RU2455162C1 - Device for fabricating tubes from composite materials - Google Patents

Device for fabricating tubes from composite materials Download PDF

Info

Publication number
RU2455162C1
RU2455162C1 RU2010152210/05A RU2010152210A RU2455162C1 RU 2455162 C1 RU2455162 C1 RU 2455162C1 RU 2010152210/05 A RU2010152210/05 A RU 2010152210/05A RU 2010152210 A RU2010152210 A RU 2010152210A RU 2455162 C1 RU2455162 C1 RU 2455162C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thin
walled shell
cavity
pipe
conical
Prior art date
Application number
RU2010152210/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Потапов (RU)
Владимир Иванович Потапов
Анатолий Николаевич Тимофеев (RU)
Анатолий Николаевич Тимофеев
Владимир Иосифович Цыруль (RU)
Владимир Иосифович Цыруль
Татьяна Кузьминична Потапова (RU)
Татьяна Кузьминична Потапова
Алексей Юрьевич Олешко (RU)
Алексей Юрьевич Олешко
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит")
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") filed Critical Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит")
Priority to RU2010152210/05A priority Critical patent/RU2455162C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2455162C1 publication Critical patent/RU2455162C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Forging (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to machine building and may be used in production of reinforced tubes. Proposed device comprises outer case, inner core, thin shell arranged there between, and conical gates to seal cavity between thin-wall shell and inner core. Note here that said cavity serves to accommodate workpiece fitted in squeezer inserts. Note also that device is furnished with two lock rings with inner cylindrical bore changing into open taper press-fitted onto thin-wall shell tightly to tube billet ends so that inner bore taper is located on opposite side.
EFFECT: higher yield and quality.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для изготовления армированных труб.The invention relates to mechanical engineering and can be used in all sectors of the economy for the manufacture of reinforced pipes.

Известно устройство для изготовления труб из волокнистых композиционных материалов [А.с. №721306].A device for the manufacture of pipes from fiber composite materials [A.S. No. 721306].

Устройство содержит коаксиально установленные наружную силовую обойму, внутренний стержень, выполненный с каналом, выходящим на наружную поверхность, размещенную между ними тонкостенную оболочку, а также конусные затворы, герметизирующие полость между тонкостенной оболочкой и внутренним стержнем. В полости между тонкостенной оболочкой и обоймой размещают заготовку трубы, заключенную в сегменты, выполненные в виде пары полуцилиндров и облегчающие сборку устройства.The device comprises a coaxially mounted external power clip, an inner rod made with a channel facing the outer surface, a thin-walled shell placed between them, and also conical gates that seal the cavity between the thin-walled shell and the inner rod. In the cavity between the thin-walled shell and the holder, a pipe blank is placed, enclosed in segments made in the form of a pair of half-cylinders and facilitating the assembly of the device.

Последней операцией сборки устройства является поджатие конусных затворов осевым усилием.The last operation of the assembly of the device is the preload of the conical valves axial force.

Собранное устройство помещают в вакуумную печь, нагревают до требуемой температуры. В полости между тонкостенной оболочкой и внутреннем стержнем создают давление с помощью рабочего тела (газ, вода), подаваемого по каналу внутреннего стержня. При этом за счет давления рабочего тела и высокой температуры заготовка трубы уплотняется в течение заданного времени выдержки.The assembled device is placed in a vacuum oven, heated to the desired temperature. In the cavity between the thin-walled shell and the inner rod, pressure is created using the working fluid (gas, water) supplied through the channel of the inner rod. Moreover, due to the pressure of the working fluid and high temperature, the pipe billet is compacted for a given exposure time.

Такая конструкция имеет следующие недостатки:This design has the following disadvantages:

При окончательной сборке устройства остаются неконтролируемые зазоры между конусными затворами и заготовкой трубы, на величину которых влияет механический износ конусных затворов, выводящий их размеры за предельные отклонения, и степень поджатия конусных затворов при сборке устройства. Оставшиеся зазоры могут привести к смещению частей заготовки трубы при кантовании устройства, нарушению конструкции соединения частей заготовки трубы и изменению линейных размеров получаемых труб за счет пластического течения материала заготовки трубы в неконтролируемые зазоры.At the final assembly of the device, uncontrolled gaps remain between the cone valves and the pipe blank, the value of which is affected by the mechanical wear of the cone valves, which displays their dimensions as the maximum deviations, and the degree of preload of the cone valves during assembly of the device. The remaining gaps can lead to the displacement of the parts of the pipe billet during tilting of the device, the violation of the design of the connection of the parts of the pipe billet, and a change in the linear dimensions of the resulting pipes due to the plastic flow of the pipe billet material into uncontrolled gaps.

Задача изобретения - повышение стабильности линейных размеров и конструкции получаемых труб.The objective of the invention is to increase the stability of the linear dimensions and design of the resulting pipes.

Технический результат - повышение выхода годного изделия и исключение пластического течения материала заготовки трубы.The technical result is an increase in the yield of the product and the exclusion of the plastic flow of the material of the pipe billet.

Это достигается тем, что устройство для изготовления труб из композиционных материалов, содержащее наружную обойму, внутренний стержень, размещенную между ними тонкостенную оболочку и конусные затворы, герметизирующие полость между тонкостенной оболочкой и внутренним стержнем, причем полость между тонкостенной оболочкой и обоймой служит для размещения заготовки, заключенной в обжимные вкладыши, при этом оно снабжено двумя фиксаторами в виде колец с внутренним цилиндрическим отверстием, с одной стороны переходящим в раскрытый конус, установленными с натягом на тонкостенную оболочку вплотную к торцам заготовки трубы так, чтобы коническая часть внутреннего отверстия располагалась с противоположной стороны..This is achieved by the fact that the device for manufacturing pipes from composite materials containing an outer casing, an inner rod, a thin-walled shell and conical gates between them, sealing the cavity between the thin-walled shell and the inner core, and the cavity between the thin-walled shell and the holder serves to accommodate the workpiece, enclosed in crimp liners, while it is equipped with two tabs in the form of rings with an inner cylindrical hole, on the one hand turning into an open cone, Formation with interference on a thin-walled shell close to the ends of the blank tube so that the conical part of the internal opening positioned at the opposite side ..

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для изготовления трубчатых элементов, общий вид; на фиг.2 - то же, в разрезе, гдеFigure 1 shows the proposed device for the manufacture of tubular elements, General view; figure 2 is the same, in section, where

1 - внутренний стержень;1 - inner core;

2 - тонкостенная оболочка;2 - thin-walled shell;

3 - заготовка трубы, в том числе 3а - композитная часть, 3б - неармированные законцовки;3 - pipe billet, including 3a - composite part, 3b - unreinforced ends;

4 - сегмент;4 - segment;

5 - фиксатор;5 - a clamp;

6 - конусный затвор;6 - conical lock;

7 - наружная силовая обойма;7 - external power clip;

8 - полость между внутренним стержнем и тонкостенной оболочкой;8 - a cavity between the inner core and the thin-walled shell;

9 - поверхность герметизации конусными затворами;9 - sealing surface with conical valves;

10 - канал во внутреннем стержне для подачи рабочего тела.10 - channel in the inner rod for supplying the working fluid.

Устройство в собранном виде содержит внутренний стержень 1, тонкостенную оболочку 2, заготовку трубы 3 (состоящую из композитной части 3а и торцевых неармированных законцовок 3б), сегменты 4, фиксаторы 5, конусные затворы 6, выполненные в виде колец с конической внутренней поверхностью, наружную силовую обойму 7.The device in assembled form contains an inner rod 1, a thin-walled shell 2, a pipe billet 3 (consisting of a composite part 3a and end unarmoured ends 3b), segments 4, retainers 5, conical closures 6, made in the form of rings with a conical inner surface, an external power clip 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На внутренний стержень 1 надевают тонкостенную оболочку 2 с набранной на ней заготовкой трубы. Затем композитную часть заготовки заключают в сегменты 4 и с двух сторон вплотную к торцам заготовки устанавливают фиксаторы 5 так, чтобы коническая часть внутреннего отверстия была обращена от заготовки трубы 3. Фиксаторы устанавливаются с натягом для предотвращения сдвига заготовки при последующей сборке и кантовании устройства. За фиксаторами на тонкостенную оболочку устанавливают конусные затворы 6 с зазорами, учитывающими просадку конусных затворов при их последующем поджатии. Полученную сборку заключают в наружную силовую обойму 7, после чего осевым усилием поджимают конусные затворы (поджатие гайками), тем самым герметизируют полость 8 между тонкостенной оболочкой и внутренним стержнем по поверхности 9.A thin-walled shell 2 is put on the inner rod 1 with the pipe blank drawn on it. Then the composite part of the workpiece is enclosed in segments 4 and on both sides close to the ends of the workpiece, clamps 5 are installed so that the conical part of the inner hole is facing away from the pipe workpiece 3. The clamps are installed with an interference fit to prevent the workpiece from shifting during subsequent assembly and tilting of the device. Behind the clamps on a thin-walled shell, conical shutters 6 are installed with gaps that take into account the subsidence of the conical shutters during their subsequent preload. The resulting assembly is enclosed in an external power cage 7, after which the conical gates are pressed axially (tightening with nuts), thereby sealing the cavity 8 between the thin-walled shell and the inner shaft over surface 9.

Устройство помещают в вакуумную печь, где производят его нагрев, одновременно по каналу 10 внутреннего стержня 1 в герметичную полость 8 подают в необходимом количестве рабочее тело, создающее изостатическое давление в полости 8. Через тонкостенную оболочку 2 посредством ее пластической деформации давление передается на заготовку трубы 3 и фиксаторы 5.The device is placed in a vacuum furnace, where it is heated, at the same time, the working fluid, which creates isostatic pressure in the cavity 8, is fed into the sealed cavity 8 through the channel 10 of the inner rod 1, through a thin-walled shell 2, through its plastic deformation, the pressure is transmitted to the pipe blank 3 and clips 5.

При этом тонкостенная оболочка 2 заходит в коническую часть фиксаторов 5, предотвращая их сдвиг и тем самым - течение материала заготовки трубы 3 в процессе прессования.In this case, the thin-walled shell 2 enters the conical part of the clamps 5, preventing their shift and thereby the flow of the material of the pipe 3 during pressing.

По окончании прессования отключают нагрев и систему вакуумной откачки, сбрасывают давление в полости 8. Устройство охлаждают, разбирают и извлекают готовую трубу.At the end of the pressing, the heating and the vacuum pumping system are turned off, the pressure in the cavity is relieved 8. The device is cooled, the pipe is taken apart and the finished pipe is removed.

Примером работы устройства является изготовление трубы ⌀40 мм с толщиной стенки 1,5 мм, длиной 800 мм из волокнистого композиционного материала боралюминия с алюминиевыми торцевыми законцовками для соединения труб в конструкции.An example of the operation of the device is the manufacture of a pipe ⌀40 mm with a wall thickness of 1.5 mm, a length of 800 mm from a fibrous composite material of boralumin with aluminum end endings for connecting pipes in the structure.

Исходным материалом для сборки композитной части заготовки трубы служит лента-полуфабрикат «алюминий-бор» в виде упорядоченного монослоя волокон бора, скрепленных слоем алюминия размером 500×1000 мм (ТУ 92-04.06.010-90).The starting material for the assembly of the composite part of the pipe billet is a semi-finished aluminum-boron tape in the form of an ordered monolayer of boron fibers bonded with a 500 × 1000 mm aluminum layer (TU 92-04.06.010-90).

Алюминиевые торцевые законцовки в количестве 2 шт. изготавливают в виде колец высотой 50 мм с наружным диаметром 60 мм. Внутренний диаметр законцовок - 35 мм, с одной стороны отверстие на глубину 25 мм расточено до диаметра 41 мм для сопряжения с композитной частью заготовки трубы.2 aluminum end caps made in the form of rings 50 mm high with an outer diameter of 60 mm. The inner diameter of the endings is 35 mm, on one side the hole is bored to a depth of 25 mm to a diameter of 41 mm for interfacing with the composite part of the pipe billet.

Производят раскрой ленты-полуфабриката на мерные отрезки длиной 750 мм так, чтобы их суммарная ширина составляла 1256 мм.Prefabricated tape is cut into measuring segments 750 mm long so that their total width is 1256 mm.

На среднюю часть тонкостенной оболочки в виде отрезка трубы ⌀35 мм и длиной 1000 мм из нержавеющей стали ГОСТ 10498-82 последовательно наматывают мерные отрезки ленты-полуфабриката (10 слоев), получив, таким образом, композитную часть заготовки трубы.On the middle part of a thin-walled shell in the form of a pipe segment of ⌀35 mm and a length of 1000 mm from stainless steel GOST 10498-82, measured sections of the semi-finished product tape (10 layers) are sequentially wound, thus obtaining a composite part of the pipe blank.

С двух сторон на тонкостенную оболочку надевают алюминиевые законцовки и надвигают их на композитную часть заготовки трубы так, чтобы композитная часть вошла в расточенную часть внутреннего отверстия законцовки на всю глубину - 25 мм.On both sides, aluminum ends are put on a thin-walled shell and thrust them onto the composite part of the pipe billet so that the composite part fits into the bored part of the inner end of the tip to the entire depth of 25 mm.

Тонкостенную оболочку с набранной на ней заготовкой трубы надевают на внутренний стержень, после чего заготовку композитной части заключают в стальные сегменты.A thin-walled shell with the pipe blank on it is put on the inner core, after which the composite blank is enclosed in steel segments.

С двух сторон с натягом вплотную к торцам заготовки трубы устанавливают фиксаторы в виде стальных колец, внутреннее отверстие которых выполнено с цилиндрической заходной частью ⌀35Н7/м6 и конической выходной частью. Раскрытый конус с углом 3°30' обеспечивает увеличение выходного диаметра на 2 мм (37 мм). Фиксаторы устанавливают так, чтобы коническая часть внутреннего отверстия была обращена от заготовки трубы.On both sides with an interference fit close to the ends of the pipe billet, clamps are installed in the form of steel rings, the inner hole of which is made with a cylindrical inlet part ⌀35Н7 / m6 and a conical outlet part. An open cone with an angle of 3 ° 30 'provides an increase in the output diameter by 2 mm (37 mm). The latches are set so that the conical part of the inner hole is facing away from the pipe blank.

За фиксаторами с двух сторон на тонкостенную оболочку с зазорами 2-3 мм устанавливают конусные затворы. Полученную сборку заключают в силовую обойму, после чего осевым усилием (поджатие гайками конусных затворов) герметизируют полость между тонкостенной оболочкой и внутренним стержнем.Behind the clamps, conical valves are installed on both sides of the thin-walled shell with gaps of 2-3 mm. The resulting assembly is enclosed in a power cage, after which the cavity between the thin-walled shell and the inner shaft is sealed with axial force (tightening the nuts of the cone locks).

Устройство помещают в шахтную вакуумную печь, где при непрерывном вакуумировании заготовки трубы, по каналу внутреннего стержня в полость между внутренним стержнем и тонкостенной оболочкой подают аргон до начального давления Р=15-20 МПа и производят нагрев устройства до Т=550-600°С.The device is placed in a shaft vacuum furnace, where argon is fed to the initial pressure P = 15-20 MPa and the device is heated to T = 550-600 ° C through the channel of the inner tube during continuous evacuation of the pipe billet, through the channel of the inner rod.

В процессе нагрева давление в полости между внутренним стержнем и тонкостенной оболочкой растет до Р=30-40 МПа и через тонкостенную оболочку посредством ее пластической деформации передается на заготовку трубы и фиксаторы.During heating, the pressure in the cavity between the inner core and the thin-walled shell increases to P = 30-40 MPa and is transmitted through the thin-walled shell through its plastic deformation to the pipe billet and clamps.

По окончании прессования отключают нагрев и систему вакуумной откачки, сбрасывают давление. Устройство извлекают из печи, охлаждают на воздухе, разбирают, извлекают трубу вместе с тонкостенной оболочкой и удаляют тонкостенную оболочку механическим путем.At the end of pressing, the heating and the vacuum pumping system are turned off, and the pressure is released. The device is removed from the furnace, cooled in air, disassembled, the pipe is removed along with the thin-walled shell and the thin-walled shell is removed mechanically.

Длина законцовок - 50 мм, длина композитной части между законцовками - 700 мм, длина нахлеста композитной части трубы и законцовки - 25 мм и общая длина полученной трубы - 800 мм точно соответствуют заданным размерам.The length of the ends is 50 mm, the length of the composite part between the ends is 700 mm, the overlap length of the composite part of the pipe and the end is 25 mm and the total length of the resulting pipe is 800 mm exactly correspond to the specified dimensions.

Предлагаемое устройство для изготовления трубчатых элементов по сравнению с известной конструкцией имеет преимущества:The proposed device for the manufacture of tubular elements in comparison with the known design has the advantages of:

1. Визуально неконтролируемые зазоры, между заготовкой трубы и конусными затворами, возникающие после стягивания конусных затворов при полной сборке устройства, заменяются визуально контролируемыми зазорами между заготовкой трубы и фиксаторами.1. Visually uncontrolled gaps between the pipe billet and the cone closures arising after the cone valves are pulled together when the device is fully assembled are replaced by visually controlled gaps between the pipe billet and the clamps.

Это позволяет исключить смещение частей заготовки, течение материала трубы в зазоры, нарушение конструкции и габаритов получаемых трубчатых элементов, т.е. повысить выход годного.This eliminates the displacement of the parts of the workpiece, the flow of pipe material into the gaps, violation of the design and dimensions of the obtained tubular elements, i.e. increase yield.

Полученное устройство применяется в изготовлении цилиндрических трубчатых элементов из композиционных материалов.The resulting device is used in the manufacture of cylindrical tubular elements from composite materials.

Claims (1)

Устройство для изготовления труб из композиционных материалов, содержащее наружную обойму, внутренний стержень, размещенную между ними тонкостенную оболочку и конусные затворы, герметизирующие полость между тонкостенной оболочкой и внутренним стержнем, причем полость между тонкостенной оболочкой и обоймой служит для размещения заготовки, заключенной в обжимные вкладыши, отличающееся тем, что оно снабжено двумя фиксаторами в виде колец с внутренним цилиндрическим отверстием, с одной стороны переходящим в раскрытый конус, установленными с натягом на тонкостенную оболочку вплотную к торцам заготовки трубы так, чтобы коническая часть внутреннего отверстия располагалась с противоположной стороны. A device for manufacturing pipes from composite materials containing an outer cage, an inner rod, a thin-walled shell and conical valves placed between them, sealing the cavity between the thin-walled shell and the inner rod, and the cavity between the thin-walled shell and the cage serves to accommodate a workpiece enclosed in crimp liners, characterized in that it is provided with two clamps in the form of rings with an inner cylindrical hole, on the one hand turning into an open cone, installed tightened on a thin-walled shell close to the ends of the pipe billet so that the conical part of the inner hole is located on the opposite side.
RU2010152210/05A 2010-12-21 2010-12-21 Device for fabricating tubes from composite materials RU2455162C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010152210/05A RU2455162C1 (en) 2010-12-21 2010-12-21 Device for fabricating tubes from composite materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010152210/05A RU2455162C1 (en) 2010-12-21 2010-12-21 Device for fabricating tubes from composite materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2455162C1 true RU2455162C1 (en) 2012-07-10

Family

ID=46848466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010152210/05A RU2455162C1 (en) 2010-12-21 2010-12-21 Device for fabricating tubes from composite materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2455162C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB668387A (en) * 1949-02-14 1952-03-19 Dowty Equipment Ltd Apparatus for use in the production from mouldable material of tubes or ring-like members
GB1200927A (en) * 1967-10-09 1970-08-05 Imp Metal Ind Kynoch Ltd Improvements relating to pressure-moulding
SU721306A1 (en) * 1978-02-03 1980-03-15 Предприятие П/Я А-1147 Unit for manufacturing cylindrical pipes from fibrous composite material
SU954246A1 (en) * 1981-04-16 1982-08-30 Предприятие П/Я А-7650 Apparatus for producing tubular articles of composite materials
GB2182412A (en) * 1985-10-18 1987-05-13 Baj Ltd The production of pipes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB668387A (en) * 1949-02-14 1952-03-19 Dowty Equipment Ltd Apparatus for use in the production from mouldable material of tubes or ring-like members
GB1200927A (en) * 1967-10-09 1970-08-05 Imp Metal Ind Kynoch Ltd Improvements relating to pressure-moulding
SU721306A1 (en) * 1978-02-03 1980-03-15 Предприятие П/Я А-1147 Unit for manufacturing cylindrical pipes from fibrous composite material
SU954246A1 (en) * 1981-04-16 1982-08-30 Предприятие П/Я А-7650 Apparatus for producing tubular articles of composite materials
GB2182412A (en) * 1985-10-18 1987-05-13 Baj Ltd The production of pipes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100491063C (en) Method for producing metallurgically binding metal composite seamless pipe
CN104633377A (en) High-pressure glass fiber pipe installation and pipe breaking maintaining device and process method
CN102061531A (en) Fiber pressure-retaining drawing device under pressurized steam
CN102773398B (en) Method for forging slender and thick-walled pipe fittings
RU2455162C1 (en) Device for fabricating tubes from composite materials
CN101307701B (en) Assembled camshaft and its manufacture method
EP3268195A1 (en) Method for moulding tubular elements in a material comprising cement, and pile thus produced
US20150174630A1 (en) Direct or indirect metal pipe extrusion process, mandrel for extruding metal pipes, metal pipe extruder and extruded metal pipe
AU2008200548B1 (en) An Apparatus and Method for Internally Lining an Elongate Member
US20150300125A1 (en) Heat insulated string segment
US9126261B2 (en) Injection pump for the hot-chamber die casting of corrosive light alloys
US20100024843A1 (en) Method and assembly for the production of a homogenous composite pipe of unspecified length
CN202377515U (en) Composite double-layer thermoregulation pressure chamber
CN105046074A (en) Method for simulating generated prestress
CN109175523B (en) Manufacturing method of conical seamless steel tube
WO2016026986A1 (en) Pipeline for hot gases, and method for producing same
CN105127218A (en) Novel preparation method of high-pressure nanocrystalline 15CrMoG alloy tube
CN102000730B (en) Rotary pressure head device of lining bimetallic composite tube
CN204004851U (en) A kind of carbon steel rustless steel double-metal polymerization pipe
RU2446905C2 (en) Pipe-end upset male die
CN2509414Y (en) Ultrathin wall inner & outer stainless steel liner plastic composite pipe
US8277716B2 (en) Apparatus, system, and method of manufacturing a composite tubular using a stiffened mandrel
RU2433969C1 (en) Method of making tubes from glass-metal composite
CN208736260U (en) A kind of oversleeve type cylindrantherae charging mould
RU2325557C1 (en) Method of fabricating helical rotor pump stator