RU219189U1

RU219189U1 - Шпилька из композитного углеродного материала

Info

Publication number: RU219189U1
Application number: RU2023111915U
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Галайко; Елизавета Сергеевна Болтунова; Михаил Викторович Сафронов
Original assignee: Владимир Васильевич Галайко; Елизавета Сергеевна Болтунова; Михаил Викторович Сафронов
Filing date: 2023-05-09
Publication date: 2023-07-04

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям крепежных деталей типа шпилек и может быть использована для сборки резьбовых соединений в машиностроении.

Шпилька из композитного углеродного материала, содержащая резьбовую часть до буртика и резьбовую часть на противоположном конце шпильки, буртик для упора, шестигранник и цилиндрическую часть, при этом шпилька выполнена из композитного материала, включающего углеродную основу в виде волокна, пропитанную связующими смолами, шестигранник сформирован штампом из нагретой заготовки, причем углеродная основа в виде волокна, пропитанная связующими смолами, выполнена с добавлением алмазного порошка, предварительно равномерно перемешанного в смоле.

Техническим результатом является повышение устойчивости резьбового и граниевого соединения шпильки за счет улучшения жесткости эпоксидных композитов. 1 ил.

Description

Область техники

Уровень техники

Известен болт из композитного материала (патент RU 214624 МПК Е04С 5/12. Опубликовано: 08.11.2022 Бюл. №31), содержащий шестигранную головку и стержень с гладкой и резьбовой частями, при этом болт выполнен из композитного материала, включающего базальтовую основу в виде волокна, пропитанную связующими смолами, шестигранная головка сформирована штампом из нагретой заготовки, причем базальтовая основа в виде волокна, пропитанная связующими смолами, выполнена с добавлением базальтового порошка, предварительно перемешанного в смоле.

Недостатком известного устройства является низкая устойчивость резьбового соединения шпильки.

Известно наиболее близкое устройство непрерывный болт из композитного материала из углеродного волокна (патент CN 111621119, Опубликовано 2020-09-04), характеризуется тем, что непрерывные углеродные волокна используются в качестве армирующего тела непрерывного болта композитного материала углеродного волокна, имидазоловая эпоксидная смола используется в качестве матрицы для приготовления препрега, препрег получают из 60-70% непрерывных углеродных волокон, 20-30% имидазоловой эпоксидной смолы и 5-15% отверждающего агента в процентах по массе, и непрерывный болт из композитного материала из углеродного волокна образуется путем отверждения препрега.

Недостатком наиболее близкого устройства является низкая устойчивость резьбового и граниевого соединений.

Раскрытие полезной модели

Техническим результатом полезной модели является повышение устойчивости резьбового и граниевого соединения шпильки за счет улучшения жесткости эпоксидных композитов.

Настоящий технический результат достигается в устройстве шпилька из композитного углеродного материала, содержащем резьбовую часть до буртика и резьбовую часть на противоположном конце шпильки, буртик для упора, шестигранник и цилиндрическую часть, при этом шпилька выполнена из композитного материала, включающего углеродную основу в виде волокна, пропитанную связующими смолами, шестигранник сформирован штампом из нагретой заготовки, причем углеродная основа в виде волокна, пропитанная связующими смолами, выполнена с добавлением алмазного порошка, предварительно равномерно перемешанного в смоле.

Отличительными признаками являются

углеродная основа в виде волокна, пропитанная связующими смолами, выполнена с добавлением алмазного порошка, использование такого материала повышает устойчивость резьбового соединения за счет улучшения жесткости эпоксидных композитов путем сочетания углеродных волокон с алмазным порошковым углеродным материалом [3];

предварительное равномерное перемешивание алмазного порошка в связующей смоле, это сохраняет устойчивость резьбового и граниевого соединения за счет жесткости гибридных эпоксидных композитов.

Сравнение заявляемого решения с аналогами и прототипом не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение, это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».

Краткое описание рисунка

На фигуре приведен фронтальный вид шпильки, включающий: 1 - резьбовую часть до буртика, пропитанную связующими смолами с добавлением алмазного порошка; 2 - буртик для упора; 3 - цилиндрическую часть; 4 - шестигранник, 5 - резьбовую часть на противоположном конце шпильки.

Осуществление полезной модели

Основным сырьем для производства шпильки из углеродного материала является углепластикровинг. Кроме этого, для изготовления шпильки из композита требуется: смолы; намоточный жгут в виде углепластикровинг, который идет на обмотку стержня шпильки для создания резьбы и буртика; спирт этиловый; ацетон; дициандиамид; алмазный порошок, полученный из алмазной крошки путем перемалывания ее в планетарной шаровой мельнице АГО-2С и просеивания фракции до 80 мкм. Технология производства шпильки из углеродного материала заключается в следующем. Нити ровинга со специального устройства шпулярника поступают на механизм натяжения, в котором они располагаются в соответствующем порядке. Скомпонованные в заданном порядке нити проходят стадию сушки и предварительного подогрева горячим воздухом. Подогретый ровинг погружают в пропиточную ванну со смолой, предварительно равномерно перемешанной с алмазным порошком в миксере. Непрерывный, композитный пруток пропускается через протягивающий механизм, на выходе из которого производится резка прутка согласно заданному размеру. После пропиточной ванны материал протягивают через фильеру для получения тела шпильки цилиндрической части 3, заданной площади поперечного сечения стержня и его длины, с учетом формирования шестигранника 4 штампом из нагретой заготовки на расстоянии ниже резьбы. Профилирующая фильера может быть выполнена, например, в виде разъемной стальной конструкции, состоящей из двух прямоугольников с отфрезерованной и обработанной канавкой полу фигуры по длине каждой части, которые при смыкании образуют поверхность в виде круга, соответствующей площади целевого устройства. Далее на заготовку для изготовления шпильки наносят намоточный жгут углепластикровинг, который идет на обмотку стержня шпильки для создания резьбы 1 и 5 с обеих сторон и выполняют намоткой буртик 4.

При производстве шпильки из композита используют трехпозиционный автоматический пресс. Горячую штамповку шестигранника 4 выполняют в три позиции технологических переходов. На первой штамповочной позиции производят калибровку заготовки и начинают формирование шестигранника 4. Начиная со второй штамповочной позиции, идет формирование шестигранника 4 внутреннего с ребрами и гранями. На третьей штамповочной позиции завершается формирование калибровки стержня под буртик 2 в заготовке шпильки. Для работы накатником стержень выполняют по среднему диаметру резьбы 1 и 5. Накатник имеет заборный конус с таким же профилем, если смотреть с торца, и с полной высотой резьбы. Резьбу выполняют накатником выдавливанием с обеих концов шпильки.

Подготовленная шпилька проходит в туннельную печь, предназначенную для ускорения процесса полимеризации пропиточных смол. Горячая шпилька отправляется в охлажденную ванную, где под проточной водой она полностью охлаждается. Охлажденная шпилька на токарном автомате проходит калибровку резьбы 1 и 5 и упора у буртика 2. При этом шестигранник 4 находится между цилиндрической частью 3 и резьбовой частью 5 на противоположном конце.

Прочность алмаза на одноосное сжатие в среднем составляет 1961 МПа [4], это повышает поверхностную устойчивость предлагаемого устройства.

Заявляемое шпилька из композитного углеродного материала повышает устойчивость резьбового и граниевого соединения ключа при ее эксплуатации и исключает возможное их ослабления.

Источники информации

1. Патент RU 214624 МПК Е04С 5/12. Опубликовано: 08.11.2022 Бюл. №31;

2. Патент CN 111621119, Опубликовано 2020-09-04;

3. Гибридное влияние базальтовых волокон и базальтового порошка на термомеханические свойства эпоксидных композитов. Композиты, часть B: Машиностроение, том 125, 2017, стр. 157-164.

4. https://yandex.ru/search/?text=%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C+%D0%B0%D0%BB%D0%BC%D0%B0%D0%B7%D0%B0+%D0%BD%D0%B0+%D1%81%D0%B6%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B5&lr=212153&clid=2233626&src=suggest_T

Claims

Шпилька из композитного углеродного материала, содержащая резьбовую часть до буртика и резьбовую часть на противоположном конце шпильки, буртик для упора, шестигранник и цилиндрическую часть, при этом шпилька выполнена из композитного материала, включающего углеродную основу в виде волокна, пропитанную связующими смолами, шестигранник сформирован штампом из нагретой заготовки, отличающаяся тем, что углеродная основа в виде волокна, пропитанная связующими смолами, выполнена с добавлением алмазного порошка, предварительно равномерно перемешанного в смоле.