RU2731393C1 - Способ изготовления трубы с изгибом композиционных материалов - Google Patents
Способ изготовления трубы с изгибом композиционных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731393C1 RU2731393C1 RU2019140740A RU2019140740A RU2731393C1 RU 2731393 C1 RU2731393 C1 RU 2731393C1 RU 2019140740 A RU2019140740 A RU 2019140740A RU 2019140740 A RU2019140740 A RU 2019140740A RU 2731393 C1 RU2731393 C1 RU 2731393C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- preform
- pipe
- mandrel
- bend
- zone
- Prior art date
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000009954 braiding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 238000009941 weaving Methods 0.000 claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 101150096674 C20L gene Proteins 0.000 description 2
- 102220543923 Protocadherin-10_F16L_mutation Human genes 0.000 description 2
- 101100445889 Vaccinia virus (strain Copenhagen) F16L gene Proteins 0.000 description 2
- 101100445891 Vaccinia virus (strain Western Reserve) VACWR055 gene Proteins 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C53/82—Cores or mandrels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
- B32B1/08—Tubular products
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области технологии изготовления труб с изгибами из композиционных материалов. Техническим результатом является исключение складок по меньшему радиусу изгиба и разрежения в зоне большого радиуса, а также простота исполнения и высокая технологичность. Технический результат достигается способом изготовления трубы с изгибом из композиционных материалов, который включает изготовление преформы из армирующих волокон методом радиального плетения на оправку и формование пропиткой под давлением. При этом плетение преформы осуществляют на прямолинейную оправку с силиконовым вкладышем в зоне изгиба трубы с последующим извлечением из преформы прямолинейной оправки и вкладыша и установкой вовнутрь преформы эластичного герметичного рукава, изгибом преформы и ее укладкой в формообразующую оснастку. После этого проводят процесс формования пропиткой под давлением. 12 ил.
Description
Изобретение относится к области технологии изготовления труб с изгибами из композиционных материалов применительно к фермам, рамам и трубопроводам транспортных средств.
Известен способ изготовления трубы с изгибом из композиционных материалов методом выкладки армирующей ткани на оправку в виде изогнутой трубы с последующим формованием одним из термокомпрессионных или трансферных методов (Патент 2629487 Российская Федерация, МПК F16B 7/004; В32В 1/08, опубл. 29.08.2017, Способ изготовления фитинга из слоистого композиционного материала / Власов А.Ю., Обверткин И.В., Мартынов В.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «СибГАУ им. М.Ф. Решетнева»).
Недостатком способа является получение изделия низкого качества из-за невозможности извлечения оправки из готовой детали без ее разрушения или вымывания, нерегулярности схемы армирования, наличия наложения слоев армирующей ткани, что приводит к разнотолщинности трубы в зоне ее изгиба.
Известен способ изготовления трубы с изгибом из композиционных материалов методом намотки на оправку в виде изогнутой трубы с последующим формованием (Патент 12448 Российская Федерация, МПК F16L 9/00, опубл. 10.01.2000, Изогнутое трубное колено (фитинг) /Поликша A.M., Дьяков С.П., Коколев Н.В., Горбацкий И.И., Вохмянин Д.Н., Муленков Б.П., Карелин В.А., Суровцев Г.Н., Винокуров П.А.; заявитель и патентообладатель ЗАО "Пласт").
Недостатком данного способа является невозможность извлечения оправки без разрушения, особенно при большой длине прямолинейных участков трубы, а также неравномерная плотность укладки армирующих волокон в зонах изгиба трубы, что влияет на качество изделия.
Известен способ изготовления трубы с изгибом из композиционных материалов методом радиального плетения на оправку в виде изогнутой трубы с последующим формованием одним из трансферных методов (Patent US6276401B1 United States, Int. C1. F16L 55/18, High temperature composite pipe wrapping system/ inventors: Fred D. Wilson.; applicants: WIL-COR, INC. [US/US]; 2823 Randolph Pasadena, TX 77508, US.- Pub. No.: WO/2001/046612; International Application No.: PCT/US2000/034331; Publication Date: 28.06.2001; International Filing Date: 18.12.2000; Chapter 2 Demand Filed: 17.07.2001).
Недостатком данного способа является низкое качество изделия из-за большой разницы в густоте армирования волокнами в зонах с большим и малым радиусами изгиба трубы, а также из-за невозможности извлечения оправки без ее разрушения или необходимости сохранения внутри трубы неизвлекаемого лейнера, что приводит к утяжелению трубы.
Данный способ наиболее близок к заявляемому способу изготовления трубы с изгибом и принят за прототип.
Проблемой является создание технологии изготовления трубы с изгибом высокого качества из композиционных материалов для их использования в фермах, рамах и трубопроводах транспортных средств.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении качества изготовления трубы с изгибом из композиционных материалов равномерным распределением армирующих волокон в зонах с большим и малым радиусами изгиба трубы, а также облегчением способа извлечения оправки без ее разрушения.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления трубы с изгибом из композиционных материалов, включающем изготовление преформы из армирующих волокон методом радиального плетения на оправку и формование пропиткой под давлением, новым является то, что плетение преформы осуществляют на прямолинейную оправку с силиконовым вкладышем в зоне изгиба трубы с последующим извлечением из преформы прямолинейной оправки и вкладыша и установкой во внутрь преформы эластичного герметичного рукава, изгибом преформы и ее укладкой в формообразующую оснастку, после чего проводят процесс формования пропиткой под давлением.
Сущность изобретения показана на Фиг. 1 и Фиг. 2.
Фиг. 1 - труба с изгибом из композиционного материала, где
Фиг. 1, а - вид справа, включает два длинномерных прямолинейных участка l1 и l2 и изогнутую зону l3,
Фиг. 1, б - вид спереди,
Фиг. 1, в - объемное изображение детали.
Здесь RB,RN,R0 - соответственно наименьший, наибольший радиусы в зоне изгиба и радиус по нейтральной оси изогнутой трубы.
l0 - длина дуги нейтральной оси;
l3 - длина дуги по наибольшему радиусу RN изгиба трубы;
l1, l2 - длины прямолинейных участков;
L - длина дуги по поверхности вкладыша 2.
На Фиг. 2 - этапы изготовления трубы с изгибом, где
Фиг.2, а - оправка с вкладышем, где 1 - оправка в виде стержня цилиндрической формы диаметром d; 2 - вкладыш, установленный на оправке в зоне планируемого изгиба. Длина дуги L его поверхности в вертикальном сечении равна длине дуги l3 трубы из композиционного материала в зоне максимального радиуса изгиба RN;
Фиг. 2, б - преформа 3 из армирующего волокна, сформированная радиальным плетением на оправке 1 и вкладыше 2;
Фиг. 2, в - продольное сечение оправки с преформой;
Фиг. 2, г - оправка с вкладышем и преформой в процессе извлечения оправки;
Фиг. 2, д - преформа композитной трубы 3 с установленным внутри нее герметичным рукавом 4;
Фиг. 2, е - преформа 3 и герметичный рукав 4 в изогнутом положении, соответствующем форме изогнутой трубы из композита; где G - зона преформы по большему радиусу изгиба RN, F - зона преформы по минимальному радиусу изгиба RB, Е - зона преформы на цилиндрическом участке;
Фиг. 2, ж - схема укладки армирующих волокон в зоне Е после их нанесения плетением на цилиндрическую оправку, соответствует Фиг. 2, б;
α0 - угол наклона волокон к продольной оси оправки; t0 - расстояние между условно выбранными узлами k1 и k2 пересечения волокон на схеме армирования.
Фиг. 2, з - схема укладки армирующих волокон в зоне F после изгиба преформы, где
αB - угол наклона волокон к оси оправки;
tB - расстояние между условно выбранными узлами k1 и k2 после изгиба.
Фиг. 2, и - преформа 3 вместе с герметичным рукавом 4, установленная в замкнутую формообразующую оснастку 5 для реализации формования методом RTM, где V, Р и Q - условное изображение подачи вакуума, связующего под давлением Р в преформу и избыточного давления газа Q в герметичный рукав соответственно.
Способ реализуют следующей последовательностью и содержанием операций.
На первом этапе на цилиндрическую поверхность прямолинейной оправки 1 накладывают силиконовый вкладыш 2 (Фиг. 2, а), затем наносят армирующее волокно методом радиального плетения. Получают преформу 3 (Фиг. 2, б и Фиг. 2, в).
Оправку 1 вытягивают вдоль оси прямолинейной преформы 3 (Фиг. 2, г) и удаляют вкладыш 2.
Затем во внутрь преформы устанавливают эластичный герметичный рукав 4 (Фиг. 2, д).
Преформу с рукавом изгибают до конфигурации, соответствующей изделию - труба с изгибом (Фиг. 2, е).
Процесс изгиба преформы без ее разрыва и разрежения укладки волокон в зоне G (Фиг. 2, е) обеспечивают за счет сформированного излишка материала при плетении на вкладыш 2. Схема укладки армирующего материала в зоне G будет близка к укладке в зоне Е.
При плетении на цилиндрическую оправку биаксиальную схему армирования волокнами (Фиг. 2, ж) характеризуют заданным углом α0 и расстоянием t0 между условно выбранными узловыми точками k1 и k2, которые принадлежат одним и тем же узлам переплетения лент на преформе до изгиба и после изгиба.
При изгибе в зоне F малого радиуса RB происходит сдвиговое смещение волокон (Фиг. 2, з). В результате смещения увеличивается угол армирования αB и соответственно уменьшается расстояние между точками k1 и k2.
За счет излишка армирующего материала в зоне G и смещения волокон в зоне F по радиусу внутренней поверхности трубы RB не возникает складок, а в целом по преформе сохраняется регулярная структура армирования.
На следующем этапе преформу 3 вместе с герметичным рукавом 4 устанавливают в формообразующую оснастку 5 (Фиг. 2, и), которая определяет форму изгиба трубы. Оснастка 5 имеет типовую конструктивную схему для формования методом RTM (пропитка в закрытой форме под давлением). Ее формообразующая поверхность соответствует трубе с изгибом. Для установки преформы и извлечения готовой детали оснастку выполняют разъемной.
После установки преформы 3 в герметичный рукав 4 подают избыточное давление Q. Из полости между герметичным рукавом 4 и формообразующей оснасткой откачивают воздух, создавая вакуум V. С другого конца преформы под избыточным давлением Р подают связующее.
После отверждения связующего трубу с изгибом извлекают из оснастки 5. Из ее внутренней полости удаляют герметичный рукав 4.
Предложенный способ характеризуется простотой исполнения и эффективной технологией изготовления. Изделие в виде трубы с изгибом из композиционного материала в результате изготовления данным способом имеет регулярную структуру армирования без складок по меньшему радиусу изгиба и разрежения в зоне большого радиуса.
Предложенный способ изготовления трубы с изгибом из композиционного материала позволяет получить изделие высокого качества за счет:
- увеличения объема армирующих волокон в зоне поверхности изгиба с большим радиусом и, как следствие, увеличение равномерности армирования в поверхности изгиба, получение регулярной структуры армирования без складок по меньшему радиусу;
- легкого извлечения оправки и вкладыша из преформы;
- легкого изгиба преформы до нужной конфигурации;
- увеличения производительности и упрощения операции плетения, так как плетение реализуется на прямолинейную оправку.
Claims (1)
- Способ изготовления трубы с изгибом из композиционных материалов, включающий изготовление преформы из армирующих волокон методом радиального плетения на оправку и формование пропиткой под давлением, отличающийся тем, что плетение преформы осуществляют на прямолинейную оправку с силиконовым вкладышем в зоне изгиба трубы с последующим извлечением из преформы прямолинейной оправки и вкладыша и установкой во внутрь преформы эластичного герметичного рукава, изгибом преформы и ее укладкой в формообразующую оснастку, после чего проводят процесс формования пропиткой под давлением.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019140740A RU2731393C1 (ru) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Способ изготовления трубы с изгибом композиционных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019140740A RU2731393C1 (ru) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Способ изготовления трубы с изгибом композиционных материалов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2731393C1 true RU2731393C1 (ru) | 2020-09-02 |
Family
ID=72421576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019140740A RU2731393C1 (ru) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Способ изготовления трубы с изгибом композиционных материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2731393C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804423C2 (ru) * | 2021-12-14 | 2023-09-29 | Валерий Николаевич Николаев | Гофрированная композитная труба и оправка для ее изготовления |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2878038A (en) * | 1955-06-27 | 1959-03-17 | Reinhold Engineering & Plastic | Plastic pipe bend and method for making same |
| US5384085A (en) * | 1993-09-02 | 1995-01-24 | Berkley, Inc. | Method of making graphite composite shafts |
| US6276401B1 (en) * | 1999-12-20 | 2001-08-21 | Fred D. Wilson | High temperature composite pipe wrapping system |
| RU2177877C1 (ru) * | 2001-04-25 | 2002-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Пласт" | Оправка для изготовления изогнутых трубчатых изделий из композиционных материалов |
| RU2396169C2 (ru) * | 2008-07-28 | 2010-08-10 | Александр Болеславович Миткевич | Способ изготовления трубы из композиционных материалов и труба с отводом из композиционных материалов (варианты) |
-
2019
- 2019-12-09 RU RU2019140740A patent/RU2731393C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2878038A (en) * | 1955-06-27 | 1959-03-17 | Reinhold Engineering & Plastic | Plastic pipe bend and method for making same |
| US5384085A (en) * | 1993-09-02 | 1995-01-24 | Berkley, Inc. | Method of making graphite composite shafts |
| US6276401B1 (en) * | 1999-12-20 | 2001-08-21 | Fred D. Wilson | High temperature composite pipe wrapping system |
| RU2177877C1 (ru) * | 2001-04-25 | 2002-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Пласт" | Оправка для изготовления изогнутых трубчатых изделий из композиционных материалов |
| RU2396169C2 (ru) * | 2008-07-28 | 2010-08-10 | Александр Болеславович Миткевич | Способ изготовления трубы из композиционных материалов и труба с отводом из композиционных материалов (варианты) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804423C2 (ru) * | 2021-12-14 | 2023-09-29 | Валерий Николаевич Николаев | Гофрированная композитная труба и оправка для ее изготовления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10632353B2 (en) | Method for forming a fiber-reinforced composite structure | |
| EP3107718B1 (en) | Fibre reinforced polymer matrix composite pipes | |
| RU2686894C2 (ru) | Изготовление пропитанной смолой цельной композитной фермовой конструкции | |
| US8444900B2 (en) | Method and system for forming composite geometric support structures | |
| FI69781B (fi) | Roer av haerdplast och foerfarande foer framstaellning av detsamma | |
| US20130243989A1 (en) | Lattice Support Structure | |
| US4259991A (en) | High pressure hose construction and method of and apparatus for making the same | |
| US7114751B2 (en) | Composite liner for oilfield tubular goods | |
| JP2019507697A (ja) | 給気管を製造する方法 | |
| US11268645B2 (en) | Material for use in lining pipes | |
| US4302266A (en) | Method for making high pressure hose | |
| US3287194A (en) | Method of making a flexible corrugated conduit | |
| RU2609800C1 (ru) | Способ изготовления лопасти вентилятора и устройство для изготовления лопасти вентилятора | |
| DK2079573T3 (en) | Reinforced pipe made of polyethylene composite material and method of manufacture thereof | |
| US2743759A (en) | Method of making a corrugated fabric duct | |
| JP2013064223A (ja) | 適合可能なブレード | |
| RU2731393C1 (ru) | Способ изготовления трубы с изгибом композиционных материалов | |
| JP2018513317A (ja) | インライン三重壁カップリングコネクタを形成するための方法 | |
| US3083736A (en) | Corrugated hose with reinforcement in alternate inner corrugations | |
| CN109109350B (zh) | 用于过程内形成复杂形状刚性复合管的方法 | |
| US3223760A (en) | Method of making hose | |
| JPS643894Y2 (ru) | ||
| JP6611689B2 (ja) | パイプの建造 | |
| RU2633719C1 (ru) | Способ изготовления полого конструктивного элемента из композиционного материала | |
| JP6598455B2 (ja) | 管路及びその内張り方法 |