длина стержн  винта 60 мм: длина резьбы 40 мм; длина гладкой части 20 мм; высота головки 6 мм;

диаметр головки 16 мм.

В качестве армирующих волокон использовали углеродную ленту ЭЛУР-0,1 П (ТУ 6-06-31-21-78), в качестве св зующего - полиамид-12. который на предварительной

стадии использовали в виде пленки толщиной 40 мкм. Цилиндрическую заготовку изготавливали следующим образом.

Последовательно череду  слои углеродной ленты и пленки полиамида -12 собирали

пакет. Углеродную ленту выкладывали по схеме (0°/90°/±45°)п. Затем проводили прессование плоской плиты размером 100 х х80 х 12 мм при Т 240°С под давлением 3,0 МПа в течение 15 мин. Из отпрессованной

плиты углепластика вырезали заготовку квадратного сечени  и обтачивали их до диаметра 6,528 мм, соответствующего внутреннему диаметру резьбы. Начальна  длина заготовки (10) рассчитывалась по

уравнению (4):

hdi2 + I2d22 +I3d32

dlar

W

П оставл   числовые значени : h . fli - 8.5 мм; 2 - 2и мм; dz 10 мм; з 6 мм; di - 16 мм. получают 0 150,8 мм.

Величину осадки рассчитывали в соот- ветствии с уравнением (1)

Л1- I0-(h -Н2 + 1з) 150.8- (40 - 20 + 6)

84,8 мм

4Q Осадку проводили при температуре 240°С в течение 5 мин, фиксировали положение пуансона пресс-формы, извлекали ее из зоны давлени  и охлаждали.

В таблице приведены сведени  об ис45 пытани х крепежных элементов на кручение и срез резьбы, полученных по известному и предлагаемому способам.

Видно, что на примере изготовлени  50 винта Мб из органопластика данный способ позвол ет повысить разрушающее напр жение при кручении в 2,5 раза и при срезе резьбы в 2,1 раз. Способ позвол ет примен ть в составе крепежных элементов хруп- 55 кие волокна (стекл нные и углеродные), использование которых до насто щего времени  вл лось проблематичным.

(56) ОСТ 101007-81 Винты из полиамида Технические услови .

Отчет по научно-исследовательской работе . Совершенствование составов ПКМ и технологии изготовлени  из них элементов конструкций летательных аппаратов. № Гос.

1360/2. Nfc Гос. Регистрации темы М.:МАТИ. 1985, с. 112.

Авторское свидетельство ССС

Регистрации Г77984, инв. № 61986. тема 5 Nfe 1147505. кл. В 21 В 5/08, 1983.

1360/2. Nfc Гос. Регистрации темы У98127. М.:МАТИ. 1985, с. 112.

Авторское свидетельство СССР

- Дл  прототипа и примера 2 приведены данные дл  винта Мб из органопластика.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ путем гор чего прессовани  цилиндрической заготовки продольной осадкой и охлаждени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей за счет изготовлени  резьбовых крепежных элементов , диаметр заготовки выбирают равным внутреннему диаметру резьбы, а прессование осуществл ют на величину осадки, равную

   HdT. + I2d3 + bd3

   Д

   diar

   0

   - (li + 12 + з). где Д I - осадка:

   li - длина резьбовой части крепежного элемента, м;

   12,d2 - длина и диаметр гладкой части крепежного элемента, м;

   13,da - длина и диаметр головки крепежного элемента, м;

   daar - диаметр цилиндрической заготовки , м;

   di - средний диаметр резьбы, м, причем заготовку выполн ют из армированного волокном пластика.

   2

   Фиг.1

   Фиг. 2