RU2758702C1 - Способ сплавления полимерных и металлических поверхностей с получением комбинированного конструкционного материала многопрофильного применения - Google Patents

Способ сплавления полимерных и металлических поверхностей с получением комбинированного конструкционного материала многопрофильного применения Download PDF

Info

Publication number
RU2758702C1
RU2758702C1 RU2021101920A RU2021101920A RU2758702C1 RU 2758702 C1 RU2758702 C1 RU 2758702C1 RU 2021101920 A RU2021101920 A RU 2021101920A RU 2021101920 A RU2021101920 A RU 2021101920A RU 2758702 C1 RU2758702 C1 RU 2758702C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
metal
workpiece
layer
producing
Prior art date
Application number
RU2021101920A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Юрьевич Овчаренко
Original Assignee
Николай Юрьевич Овчаренко
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 Николай Юрьевич Овчаренко filed Critical Николай Юрьевич Овчаренко
Priority to RU2021101920A priority Critical patent/RU2758702C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2758702C1 publication Critical patent/RU2758702C1/ru
Priority to DE112021006205.0T priority patent/DE112021006205T5/de
Priority to PCT/RU2021/050445 priority patent/WO2022164345A1/ru

Links

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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3672—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/3676—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint being metallic
    • 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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • 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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3604—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/3608—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint comprising single particles, e.g. fillers or discontinuous fibre-reinforcements
    • B29C65/3612—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint comprising single particles, e.g. fillers or discontinuous fibre-reinforcements comprising fillers
    • 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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3604—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/3608—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint comprising single particles, e.g. fillers or discontinuous fibre-reinforcements
    • B29C65/3616—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint comprising single particles, e.g. fillers or discontinuous fibre-reinforcements comprising discontinuous fibre-reinforcements
    • 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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3604—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/364—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint being a woven or non-woven fabric or being a mesh
    • 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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/44—Joining a heated non plastics element to a plastics element
    • 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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/72—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by combined operations or combined techniques, e.g. welding and stitching
    • 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
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
    • B29C66/026—Chemical pre-treatments
    • 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
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • 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
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/303—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect
    • B29C66/3032—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect making use of protusions or cavities belonging to at least one of the parts to be joined
    • B29C66/30325—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect making use of protusions or cavities belonging to at least one of the parts to be joined making use of cavities belonging to at least one of the parts to be joined
    • 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
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/347—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined using particular temperature distributions or gradients; using particular heat distributions or gradients
    • B29C66/3474—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined using particular temperature distributions or gradients; using particular heat distributions or gradients perpendicular to the plane of the joint
    • 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
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/45—Joining of substantially the whole surface of the articles
    • 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
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • 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
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • 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
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/818—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps
    • B29C66/8182—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the thermal insulating constructional aspects
    • B29C66/81821—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the thermal insulating constructional aspects of the welding jaws
    • 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
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/02—Layer formed of wires, e.g. mesh
    • 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
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • 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
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • 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
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/18—Layered products comprising a layer of metal comprising iron or steel
    • 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
    • B32B19/00—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica
    • B32B19/04—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica next to another layer of the same or of a different material
    • B32B19/041—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica next to another layer of the same or of a different material of metal
    • 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
    • B32B19/00—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica
    • B32B19/08—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica comprising asbestos
    • 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
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/285—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyethers
    • 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
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
    • B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
    • B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
    • 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
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • 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
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/30—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
    • 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
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/16—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer formed of particles, e.g. chips, powder or granules
    • 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
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
    • 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
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/041—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • 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
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/303—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect
    • B29C66/3032—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect making use of protusions or cavities belonging to at least one of the parts to be joined
    • B29C66/30321—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect making use of protusions or cavities belonging to at least one of the parts to be joined making use of protusions belonging to at least one of the parts to be joined
    • B29C66/30322—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect making use of protusions or cavities belonging to at least one of the parts to be joined making use of protusions belonging to at least one of the parts to be joined in the form of rugosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076—Aircrafts
    • 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
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/06—Coating on the layer surface on metal layer
    • 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
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/20—Inorganic coating
    • B32B2255/205—Metallic coating
    • 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
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/105—Metal
    • B32B2264/1055—Copper or nickel
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/304—Insulating
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/732—Dimensional properties
    • B32B2307/737—Dimensions, e.g. volume or area
    • B32B2307/7375—Linear, e.g. length, distance or width
    • B32B2307/7376—Thickness

Abstract

Изобретение может быть использовано для изготовления комбинированных конструкционных материалов, состоящих из металлов и полимеров. При изготовлении полимерной заготовки размещают металлический компонент на глубине от 0,1 до 1,5 мм от ее поверхности с образованием интегрированного комбинированного слоя. Поверхность упомянутого слоя полимерной заготовки совмещают с подготовленной поверхностью металлической заготовки и помещают заготовки в переменное электромагнитное поле частотой от 0,1 до 10 кГц с созданием на границе соединяемых поверхностей зоны кратковременного нагрева до температуры, достаточной для плавления полимера комбинированного слоя и его адгезии к поверхности металлической заготовки. Сдавливают заготовки на величину от 0,1 до 1,5 мм с обеспечением механического соединения интегрированного комбинированного слоя полимерной заготовки и металлической заготовки. Обеспечивается исключение термической деформации и напряжения, высокая точность соединения, а также сохранение геометрической устойчивости получаемого объекта. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области изготовления комбинированных конструкционных материалов, состоящих из металлов и полимеров.
Из уровня техники известен способ получения металлополимерного покрытия для металлической поверхности (см. RU 2702881, кл. C23C 26/00, опубл. 11.10.2019 г. [1]).
Известный способ [1] относится к области полимерных производств и может быть использован в различных областях промышленности, в том числе машиностроительной, авиационной и приборостроительной.
Согласно известному способу [1] на металлическое покрытие наносят слой полимерного покрытия с интегрированным компонентом, после чего полученную заготовку оплавляют способом индукционного нагрева, в результате чего формируется металлополимерное покрытие.
Особенностью известного решения является, то что полимерное покрытие состоит из газопроницаемого слоя полиэтилена, обогащенного нитями стекловолокна, а металлическое покрытие состоит из коррозионностойкого сплава с высокой шероховатостью, при этом наносится указанное полимерное покрытие на указанное металлическое методом электростатического распыления, а совместное оплавление заготовки производится посредством индукционного нагрева, в результате чего формируется градиентное покрытие, полимерная часть которого содержит стекловолокно, что увеличивает стойкость покрытия к механическим воздействиям.
Получаемое покрытие не растрескивается при индукционном нагреве, а также имеет высокую прочность на разрыв.
В качестве недостатка рассматриваемого технического решения [1] целесообразно отметить вероятное изменение геометрических характеристик заготовки непосредственно при индукционном нагреве, а также в режиме последующего остывания, что ограничивает применение получаемых композитных материалов особенно в высокотехнологичных производственных сферах, поскольку упомянутые неточности влекут за собой появление нежелательных микро-деформаций и как результат образование нестабильных промежуточных соединений составных частей.
Наиболее близким с точки зрения технической сущности к предлагаемому изобретению является способ нанесения металлополимерного покрытия на металлическую основу (см. RU 2627543, кл. C23C 26/00, опубл. 2017 г. [2]).
Известное техническое решение [2] относится к способам нанесения защитных покрытий и применяется для защиты изделий, преимущественно в химической и машиностроительной областях техники.
Суть известной технологии [2] заключается в том, что наносится металлополимерное покрытие на металлическую основу и включает получение металлического слоя и слоя полимера, совмещение полученного с предварительно подготовленной металлической основой путем формирования на ней подложки и последующего нагрева слоя полимера до необходимой температуры его плавления путем нагрева металлического слоя.
В соответствии с уникальными особенностями выполнения рассматриваемого способа, используемый металлический слой выполняется проницаемым, а слой полимера формируют в виде сухого газопроницаемого слоя.
Получаемое покрытие является комбинированным и имеет высокие технико-эксплуатационные покрытия, в частности, имеет высокую химическую стойкость, высокие антифрикционные показатели, высокую стойкость износа и др.
При реализации данного способа [2] следует учитывать, что термической обработке подвергается не локальный участок покрытия, который необходимо разогреть до температуры плавления, а целиком весь образец, что не способствует эффективному и рациональному расходованию энергоресурсов, а также обуславливает необходимость проведения исследования каждого полученного образца на его соответствие первоначальным параметрам.
Упомянутые системные недостатки ставят под сомнение целесообразность масштабного и серийного производства рассматриваемых комбинированных покрытий, поскольку затрачивается чрезмерное количество эксплуатационных затрат, несопоставимых с количеством получаемых образцов, прошедших проверку и пригодных для промышленного использования.
В настоящее время в уровне техники отсутствует простая и недорогая технология соединения (сварки) полимерных и металлических материалов, при которой нет необходимости разогрева заготовок, не происходит тепловых деформаций, не возникает тепловых напряжений и обеспечивается механическое соединение материалов.
Таким образом, технической задачей предлагаемого изобретения является создание технологии сплавления полимера и металла для получения комбинированных конструкционных материалов, обладающих широким потенциалом промышленного использования и высокими технико-эксплуатационными показателями.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является реализация соединения полимерной и металлической заготовок в единое изделие, при осуществлении которого исключаются термические деформации и напряжения, и сохраняется геометрическая устойчивость получаемого объекта.
Заданный технический результат и решение существующей технической проблемы достигаются благодаря тому, что в процессе производства в полимерную заготовку помещается металлический компонент на глубину от 0,1 до 1,5 мм от предназначенной для последующего сплавления поверхности, образуя интегрированный комбинированный слой, испускающий тепловое излучение под воздействием переменного электромагнитного поля, полученную полимерную заготовку обращают указанной поверхностью к подготовленной поверхности металлической заготовки и помещают совмещенный объект в переменное электромагнитное поле частотой от 0,1 до 10 kHz, создавая на границе сплавляемых поверхностей ограниченную по времени и размеру область с температурой, достаточной для плавления интегрированного комбинированного слоя полимерной заготовки и его адгезии к подготовленной поверхности металлической заготовки методом сдавливания поверхностей на величину от 0,1 до 1,5 мм, приводящего к механическому сцеплению полимерного интегрированного комбинированного слоя и подготовленной металлической поверхности и обеспечения соединения поверхностей заготовок.
Согласно различным вариантам исполнения изобретения, металлический компонент может выполняться в виде ячеистой структуры, и/или решетки, и/или частиц, и/или шариков, и/или осколков, и/или волокон, и/или плоской сетки, и/или трехмерной сетки.
Наиболее предпочтительным вариантом осуществления изобретения является использование способов контроля глубины расположения металлических элементов, например, изготовление в сеточном металлическом компоненте изгибов, обращенных в сторону границы сплавления.
Вариантом подготовленной поверхности металлической заготовки является наличие поверхностного бронзо-никелевого слоя с зернистостью до 200 мкм и толщиной 0,2-0,3 мм, или наклонных под углом 30-45° к поверхности заготовки пазов глубиной 0,3-0,5 мм и шириной 1 мм, или наклонных отверстий диаметром 1 мм.
По одному из возможных вариантов осуществления изобретения металлическая заготовка предварительно нагревается и изолируется от окружающей среды теплоизолирующим элементом, выбранным из группы, включающим базальт и/или асбест и/или синтетический материал.
Согласно предлагаемой изобретательской концепции, представляется процедура соединения заготовок из полимерного материала и металла в единое целое, что создает возможность промышленного производства современных комбинированных конструкционных материалов с высокими техническими параметрами и универсальностью применения.
Фундаментальными характеристиками предлагаемой технологии, которые предопределяют предлагаемый объект и формируют его основу и назначение, является формирование интегрированного комбинированного слоя в полимерной заготовке, способного выделять тепловое излучение под воздействием переменного электромагнитного поля, совмещение полученной полимерной заготовки с металлической заготовкой, а также их последующее совместное размещение в зоне действия переменного электромагнитного поля частотой от 0,1 до 10 kHz на заданный промежуток времени для получения готового продукта.
Технологическое новшество в соответствии с изобретательским замыслом заключается в том, что интегрированный комбинированный слой полимерного материала содержит металлический компонент, который помещается на глубину от 0,1 до 1,5 мм от поверхности, предназначенной для последующего сплавления с другой поверхностью, например, с подготовленной металлической поверхностью. Предназначенные для сплавления полимерная и металлическая поверхности совмещаются и размещаются в зоне переменного электромагнитного поля (например, в индукционную печь) и подвергаются воздействию переменным электромагнитным полем с частотой от 0,1 до 10 kHz, которое создает область короткого по времени температурного воздействия, достаточного для плавления полимера и его качественной адгезии путем последующего сдавливания объектов на величину от 0,1 до 1,5 мм и получению комбинированного конструкционного материала.
Особое внимание, с точки зрения изобретательского замысла, следует уделить тому, что в процессе производства, обеспечивается кратковременное создание на границе сплавляемых поверхностей ограниченной зоны нагрева с равномерным распределением температуры, достаточной для плавления полимера и его качественной адгезии к материалу-основе.
Также важно отметить, что основная цель создания интегрированного комбинированного слоя в полимерной заготовке - обеспечение возможности передавать тепло в слой полимерного материала и разогревать его до температуры плавления под воздействием переменного электромагнитного поля. При этом металлический компонент данного слоя должен располагаться у поверхности заготовки, предназначенной для плавления, что обеспечивается в процессе впрыска или экструзии выбором направления, скорости и давления впрыска.
В процессе нагрева от переменного электромагнитного поля полимерная заготовка сплавляемой поверхностью должна быть плотно совмещена с подготовленной поверхностью металлической заготовки, причем последняя может быть изолирована от окружающей среды теплоизолирующими элементами.
Используемое, согласно предлагаемой технологии переменное электромагнитное поле, приводит к быстрому разогреву стыковочного слоя между поверхностями заготовок, при этом остальной объём материалов не успевает нагреться, и сохраняет стабильность геометрических параметров, показателей точности соединения составных частей, и устраняются термические деформации и напряжения на всех этапах производственных операций.
После достижения температуры плавления в интегрированном слое полимерной заготовки производится взаимное сдавливание (прессование) поверхностей заготовок на величину от 0,1 до 1,5 мм, что приводит к проникновению расплавленного полимера в подготовленный слой металлической заготовки и к механическому сцеплению обоих поверхностей, ведущее к созданию комбинированного конструкционного материала.
Таким образом, описанный выше предлагаемый процесс получения комбинированного конструкционного материала с учетом его характеристик и технических особенностей обладает совокупностью признаков, достаточных для достижения заданного технического результата, заключающегося в механическом соединении полимерного и металлического материала, в процессе изготовления которого сохраняется геометрическая устойчивость готового изделия, устраняются возможности возникновения термических деформаций и напряжений, и создается комбинированный конструкционный материал с широким потенциалом промышленного использования и высокими технико-эксплуатационными показателями.
На фиг. 1 представлен пример расположения слоев материалов в процессе разогрева с обозначением стыковочного слоя;
На фиг. 2 представлен конечный вид соединённых поверхностей;
На фиг. 3 представлен пример используемого металлического компонента для полимерной заготовки в виде сетки.
Предлагаемый способ получения комбинированного конструкционного материала поясняется конкретным примером реализации с использованием композиционного антифрикционного материала, который, однако, не является единственно возможными, но наглядным образом демонстрирует достижение указанной совокупностью существенных признаков заданного технического результата, а также решение существующей технической проблемы.
Следует отметить, что цель последующего описания предлагаемого изобретения заключается не в его ограничении конкретным вариантом реализации, а наоборот, в охвате всевозможных дополнений, не выходящих за рамки представленной формулы изобретения.
Предлагаемый способ получения комбинированного конструкционного материала с использованием композиционного антифрикционного материала может быть реализован следующим образом:
На фиг. 1 - фиг. 3 представлены, следующие части и элементы, применяемые при реализации предлагаемого способа получения комбинированного конструкционного материала с использованием композиционного антифрикционного материала:
1 - полимерная заготовка;
2 - область максимального нагрева;
3 - металлическая заготовка;
4 - теплоизолирующий элемент;
5 - металлический компонент.
При изготовлении полимерной заготовки 1 из полиэфирэфиркетона, например, методом литья под давлением или экструзией, внутрь пресс-формы до момента впрыска или экструзии помещается металлический компонент 5. Металлический компонент 5 выполняется в виде сетки из металлической проволоки d = 0,05-0,1 мм с шагом 5-10 мм и изгибом 1-1,5 мм в сторону границы сплавления объекта.
Полиэфирэфиркетон и металлический компонент 5 образует тем самым интегрированный комбинированный слой, который способен под действием переменного электромагнитного поля передавать тепло в полимерный материал и разогревать его до температуры плавления.
В происходящих процессах впрыска или экструзии металлический компонент 5 располагается именно у поверхности сплавления полимерной заготовки 1, т.е. находится на глубине от 0,1 до 1,5 мм от данной поверхности, что обеспечивается правильным выбором направления, контроля скорости и давления впрыска. Важно упомянуть, что в случае превышения указанного значения в 1,5 мм при установке металлического компонента 5 увеличивается объем полимера, который подлежит разогреву, что отрицательно сказывается на времени, качестве и энергозатратах при дальнейшем прессовании заготовок, а при установке металлического компонента 5 на глубину менее 0,1 мм количество расплавленного полимера окажется недостаточным для проникновения вглубь поверхности металлической заготовки, что приведет к некачественной адгезии материалов.
После извлечения полимерной заготовки 1 из пресс-формы расположение металлического компонента 5 контролируется визуально или с помощью толщинометра.
Далее поверхность металлической заготовки 3 (сталь 45 ГОСТ 1050-88) подготавливают и наносят электродуговым металлизатором бронзо-никелевый слой с зернистостью 100-200 мкм и толщиной слоя 0,2-0,3 мм.
Полученную полимерную заготовку 1 обращают стороной интегрированного слоя к подготовленной поверхности металлической заготовки 3 и помещают плотно совмещенные заготовки в индукционную печь мощностью 10 кВт с плоским индуктором, настроенную на частоту тока 2 kHz. Выбор частоты и величины магнитного потока для разогрева стыкового слоя определяется геометрическими размерами заготовок, их формой и необходимой степенью адгезии материалов.
При необходимости, для экономии времени, металлическая заготовка 3 может быть предварительно нагрета и изолирована от окружающей среды теплоизолирующим элементом 4, который может быть выполнен из базальта, асбеста или синтетического материала.
Таким образом, в плотно совмещенном интегрированном слое полимерной заготовки 1 и поверхности металлической заготовки 3 под действием электромагнитного поля происходит быстрый рост температуры, образуя стыковой слой повышенной температуры (область максимального нагрева) 2. Глубина разогрева слоя полимерной заготовки 1 определяется глубиной расположения интегрированного металлического элемента. Глубина разогрева металлической заготовки 3 определяется соотношением:
Figure 00000001
где p - удельное электрическое сопротивление, Ом-мм2/м; m - магнитная проницаемость, Гс/Э; f - частота тока, Гц.
Исходя из установленных эмпирических данных, эффективный разогрев стыкового слоя размером 200 * 200 * 3 мм до температуры плавления полиэфирэфиркетона в 343°С происходит за 10 с, после чего возможно спрессовывать совмещенные заготовки для обеспечения адгезии в полученном стыковом слое.
Управляя процессом разогрева в интегрированном комбинированном слое полимерной заготовки 1 и в подготовленном поверхностном слое металлической заготовки 3 возможно получать стыковой слой максимального нагрева, т.е. область максимального нагрева 2 необходимой толщины. Допустимая регулировка частоты в диапазоне 0,1-10 kHz и величины магнитного потока позволяет для любых геометрических размеров и особенностей материалов подобрать рабочий режим, при котором в области максимального нагрева 2 возникает температура, достаточная для сплавления, при этом в остальном материале полимерной заготовки 1 температура не повышается в виду плохой теплопроводности полиэфирэфиркетона, а температура металлической заготовки 3 изменяется незначительно ввиду кратковременности нагрева области 2.
После достижения в полимерной заготовке 1 необходимой температуры плавления производится сдавливание совмещенных поверхностей на величину от 0, 1 до 1,5 мм, при котором достаточен объем расправленного полимера для его проникновения в подготовленный слой металлической заготовки 3 зернистостью 100-200 мкм и толщиной слоя 0,2-0,3 мм, что приводит к механическому сцеплению состыкованных слоев полимерной 1 и металлической 3 заготовок. Излишки полимерного материала выдавливаются через края заготовок, устраняя воздух и возможные излишние части металлического компонента 5, при этом размер и количество, оставшихся металлических включений в полимерной заготовке 1 не оказывает отрицательного влияния на механические показатели сцепления.
Предлагаемая технология получения механических соединений полимера и металла предусматривает возможность соединения деталей без необходимости их нагрева целиком, исключая необходимость перемещения горячих заготовок в процессе производства до места прессования. Предлагаемая технология позволяет производить краткосрочный нагрев в ограниченной по размерам зоне, в результате чего не происходит значительного нагрева других участков полимерной заготовки, кроме того, который расплавляется в промежуточном стыковочном слое. Металлическая заготовка также не нагревается, в результате чего не возникает термических деформаций и напряжений. С помощью данного метода достигается высокая точность соединения заготовок (до 0,05-0,1 мм) и дополнительно обеспечивается надежность и качество получаемых деталей, которые возможно с успехом использовать в различных отраслях техники.
Предлагаемое изобретение сможет найти широкое применение во многих сферах машиностроения, в частности эффективно и успешно может использоваться для изготовления антифрикционных компонентов подшипников скольжения.

Claims (5)

1. Способ получения комбинированного металлополимерного конструкционного материала, включающий размещение при изготовлении полимерной заготовки металлического компонента на глубине от 0,1 до 1,5 мм от ее поверхности с образованием интегрированного комбинированного слоя, при этом упомянутый металлический компонент выбирают из условия создания им теплового излучения под воздействием переменного электромагнитного поля, затем поверхность упомянутого слоя полимерной заготовки совмещают с подготовленной поверхностью металлической заготовки и помещают заготовки в переменное электромагнитное поле частотой от 0,1 до 10 кГц с созданием на границе соединяемых поверхностей зоны кратковременного нагрева до температуры, достаточной для плавления полимера комбинированного слоя и его адгезии к поверхности металлической заготовки, при этом заготовки сдавливают на величину от 0,1 до 1,5 мм с обеспечением механического соединения интегрированного комбинированного слоя полимерной заготовки и металлической заготовки.
2. Способ получения материала по п. 1, отличающийся тем, что используют металлический компонент, выполненный в виде ячеистой структуры, или решетки, или частиц, или шариков, или осколков, или волокон, или плоской сетки, или трехмерной сетки.
3. Способ получения материала по п. 2, отличающийся тем, что металлический компонент в виде трехмерной сетки имеет изгибы, обращенные в сторону границы сплавления.
4. Способ получения материала по п. 1, отличающийся тем, что подготовку металлической поверхности выполняют путем нанесения бронзо-никелевого слоя с зернистостью до 200 мкм и толщиной 0,2-0,3 мм, или наклонных под углом 30-45° к поверхности заготовки пазов глубиной 0,3-0,5 мм и шириной 1 мм, или наклонных отверстий диаметром 1 мм.
5. Способ получения материала по п. 1, отличающийся тем, что металлическую заготовку предварительно нагревают и изолируют от окружающей среды теплоизолирующим элементом, выбранным из группы, включающим базальт, или асбест, или синтетический материал.
RU2021101920A 2021-01-28 2021-01-28 Способ сплавления полимерных и металлических поверхностей с получением комбинированного конструкционного материала многопрофильного применения RU2758702C1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021101920A RU2758702C1 (ru) 2021-01-28 2021-01-28 Способ сплавления полимерных и металлических поверхностей с получением комбинированного конструкционного материала многопрофильного применения
DE112021006205.0T DE112021006205T5 (de) 2021-01-28 2021-12-21 Verfahren zum Verschmelzen von Polymer- und Metalloberflächen zur Herstellung eines kombinierten Strukturmaterials für multidisziplinäre Anwendungen
PCT/RU2021/050445 WO2022164345A1 (ru) 2021-01-28 2021-12-21 Способ получения комбинированных металлополимерных конструкционных материалов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021101920A RU2758702C1 (ru) 2021-01-28 2021-01-28 Способ сплавления полимерных и металлических поверхностей с получением комбинированного конструкционного материала многопрофильного применения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758702C1 true RU2758702C1 (ru) 2021-11-01

Family

ID=78466780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021101920A RU2758702C1 (ru) 2021-01-28 2021-01-28 Способ сплавления полимерных и металлических поверхностей с получением комбинированного конструкционного материала многопрофильного применения

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112021006205T5 (ru)
RU (1) RU2758702C1 (ru)
WO (1) WO2022164345A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783637C1 (ru) * 2022-10-19 2022-11-15 Николай Юрьевич Овчаренко Способ производства конструкционной композитной структуры с полимерной поверхностью

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU495217A1 (ru) * 1973-08-29 1975-12-15 Институт Механики Металлополимерных Систем Ан Белорусской Сср Способ получени покрытий
DE4227909A1 (de) * 1992-08-22 1994-02-24 Glyco Metall Werke Metall-Kunststoff-Verbundlagerwerkstoff sowie Verfahren zu dessen Herstellung
RU2402640C2 (ru) * 2008-12-30 2010-10-27 Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (БИП СО РАН) Способ получения тонкослойного фторопластового покрытия на металлических изделиях
RU2627543C2 (ru) * 2015-10-12 2017-08-08 Валерий Николаевич Гацук Способ нанесения металлополимерного покрытия
RU2634100C1 (ru) * 2016-04-21 2017-10-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Способ получения антифрикционного покрытия на контактирующих трущихся поверхностях

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702881C1 (ru) 2018-09-28 2019-10-11 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Защитные покрытия", ООО "НПО "Защитные покрытия" Градиентное металлополимерное покрытие

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU495217A1 (ru) * 1973-08-29 1975-12-15 Институт Механики Металлополимерных Систем Ан Белорусской Сср Способ получени покрытий
DE4227909A1 (de) * 1992-08-22 1994-02-24 Glyco Metall Werke Metall-Kunststoff-Verbundlagerwerkstoff sowie Verfahren zu dessen Herstellung
RU2402640C2 (ru) * 2008-12-30 2010-10-27 Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (БИП СО РАН) Способ получения тонкослойного фторопластового покрытия на металлических изделиях
RU2627543C2 (ru) * 2015-10-12 2017-08-08 Валерий Николаевич Гацук Способ нанесения металлополимерного покрытия
RU2634100C1 (ru) * 2016-04-21 2017-10-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Способ получения антифрикционного покрытия на контактирующих трущихся поверхностях

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783637C1 (ru) * 2022-10-19 2022-11-15 Николай Юрьевич Овчаренко Способ производства конструкционной композитной структуры с полимерной поверхностью

Also Published As

Publication number Publication date
DE112021006205T5 (de) 2023-09-28
WO2022164345A1 (ru) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6829312B2 (ja) アルミニウムまたはアルミニウム合金のコーティングを持った鋼溶接部品およびその調製方法
JP2011508715A (ja) 望ましい形状に注型し次いで金属又は高特性セラミック層で被覆することによるコンクリートのような低コストのセラミック又はポリマーから高度に機械的に要求される部品および特殊工具の製造方法
CN105132824B (zh) 高硬度不开裂激光熔覆层马氏体铁基合金粉末及其制备方法
CN110466162B (zh) 一种双层透明塑料板激光焊接方法
Hong et al. High-performance eco-friendly trimming die manufacturing using heterogeneous material additive manufacturing technologies
CN109434384A (zh) 一种涂层钢板的制备方法及装置、热冲压方法
US3872577A (en) Method of manufacture of a conductor rail
CN113305437A (zh) 一种热塑性复合材料-金属激光焊接方法
RU2758702C1 (ru) Способ сплавления полимерных и металлических поверхностей с получением комбинированного конструкционного материала многопрофильного применения
CN105149714B (zh) 金属板无压痕胶焊连接方法
US11890788B2 (en) Methods and process for producing polymer-metal hybrid components bonded by C—O-M bonds
CN108941238A (zh) 铜包覆铝复合母线的连续制备工艺
Kazmi et al. Wire arc additive manufacturing of ER-4043 aluminum alloy: effect of tool speed on microstructure, mechanical properties and parameter optimization
CN113146050A (zh) 一种异种金属材料的激光焊接方法
CN111975202A (zh) 一种异种金属材料的激光焊接方法
Butt et al. Thermo-mechanical analysis of dissimilar al/cu foil single lap joints made by composite metal foil manufacturing
CN102605379A (zh) 一种超细/纳米晶梯度涂层的制备方法
Junker et al. Tailor-made forging tools by Laser Metal Deposition
Chenarani et al. Evaluation of the forming limit diagram (FLD) for St-Mg-St multilayer sheet manufactured by transient liquid phase (TLP) bonding
JP6736611B2 (ja) 付加製造方法および関連した部品
JP2012110920A (ja) アクスルケースの製造方法
KR101900506B1 (ko) 내크리프성의 내화성 금속 구조 제조방법
RU2368475C1 (ru) Способ получения биметаллов из низколегированной стали и алюминиевых сплавов
KR102300341B1 (ko) 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법
CN112404728B (zh) 连接件、装置、激光设备及制备方法