RU2533495C1 - Способ изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях - Google Patents
Способ изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533495C1 RU2533495C1 RU2013141279/05A RU2013141279A RU2533495C1 RU 2533495 C1 RU2533495 C1 RU 2533495C1 RU 2013141279/05 A RU2013141279/05 A RU 2013141279/05A RU 2013141279 A RU2013141279 A RU 2013141279A RU 2533495 C1 RU2533495 C1 RU 2533495C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- case
- liner
- insert
- housing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области изготовления изделий ответственного назначения, работающих в теплонапряженных условиях. В конструкциях изделий используют узлы, состоящие из металлического корпуса и внутреннего неметаллического вкладыша, что может быть использовано в областях техники с агрессивным воздействием внутренней газодинамической среды, характеризующейся импульсным возрастанием давления и температуры. Способ включает изготовление заготовок корпуса и вкладыша, их соединение в единую конструкцию и механическую обработку конструкции в сборе. Корпус выполняют из высокопрочного алюминиевого сплава в виде массивного силового узла с наружными элементами узлов крепления. Заднюю часть корпуса выполняют с использованием тонкостенной штампованной сложнопрофильной обечайки, которую соединяют с корпусом при помощи вкладыша. Вкладыш получают прессованием с винтообразными утолщениями в задней части из композиционного пресс-материала в виде термореактивной композиции на фенольном связующем. Процесс изготовления вкладыша совмещают с операциями его сборки и скрепления с корпусом и обечайкой. Корпус и обечайку размещают в полуматрицах, которые устанавливают в пресс-форму с электронагревом, позиционируют в ней, помещают навеску таблетированного пресс-материала и осуществляют прессование пуансоном на шарикоподшипниковой опоре при температуре 160±5°С и давлении 20±1 МПа с выдержкой при этих параметрах в течение 15±1 мин. Скрепление и взаимную фиксацию корпуса и обечайки осуществляют в процессе прессования материала и заполнения им внутренних поднутрений в корпусе. Технический результат, достигаемый при использовании способа, обеспечивает неразъемное соединение элементов конструкции из разнородных материалов в процессе изготовления одного из них, без использования операции склеивания, повышение технологичности изготовления с обеспечением требуемой прочности и надежности конструкции. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области изготовления изделий ответственного назначения, работающих в теплонапряженных условиях, в конструкциях которых используют узлы, состоящие из металлического корпуса и внутреннего неметаллического вкладыша и может быть использовано в объектах техники с воздействием внутренней агрессивной среды, характеризующейся импульсным возрастанием давления и температуры.
Корпус является армирующим (упрочняющим) элементом таких конструкций, который изготавливают, как правило, из сталей марок 30 или 35.
Корпус в таких конструкциях служит также для расположения наружных элементов узлов крепления, со стороны которых испытывает значительные нагрузки, вызывающие упруго-пластические деформации.
Среди известных способов такие узлы крепят при помощи обечаек, которые изготавливают с использованием сварки: либо в среде защитных газов (например, активного углекислого) методом электрозаклепки точечными швами (см. например, патент РФ №2409457), либо сварки давлением методом контактной рельефной сварки (см. например, патент РФ №2443528).
Защитным элементом таких конструкций является вкладыш, находящийся во взаимодействии с агрессивной средой и подвергающийся активной эрозии в процессе эксплуатации. Для его изготовления используют, как правило, термореактивные композиции (реактопласты), такие как фено- и аминопласты, пресс-материалы на полиэфирных и эпоксидных связующих и др. в виде порошкообразных (сыпучих), гранулированных или волокнистых веществ.
Среди способов изготовления вкладных деталей распространение получило прессование: прямое (компрессионное) или литьевое (трансферное).
Прессование считается рациональным способом в изготовлении такого рода армированных конструкций.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является способ изготовления армированных конструкций (см. например, Переработка пластмасс. Справочник. Под ред. Брагинского В.А., Ленинград: Химия, 1985 г., стр.59), принятый авторами за прототип, при котором металлический корпус получают одним из известных способов раздельно от неметаллического вкладыша, а вкладыш получают прессованием, затем заготовки корпуса и вкладыша подвергают сборке в специальной оснастке с нанесением клеевого состава (там же, стр.259-261) заданной рецептуры, например компаунда на основе эпоксидной смолы, двуокиси циркония и полиэтиленполиаминов, и последующему длительному процессу склеивания (вследствие продолжительного времени полимеризации адгезива - клея) под нагрузкой с образованием неразъемного клеевого соединения из разнородных материалов по месту контакта склеиваемых поверхностей (субстратов) деталей через клеевой шов.
Такой способ позволяет получать армированные конструкции (там же, стр.58, 3-я строка снизу) из разнородных материалов с клеевым соединением корпуса с вкладышем.
Однако при таком способе корпус изготавливают без наружных элементов узлов крепления, что требует в конструкции дополнительной сборочной единицы в виде обечайки с вваренными в нее элементами крепления (как например, согласно указанным выше патентам РФ №№2409457, 2443528), изготовление которой весьма трудоемко.
Кроме того, в таком способе требуется дополнительная сборочная операция вклейки, которая является продолжительной по времени, что удлиняет технологический цикл изготовления, а также довольно сложной и трудоемкой операцией.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях, принятого авторами за прототип, относится сложность контроля качества клеевого шва по месту контакта склеиваемых деталей неразрушающими методами, недостаточный уровень надежности клеевого соединения и связанные с этим отклонения в функционировании изделия.
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось обеспечение неразъемного соединения двух деталей из разнородных материалов посредством склеивания.
Общими признаками с предлагаемым авторами способом изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях, содержащей упрочняющий металлический корпус и внутренний защитный неметаллический вкладыш из термостойкого пресс-материала, является изготовление заготовок корпуса и вкладыша, их соединение в единую конструкцию, механическую обработку конструкции в сборе.
В отличие от прототипа в предлагаемом авторами способе изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях, корпус выполняют из высокопрочного алюминиевого сплава в виде массивного силового узла с наружными элементами узлов крепления, с оформлением задней части с использованием тонкостенной штампованной сложнопрофильной обечайки, которую соединяют с корпусом при помощи вкладыша, при этом вкладыш получают прессованием с винтообразными утолщениями в задней части из композиционного пресс-материала в виде термореактивной композиции на фенольном связующем, причем процесс изготовления вкладыша совмещают с операциями его сборки и скрепления с корпусом и обечайкой, для этого корпус и обечайку размещают в полуматрицах, которые устанавливают в пресс-форму с электронагревом, позиционируют в ней, помещают навеску таблетированного пресс-материала и осуществляют прессование пуансоном на шарикоподшипниковой опоре при температуре (160±5)°С и давлении (20±1) МПа с выдержкой при этих параметрах в течение (15±1) мин, при этом скрепление и взаимную фиксацию корпуса и обечайки осуществляют в процессе прессования материала и заполнения им внутренних поднутрений в корпусе.
В частном случае, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:
- винтообразные утолщения в задней части вкладыша выполняют равномерно с заданным шагом, при этом геометрические параметры утолщений выбирают исходя из физико-механических свойств материала;
- корпус с наружными элементами узлов крепления получают жидкой штамповкой методом литья с кристаллизацией под давлением.
Именно это позволяет сделать вывод о причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение неразъемного соединения конструктивных элементов из разнородных материалов в процессе изготовления одного из них, без использования операции склеивания, а также повышение технологичности изготовления с обеспечением требуемой прочности и надежности конструкции в условиях воздействия внутренней агрессивной среды.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что при известном способе изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях, содержащей упрочняющий металлический корпус и внутренний защитный неметаллический вкладыш из термостойкого пресс-материала, включающим изготовление заготовок корпуса и вкладыша, их соединение в единую конструкцию, механическую обработку конструкции в сборе, особенность заключается в том, что корпус выполняют из высокопрочного алюминиевого сплава в виде массивного силового узла с наружными элементами узлов крепления, с оформлением задней части с использованием тонкостенной штампованной сложнопрофильной обечайки, которую соединяют с корпусом при помощи вкладыша, при этом вкладыш получают прессованием с винтообразными утолщениями в задней части из композиционного пресс-материала в виде термореактивной композиции на фенольном связующем, причем процесс изготовления вкладыша совмещают с операциями его сборки и скрепления с корпусом и обечайкой, для этого корпус и обечайку размещают в полуматрицах, которые устанавливают в пресс-форму с электронагревом, позиционируют в ней, помещают навеску таблетированного пресс-материала и осуществляют прессование пуансоном на шарикоподшипниковой опоре при температуре (160±5)°С и давлении (20±1) МПа с выдержкой при этих параметрах в течение (15±1) мин, при этом скрепление и взаимную фиксацию корпуса и обечайки осуществляют в процессе прессования материала и заполнения им внутренних поднутрений в корпусе.
Новая совокупность конструктивных элементов и технологических приемов, а также наличие связей между ними позволяет, в частности, за счет:
- выполнения корпуса из высокопрочного алюминиевого сплава облегчить конструкцию с обеспечением требуемой прочности;
- выполнения корпуса в виде массивного силового узла с наружными элементами узлов крепления исключить дополнительную сборочную единицу с элементами узлов крепления и технологическую операцию по ее изготовлению, снизить трудоемкость, повысить технологичность изготовления;
- оформления задней части корпуса с использованием тонкостенной штампованной сложнопрофильной обечайки облегчить конструкцию, увеличить коэффициент использования металла, повысить технологичность изготовления;
- соединения обечайки с корпусом при помощи вкладыша исключить дополнительную сборочную операцию посредством сварки, снизить трудоемкость, повысить технологичность изготовления;
- получения вкладыша с винтообразными утолщениями в задней части обеспечить требуемые характеристики готовой конструкции, повысить технологичность изготовления ее концевого участка;
- получения вкладыша из композиционного пресс-материала в виде термореактивной композиции на фенольном связующем повысить прочность с обеспечением требуемой надежности;
- совмещения изготовления вкладыша с операциями его сборки и скрепления с корпусом и обечайкой посредством размещения корпуса и обечайки в полуматрицах, которые устанавливают в пресс-форму с электронагревом и позиционируют в ней, исключить дополнительную энерго- и трудоемкую сборочную операцию вклеивания, снизить трудоемкость, повысить технологичность изготовления;
- осуществления прессования навески таблетированного пресс-материала пуансоном на шарикоподшипниковой опоре создать условия для извлечения пуансона из пресс-формы и сформировать винтообразные утолщения в задней части вкладыша, повысить технологичность изготовления;
- прессования при температуре (160±5)°С и давлении (20±1) МПа с выдержкой при этих параметрах в течение (15±1) мин гарантировать качество изготовления выверенными при отработке технологии режимами, обеспечить надежность функционирования;
- осуществления скрепления и взаимной фиксации корпуса и обечайки в процессе прессования материала посредством заполнения им внутренних поднутрений в корпусе гарантировать надежность неразъемного соединения, исключить сдвиг элементов конструкции друг относительно друга, повысить технологичность изготовления.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют в частности за счет:
- выполнения винтообразных утолщений в задней части вкладыша равномерно с заданным шагом, с выбором геометрических параметров утолщений исходя из физико-механических свойств материала, обеспечить требуемые характеристики готовой продукции, повысить технологичность изготовления ее концевого участка;
- получения корпуса с наружными элементами узлов крепления жидкой штамповкой методом литья с кристаллизацией под давлением повысить коэффициент использования металла, снизить трудоемкость, повысить технологичность изготовления.
Сущность изобретения заключается в том, что при осуществлении способа изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях, содержащей упрочняющий металлический корпус и внутренний защитный неметаллический вкладыш из термостойкого пресс-материала, включающего изготовление заготовок корпуса и вкладыша, их соединение в единую конструкцию, механическую обработку конструкции в сборе, в отличие от прототипа согласно изобретению, корпус выполняют из высокопрочного алюминиевого сплава в виде массивного силового узла с наружными элементами узлов крепления, с оформлением задней части с использованием тонкостенной штампованной сложнопрофильной обечайки, которую соединяют с корпусом при помощи вкладыша, при этом вкладыш получают прессованием с винтообразными утолщениями в задней части из композиционного пресс-материала в виде термореактивной композиции на фенольном связующем, причем процесс изготовления вкладыша совмещают с операциями его сборки и скрепления с корпусом и обечайкой, для этого корпус и обечайку размещают в полуматрицах, которые устанавливают в пресс-форму с электронагревом, позиционируют в ней, помещают навеску таблетированного пресс-материала и осуществляют прессование пуансоном на шарикоподшипниковой опоре при температуре (160±5)°С и давлении (20±1) МПа с выдержкой при этих параметрах в течение (15±1) мин, при этом скрепление и взаимную фиксацию корпуса и обечайки осуществляют в процессе прессования материала и заполнения им внутренних поднутрений в корпусе.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид армированной конструкции из разнородных материалов; на фиг.2 - вид справа армированной конструкции; на фиг.3 - схема изготовления армированной конструкции из разнородных материалов.
Изготовление армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях, осуществляют следующим образом.
Механической обработкой резанием (например, на обрабатывающих центрах с несколькими осями вращения) из высокопрочного алюминиевого сплава, например типа АД16 или АМг5, получают заготовку упрочняющего металлического корпуса 1 в виде массивного силового узла с наружными элементами узлов крепления 2. Заготовку тонкостенной сложнопрофильной обечайки 3 получают штамповкой на прессовом оборудовании из указанных алюминиевых сплавов или сплавов-аналогов. Для изготовления внутреннего защитного неметаллического вкладыша 4 используют термостойкий пресс-материал в виде термореактивной композиции на фенольном связующем (например, углеволокнит типа ЭПАН-2Б). Пресс-материал предварительно таблетируют на прессовом оборудовании до заданных весовых параметров. Заготовки корпуса 1 и обечайки 3 размещают в полуматрицах 5, которые позиционируют в матрице 6 пресс-формы (штампа) с электронагревателями 7 и закрепляют прижимным устройством 8. В пресс-форму помещают навеску таблетированного пресс-материала и осуществляют прессование пуансоном 9 с закрепленной в нем оформляющей частью, вращающейся на шарикоподшипниковой (радиальной и упорной) опоре 10. Прессование осуществляют при температуре (160±5)°С и давлении (20±1) МПа с выдержкой при этих параметрах в течение (15±1) мин. В процессе прессования получают вкладыш 4, а также осуществляют операции скрепления и взаимной фиксации с ним корпуса 1 и обечайки 3, в том числе посредством заполнения пресс-материалом внутренних поднутрений 11 в корпусе 1. Вкладыш 4 получают с винтообразными утолщениями 12 в задней части, которые формируют с использованием пуансона 9 с осевым вращением. Винтообразные утолщения 12 выполняют равномерно с заданным шагом, при этом геометрические параметры (конфигурацию) утолщений 12 выбирают исходя из физико-механических свойств пресс-материала. Объединенный с обечайкой 3 корпус 1 и запрессованный вкладыш 4 подвергают в сборе совместной механической обработке резанием с выполнением окончательных размеров.
В частных случаях корпус 1 с наружными элементами узлов крепления 2 получают жидкой штамповкой методом литья с кристаллизацией под давлением на прессовом оборудовании посредством заливки расплавленного алюминиевого сплава в штамповую оснастку и последующего прессования.
Способ позволяет обеспечить неразъемное соединение конструктивных элементов из разнородных материалов в процессе изготовления одного из них, без использования операции склеивания, повысить технологичность изготовления с обеспечением требуемой прочности и надежности конструкции.
Claims (3)
1. Способ изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях, содержащей упрочняющий металлический корпус и внутренний защитный неметаллический вкладыш из термостойкого пресс-материала, включающий изготовление заготовок корпуса и вкладыша, их соединение в единую конструкцию, механическую обработку конструкции в сборе, отличающийся тем, что корпус выполняют из высокопрочного алюминиевого сплава в виде массивного силового узла с наружными элементами узлов крепления, с оформлением задней части с использованием тонкостенной штампованной сложнопрофильной обечайки, которую соединяют с корпусом при помощи вкладыша, при этом вкладыш получают прессованием с винтообразными утолщениями в задней части из композиционного прессматериала в виде термореактивной композиции на фенольном связующем, причем процесс изготовления вкладыша совмещают с операциями его сборки и скрепления с корпусом и обечайкой, для этого корпус и обечайку размещают в полуматрицах, которые устанавливают в пресс-форму с электронагревом, позиционируют в ней, помещают навеску таблетированного прессматериала и осуществляют прессование пуансоном на шарикоподшипниковой опоре при температуре 160±5°С и давлении 20±1 МПа с выдержкой при этих параметрах в течение 15±1 мин, при этом скрепление и взаимную фиксацию корпуса и обечайки осуществляют в процессе прессования материала и заполнения им внутренних поднутрений в корпусе.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что винтообразные утолщения в задней части вкладыша выполняют равномерно с заданным шагом, при этом геометрические параметры утолщений выбирают исходя из физико-механических свойств материала.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпус с наружными элементами узлов крепления получают жидкой штамповкой методом литья с кристаллизацией под давлением.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141279/05A RU2533495C1 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Способ изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141279/05A RU2533495C1 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Способ изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2533495C1 true RU2533495C1 (ru) | 2014-11-20 |
Family
ID=53382730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013141279/05A RU2533495C1 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Способ изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2533495C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2202716C2 (ru) * | 1996-04-18 | 2003-04-20 | Дюрамакс Марин, Ллс | Способ изготовления подшипника с дугообразными вкладышами |
US20050252165A1 (en) * | 2004-02-02 | 2005-11-17 | Hubbell David A | Fiber reinforced metal construct for reduced fatigue and metal embrittlement in susceptible structural applications |
RU2305804C1 (ru) * | 2005-11-24 | 2007-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Способ изготовления подшипника скольжения |
US20090202789A1 (en) * | 2005-05-20 | 2009-08-13 | Karl Wagner | Process for the Production of a Laminated Composite Product and a Composite Product made by the Lamination Process |
RU2429104C2 (ru) * | 2005-11-10 | 2011-09-20 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Буровое долото для роторного бурения и способ изготовления бурового долота с корпусом из композита из связующего материала с другими частицами |
-
2013
- 2013-09-10 RU RU2013141279/05A patent/RU2533495C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2202716C2 (ru) * | 1996-04-18 | 2003-04-20 | Дюрамакс Марин, Ллс | Способ изготовления подшипника с дугообразными вкладышами |
US20050252165A1 (en) * | 2004-02-02 | 2005-11-17 | Hubbell David A | Fiber reinforced metal construct for reduced fatigue and metal embrittlement in susceptible structural applications |
US20090202789A1 (en) * | 2005-05-20 | 2009-08-13 | Karl Wagner | Process for the Production of a Laminated Composite Product and a Composite Product made by the Lamination Process |
RU2429104C2 (ru) * | 2005-11-10 | 2011-09-20 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Буровое долото для роторного бурения и способ изготовления бурового долота с корпусом из композита из связующего материала с другими частицами |
RU2305804C1 (ru) * | 2005-11-24 | 2007-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Способ изготовления подшипника скольжения |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПЕРЕРАБОТКА ПЛАСТМАСС, Справочник, под редакцией В.А. Брагинского, Ленинград, Химия, 1985, с.58-61, 259-263. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Peng et al. | Recent development of improved clinching process | |
JP5714276B2 (ja) | 摩擦プラグ溶接部の補強 | |
EP2075109A2 (en) | System for integrating rivet nuts into plastic components | |
US8042512B2 (en) | Piston for an internal combustion engine and method for its production | |
US20100276236A1 (en) | Damped product and method of making the same | |
JP2017514697A5 (ru) | ||
CN108698122B (zh) | 用于形成金属基质复合物构件的装置及方法 | |
CN107971625B (zh) | 一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法 | |
US8518198B2 (en) | Method for connecting a plastic workpiece to a further workpiece | |
RU2533495C1 (ru) | Способ изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях | |
CN108527765B (zh) | 一种实时调压注胶复合胶铆装置 | |
JP6064974B2 (ja) | 部材の接続方法 | |
CN206960194U (zh) | 一种焊缝检测制样时镶嵌机热压的结构 | |
CN109807272A (zh) | 一种铝钢双金属构件触变软芯复合锻造成型方法 | |
US7441584B2 (en) | Semi-solid molding method and apparatus | |
CN207272534U (zh) | 汽车后处理poc筒体组件压紧定位防变形辅助焊接装置 | |
WO2017117601A1 (en) | Method of making a metal matrix composite vented brake rotor | |
CN207028235U (zh) | 基于热熔原理的异种材料间无铆钉铆接装置 | |
JP7324617B2 (ja) | 部品製造のための装置、及び関連方法 | |
CN206839018U (zh) | 一种合金板与碳纤维复合材料板之间的拉铆装置 | |
US20180326674A1 (en) | Jointed member and method of joining | |
CN103878277A (zh) | 一种长度与直径之比大于2.5的t形轴锻件的锻造方法 | |
US10213833B2 (en) | Method for forming tooling and fabricating parts therefrom | |
CN107921712A (zh) | 一种热塑性摩擦连接器 | |
CN110814123A (zh) | 一种轴向加载/摩擦补料的柔性介质辅助波纹管快速热成形装置及其方法 |