RU2075391C1

RU2075391C1 - Method of corrugated tubular piece production

Info

Publication number: RU2075391C1
Application number: RU94000698A
Authority: RU
Inventors: Б.Г. Мозеров; К.А. Покатаев; С.В. Михайлюк; А.А. Шилов; А.А. Булдаков; А.В. Калунин; А.Н. Токарев; А.Е. Бабушкин; С.И. Крашенинников; С.А. Котлов; А.Д. Майстренко; В.В. Фролов; В.А. Боровков; В.И. Репалов; В.М. Александриди
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "АМТ"
Priority date: 1994-01-11
Filing date: 1994-01-11
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: production of specific pieces of substances, that are in plastic state, that is production of corrugated tubular pieces used in production of mainly large-scale with big depth (150 mm) corrugations of bellows, hoses and similar pieces of polymeric materials. SUBSTANCE: method of corrugated tubular piece production provides for placing of carbon fibrous material on corrugated mandrel rod before blank shape formation and / or over located on mandrel rod blank after its shape formation. Simultaneously with blank thermal treatment in furnace its additional thermal treatment is exercised by feeding electrical tension on carbon fibrous material. Besides, knitted fabric of carbon fibres is used as carbon fibrous material. EFFECT: improved process. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к изготовлению особых изделий из веществ, находящихся в пластическом состоянии, а именно, к способам изготовления гофрированных трубчатых изделий и предназначено для использования при изготовлении преимущественно крупногабаритных с большой глубиной (150 мм) гофр сильфонов, шлангов и т.п. изделий из полимерных материалов. The invention relates to the manufacture of special products from substances in a plastic state, namely, to methods for the manufacture of corrugated tubular products and is intended for use in the manufacture of predominantly large-sized with a large depth (150 mm) corrugations of bellows, hoses, etc. products from polymeric materials.

Известен способ изготовления гофрированного трубчатого изделия, включающий изготовление прямой трубчатой заготовки из полимерного материала, надевание ее на цилиндрическую оправку с зазором, равным глубине гофров, наматывание по спирали на заготовку проволоки, обеспечивающее образование гофров, и термообработку указанной заготовки в печи (США N 4134958, кл. B 29 C 17/00, 1979). A known method of manufacturing a corrugated tubular product, including the manufacture of a straight tubular billet from a polymeric material, putting it on a cylindrical mandrel with a gap equal to the depth of the corrugations, spiral winding on the wire billet, providing the formation of corrugations, and heat treatment of the billet in the furnace (US N 4134958, C. B 29 C 17/00, 1979).

Однако, в известном способе при изготовлении крупногабаритных гофрированных изделий (с глубиной гофров 150 мм) при спиральной намотке проволоки на прямолинейную трубчатую заготовку возникают морщины и складки материала заготовки (а следовательно изделия), вследствие значительной потери ее стенками устойчивости из-за большого зазора между внутренней поверхностью трубчатой заготовки и наружной поверхностью оправки, необходимого для образования гофр большой глубины. However, in the known method in the manufacture of large corrugated products (with a depth of corrugations of 150 mm) during spiral winding of the wire on a straight tubular workpiece, wrinkles and folds of the workpiece material (and consequently the product) arise due to a significant loss of its stability walls due to the large gap between the inner the surface of the tubular workpiece and the outer surface of the mandrel necessary for the formation of corrugations of great depth.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления гофрированного трубчатого изделия, при котором осуществляют формообразование заготовки из полимерного материала на гофрированной оправке и термообработку заготовки в печи (патент США N 3857415, кл. F 16 L 9/12, 1974). Closest to the technical nature of the invention is a method of manufacturing a corrugated tubular product, in which the preform is formed from a polymeric material on a corrugated mandrel and the billet is heat treated in a furnace (US patent N 3857415, CL F 16 L 9/12, 1974).

Указанный способ обеспечивает получение крупногабаритного гофрированного трубчатого изделия (с глубиной гофров 150 мм) без образования морщин и складок материала изделия за счет того, что формообразование заготовки из полимерного материала осуществляют в данном способе непосредственно на гофрированной оправке, обеспечивая тем самым устойчивость стенок получаемой заготовки при образовании гофров. The specified method provides a large corrugated tubular product (with a depth of corrugations of 150 mm) without the formation of wrinkles and wrinkles of the material of the product due to the fact that the molding of the workpiece from the polymer material is carried out in this method directly on the corrugated mandrel, thereby ensuring the stability of the walls of the resulting workpiece during formation corrugations.

Однако, известный способ при изготовлении крупногабаритного гофрированного (глубина гофров 150 мм) трубчатого изделия не обеспечивает спекание его материала в районе наружных впадин гофров, т.е. получение изделия с полностью монолитной структурой его материала. However, the known method in the manufacture of large corrugated (corrugation depth 150 mm) tubular products does not provide sintering of its material in the region of the outer corrugations of the corrugations, i.e. obtaining a product with a completely monolithic structure of its material.

Объясняется это тем, что при печной термообработке заготовки этого изделия возникает большой градиент температур пол контуру заготовки, возникающей из-за большой разноудаленности вершин и впадин гофров от стенки печи. В результате этого в районе наружных впадин заготовки, наиболее удаленных от стенок печи, происходит неспекание материала. This is explained by the fact that during furnace heat treatment of the workpiece of this product, a large temperature gradient arises over the floor contour of the workpiece, which arises due to the large divergence of the corrugation peaks and troughs from the furnace wall. As a result of this, in the region of the external depressions of the billet, the farthest from the walls of the furnace, the material is not sintering.

Техническим результатом изобретения является исключение неспекания материала изделия, получение изделия с полностью монолитной структурой материала. The technical result of the invention is the exclusion of non-sintering of the material of the product, obtaining products with a completely monolithic structure of the material.

Для достижения технического результата в способе изготовления гофрированного трубчатого изделия, при котором осуществляют формообразование заготовки из полимерного материала на гофрированной оправке и термообработку заготовки в печи, согласно изобретению, на гофрированную оправку перед формообразованием заготовки и/или поверх размещенной на оправке заготовки после ее формообразования накладывают углеродный волокнистый материал, а одновременно с термообработкой заготовки в печи осуществляют дополнительную термообработку ее путем подачи электрического напряжения на углеродный волокнистый материал. Кроме того, в качестве углеродного волокнистого материал используют трикотаж из углеродного волокна. To achieve a technical result in a method of manufacturing a corrugated tubular product, in which the preform is formed from a polymeric material on a corrugated mandrel and the workpiece is heat treated in the furnace according to the invention, a carbon is placed on the corrugated mandrel before forming the preform and / or over the preform placed on the mandrel after its shaping fibrous material, and simultaneously with heat treatment of the billet in the furnace, additional heat treatment of its put is carried out m supplying an electrical voltage on the carbon fiber material. In addition, carbon fiber knitwear is used as the carbon fiber material.

Накладывание на оправку и/или поверх размещенной на ней заготовки из полимерного материала углеродного волокнистого материала позволяет использовать последний в качестве нагревателя при термообработке заготовки. The application of carbon fiber material to the mandrel and / or over the workpiece made of a polymer material on it allows the latter to be used as a heater for heat treatment of the workpiece.

Проведение термообработки заготовки из полимерного материала в печи совместно с термообработкой его углеродным волокнистым материалом путем подачи на последний электрического напряжения позволяет, как показало опробование, осуществлять достаточно равномерный нагрев поверхностей получаемого изделия. Carrying out heat treatment of a workpiece made of polymer material in a furnace together with heat treatment of its carbon fiber material by applying electric voltage to the latter allows, as shown by testing, to carry out sufficiently uniform heating of the surfaces of the obtained product.

Использование в качестве углеродного волокнистого материала трикотажа из углеродного волокна позволяет ему благодаря его хорошей растяжимости более плотно охватывать гофрированные оправку и/или расположенную на ней заготовку из полимерного материала. Таким образом, описываемый способ позволяет исключить неспекание материала получаемого изделия, т.е. получить изделие с полностью монолитной структурой материала. The use of carbon fiber knitwear as a carbon fibrous material allows it, due to its good extensibility, to more tightly embrace the corrugated mandrel and / or the workpiece made of polymer material located on it. Thus, the described method allows to exclude non-sintering of the material of the obtained product, i.e. get a product with a completely monolithic structure of the material.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен общий вид печи и оправки с размещенной на ней заготовкой и углеродным волокнистым материалом поверх этой заготовки. The essence of the method is illustrated by drawings, where in FIG. 1 schematically shows a General view of the furnace and the mandrel with the workpiece placed on it and carbon fiber material on top of this workpiece.

на фиг. 2 изображена оправка о расположении углеродного волокнистого материала между ее поверхностью и заготовкой. in FIG. 2 shows a mandrel about the location of carbon fiber material between its surface and the workpiece.

на фиг. 3 оправка с расположением углеродного волокнистого материала на ее поверхности и поверх заготовки. in FIG. 3 mandrel with the location of the carbon fiber material on its surface and on top of the workpiece.

Способ изготовления гофрированного трубчатого изделия включает формообразование на гофрированной оправке 1 заготовки 2 из полимерного материала, ее термообработку в печи 3. A method of manufacturing a corrugated tubular product includes forming on a corrugated mandrel 1 of a workpiece 2 from a polymer material, its heat treatment in the furnace 3.

Перед термообработкой на оправку 1 или поверх размещенной на ней заготовкой 2 накладывают углеродный волокнистый материал 4 (соответственно фиг. 2 и 1). Before heat treatment on the mandrel 1 or on top of the workpiece 2 placed on it, a carbon fiber material 4 is applied (Figs. 2 and 1, respectively).

Углеродный волокнистый материал 4 можно накладывать также и на оправку 1 и поверх заготовки 2 (фиг.3). Carbon fiber material 4 can also be applied to the mandrel 1 and over the workpiece 2 (figure 3).

Термообработку заготовки 2 из полимерного материала в печи 3 осуществляют совместно с термообработкой ее углеродным волокнистым материалом 4 путем подачи из него электрического напряжения. The heat treatment of the preform 2 from the polymer material in the furnace 3 is carried out in conjunction with the heat treatment of its carbon fiber material 4 by supplying electric voltage from it.

В качестве полимерного материала можно использовать фторопласт Ф-2М ТУ 6-05-41-615-82, резину 51-2058 ТУ -38105. 180-75 и т.п. As a polymeric material, fluoroplastic F-2M TU 6-05-41-615-82, rubber 51-2058 TU -38105 can be used. 180-75, etc.

В качестве углеродного волокнистого материала можно использовать трикотаж из углеродного волокна, например, трикотаж Урал Тр-22 ТУ 6-06-1-239-79, углеродную нить Урал Н ТУ 6-06-1-599-87. As a carbon fiber material, carbon fiber knitwear can be used, for example, Ural Tr-22 knitwear TU 6-06-1-239-79, carbon fiber Ural N TU 6-06-1-599-87.

Режимы термообработки выбирают традиционные, т.е. рекомендуемые конкретной марке полимерного материала заготовки 2. Heat treatment modes are chosen traditional, i.e. Recommended specific brand of polymer material blank 2.

Пример 1
Для изготовления сильфона (наружный диаметр 1000 мм, внутренний диаметр 700 мм, глубина гофров 150мм) на гофрированную оправку 1, выполненную из песчанополимерной смеси, наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СЛ ТУ 6-05-041-645-77.Example 1
To manufacture a bellows (outer diameter 1000 mm, inner diameter 700 mm, corrugation depth 150 mm), corrugated mandrel 1 made of a sand-polymer mixture was applied with a release agent in the form of a fluoroplastic suspension F-2SL TU 6-05-041-645-77.

Затем на гофрированной оправке 1 производили формообразование заготовки 2 из полимерного материала путем намотки на оправку 1 фторопластовой ленты Ф-2М ТУ 6-05-41-615 -82 шириной 30 мм с усилием 5 кг до толщины 2 мм. Then, on a corrugated mandrel 1, the preform 2 was formed from a polymeric material by winding a fluoroplastic tape F-2M TU 6-05-41-615 -82 30 mm wide on a mandrel 1 with a force of 5 kg to a thickness of 2 mm.

После этого на образованную таким образом заготовку 2 наносили антиадгезионную смазку в виде вышеупомянутой фторопластовой суспензии и производили викелевку стеклоровингом РВМН ГОСТ 17189/-79, наматывая его в один слой с натяжением 40 кг, а поверх накладывали углеродный волокнистый материал 4 в виде трикотажа из углеродного волокна Урал Тр-22 ТУ 6-06-31-239-79. After that, a release agent 2 was applied in the form of the aforementioned fluoroplastic suspension on the preform 2 formed in this way and Wickel was woven with glass roving RVMN GOST 17189 / -79, winding it in a single layer with a tension of 40 kg, and carbon fiber material 4 was applied over it in the form of carbon fiber knitwear Ural Tr-22 TU 6-06-31-239-79.

Затем оправку 1 помещали в печь 3 и производили термообработку по следующему режиму:
нагревание в печи 3 до температуры 140^oC с подачей напряжения 36В на углеродный волокнистый материал 4 при силе тока 40А.Then, the mandrel 1 was placed in the furnace 3 and heat treatment was carried out according to the following mode:
heating in the furnace 3 to a temperature of 140 ^o C with a voltage of 36V on the carbon fiber material 4 at a current strength of 40A.

нагревание до температуры 170^oC,
выдержка при этой температуре 2 часа,
охлаждение с печью 3.heating to a temperature of 170 ^o C,
holding at this temperature for 2 hours,
oven cooling 3.

Исследование полученного изделия показало, что слои его полимерного материала спеклись. The study of the obtained product showed that the layers of its polymeric material were sintered.

Пример 2
Осуществляли изготовление сильфона аналогично приведенному в примере 1 за исключением того, что дополнительно между оправкой 1 и заготовкой 2 размещали углеродный волокнистый материал 4 (фиг.3) в виде трикотажа из углеродного волокна Урал Тр-22 ТУ 6-06-31-239-79, на который наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СД ТУ 6-05-041-645-77 и при термообработке на него показали напряжение 36 В при силе тока 40 А.Example 2
The bellows were fabricated in the same way as in Example 1, except that in addition between the mandrel 1 and the workpiece 2, carbon fiber material 4 (Fig. 3) was placed in the form of a carbon fiber knit Ural Tr-22 TU 6-06-31-239-79 on which a release agent was applied in the form of a fluoroplastic suspension of F-2SD TU 6-05-041-645-77 and during heat treatment it was shown a voltage of 36 V at a current of 40 A.

Пример 3. Example 3

Для изготовления сильфона (наружный диаметр 1000 мм, внутренний диаметр 700 мм, глубина гофров 150 мм) на гофрированную оправку 1, выполненную из гипса, наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СД ТУ 6-05-041-645-77. To manufacture a bellows (outer diameter 1000 mm, inner diameter 700 mm, depth of the corrugations 150 mm), corrugated mandrel 1 made of gypsum was coated with a release agent in the form of a fluoroplastic suspension F-2SD TU 6-05-041-645-77.

Затем на оправку 1 (фиг.2) накладывали углеродный волокнистый материал 4 путем намотки на нее углеродной нити Урал Н ТУ-6-06-31-559-87. Then, carbon fiber material 4 was applied to the mandrel 1 (Fig. 2) by winding Ural N carbon fiber TU-6-06-31-559-87 on it.

На поверхность углеродного волокнистого материала 4 наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СД ТУ 6-05-041-645-77, а затем производили формообразование заготовки 2 из полимерного материала путем укладки в два слоя резиновой ленты 51-2058 ТУ-38105.180-75, раскроенной в виде развертки поверхности сильфона. Release adhesive was applied to the surface of the carbon fiber material 4 in the form of a fluoroplastic suspension F-2SD TU 6-05-041-645-77, and then the blank 2 was formed from a polymer material by laying in two layers of rubber tape 51-2058 TU-38105.180- 75, cut as a scan of the surface of the bellows.

После этого на заготовку 2 наносили антиадгезионную смазку в виде упомянутой в данном примере фторопластовой суспензии и производили викелевку стеклоровингм РВМГ Гост 17139-79, наматывая его в один слой с натяжением 40 кг. After that, release agent 2 was applied to blank 2 in the form of a fluoroplastic suspension mentioned in this example and the glass roving RVMG GOST 17139-79 was wicked, wound in one layer with a tension of 40 kg.

Оправку 1 помещали в печь 3 и производили термообработку заготовки 2 по следующему режиму:
нагревание в печи 3 до температуры 140^oC с подачей напряжения 36 B на углеродный волокнистый материал 4 с силой тока 40 А,
нагревание до температуры 150^oC,
выдержка при это температуре 2 часа.The mandrel 1 was placed in the furnace 3 and heat treatment of the workpiece 2 was carried out according to the following mode:
heating in the furnace 3 to a temperature of 140 ^o C with a voltage of 36 V on the carbon fiber material 4 with a current strength of 40 A,
heating to a temperature of 150 ^o C,
exposure at this temperature for 2 hours.

охлаждение с печью 3. oven cooling 3.

Исследование полученного изделия показало, что его материал завулканизировали и имел вид монолитной структуры. The study of the obtained product showed that its material was vulcanized and had the appearance of a monolithic structure.

Пример 4 (по способу-прототипу). Example 4 (by the prototype method).

Для изготовления сильфона (наружный диаметр 1000 мм, внутренний диаметр 700 мм, глубина гофров 150 мм) на фторированную оправку, выполненную из песчанополимерной смеси, наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СДТУ 6-05-041-645-77. To manufacture a bellows (outer diameter 1000 mm, inner diameter 700 mm, corrugation depth 150 mm), a fluorinated mandrel made of a sand-polymer mixture was applied with a release agent in the form of a fluoroplastic suspension F-2SDTU 6-05-041-645-77.

Затем на оправке 1 производили формообразование заготовки 2 из полимерного материала путем намотки фторопластовой ленты Ф-2М ТУ 6-05-41-615-82 шириной 30 мм с усилием 5 кг до толщины 2 мм. Then, on the mandrel 1, the preform 2 was formed from a polymer material by winding a fluoroplastic tape F-2M TU 6-05-41-615-82 30 mm wide with a force of 5 kg to a thickness of 2 mm.

После этого на поверхность заготовки 2 наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СД ТУ 6-05-041-645-77 и производили викелевку стеклоровингом РВМН Гост 17139-79, наматывая его в один слой с натяжением 40 кг. After that, release adhesive was applied to the surface of workpiece 2 in the form of a fluoroplastic suspension F-2SD TU 6-05-041-645-77 and wicked by glass roving RVMN GOST 17139-79, wrapping it in one layer with a tension of 40 kg.

После этого оправку 1 помещали в печь 3 и производили термообработку заготовки 2 по следующему режиму:
нагревание в печи 3 до температуры 140^oC,
нагревание в печи 3 до температуры 170^oC,
Выдержка при этой температуре 2 часа,
охлаждение с печью.After that, the mandrel 1 was placed in the furnace 3 and produced heat treatment of the workpiece 2 in the following mode:
heating in the oven 3 to a temperature of 140 ^o C,
heating in the oven 3 to a temperature of 170 ^o C,
Exposure at this temperature for 2 hours,
cooling with the oven.

Исследование полученного изделия показало, что слои его материала в районе наружных впадин не спеклись. The study of the obtained product showed that the layers of its material in the region of the external depressions did not sinter.

Пример 5 (по способу-прототипу). Example 5 (by the prototype method).

Для изготовления сильфона (наружный диаметр 1000 мм, внутренний диаметр 700 мм, глубина гофров 150 мм) на гофрированную оправку 1, выполненную из гипса, наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии ф-2СД ТУ 6-05-041-645-77. To manufacture a bellows (outer diameter 1000 mm, inner diameter 700 mm, depth of the corrugations 150 mm), corrugated mandrel 1 made of gypsum was applied with a release agent in the form of a fluoroplastic suspension f-2SD TU 6-05-041-645-77.

Затем на оправке 1 производили формообразование заготовки 2 путем укладки в два слоя резиновой ленты 51-2058 ТУ 38105.180-75, раскроенной в виде развертки поверхности сильфона. Then, on the mandrel 1, the workpiece 2 was shaped by laying in two layers of rubber tape 51-2058 TU 38105.180-75, cut in the form of a scan of the surface of the bellows.

После этого на поверхность заготовки 2 наносили антиадгезионную смазку в виде упомянутой в данном примере фторопластовой суспензии и производили викелевку стеклоровингом РВМН Гост 17139-39, наматывая его в один слой с натяжением 40 кг. After that, release adhesive was applied to the surface of the workpiece 2 in the form of a fluoroplastic suspension mentioned in this example and Wickel was made by glass roving of PBMN GOST 17139-39, winding it in one layer with a tension of 40 kg.

Оправку 1 помещали в печь 3 и проводили термообработку заготовки 2 по следующему режиму:
нагревание в печи 3 до температуры 140^oC.The mandrel 1 was placed in the furnace 3 and heat treatment of the workpiece 2 was carried out according to the following mode:
heating in oven 3 to a temperature of 140 ^o C.

поднятие температуры до 150^oC.raising the temperature to 150 ^o C.

выдержка при этом температуре 2 часа,
охлаждение с печью.exposure at this temperature for 2 hours,
cooling with the oven.

Исследование готового изделия показало, что его материал в районе наружных впадин не завулканизировался и не имел вид монолитной структуры. The study of the finished product showed that its material in the area of the external depressions was not vulcanized and did not look like a monolithic structure.

Пример 6. Example 6

Осуществляли изготовление сильфона аналогично приведенному в примере 1, за исключением того, что оправку 1 с заготовкой 2 в печь 3 не помещали и термообработку этой заготовки проводили только углеродным волокнистым материалом 4. The bellows were manufactured in the same way as in Example 1, except that the mandrel 1 with the workpiece 2 was not placed in the furnace 3 and the heat treatment of this workpiece was carried out only with carbon fiber material 4.

Исследование полученного изделия показало, что его материал в области наружных выступов оказался неспеченным. The study of the obtained product showed that its material in the area of the external protrusions was unsintered.

Пример 7. Example 7

Изготовление сильфона осуществляли аналогично, приведенному в примере 3, за исключением того, что оправку 1 с заготовкой 2 в печь 3 не помещали и термообработку этой заготовки проводили только углеродным волокнистым материалом 4. The manufacture of the bellows was carried out similarly to that described in example 3, except that the mandrel 1 with the workpiece 2 was not placed in the furnace 3 and the heat treatment of this workpiece was carried out only with carbon fiber material 4.

Исследование полученного изделия показало, что его материал в области наружных выступов оказался полностью незавулканизированным и не представлял собой монолитной структуры. The study of the obtained product showed that its material in the area of the external protrusions was completely unvulcanized and did not represent a monolithic structure.

Claims

1. A method of manufacturing a corrugated tubular product, in which the preform is formed from a polymeric material on a corrugated mandrel and the billet is heat treated in a furnace, characterized in that a carbon fiber material is applied to the corrugated mandrel before forming the preform and / or over the preform placed on the mandrel after its shaping and simultaneously with heat treatment of the workpiece in the furnace, additional heat treatment is carried out by applying electric voltage to erodny fibrous material.

2. The method according to p. 1, characterized in that the carbon fiber knit is used as carbon fiber material.