RU2836127C1 - Method of connecting support frame and forming surface of tooling (versions) and such tooling - Google Patents
Method of connecting support frame and forming surface of tooling (versions) and such tooling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2836127C1 RU2836127C1 RU2024127815A RU2024127815A RU2836127C1 RU 2836127 C1 RU2836127 C1 RU 2836127C1 RU 2024127815 A RU2024127815 A RU 2024127815A RU 2024127815 A RU2024127815 A RU 2024127815A RU 2836127 C1 RU2836127 C1 RU 2836127C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- forming surface
- elastic connector
- support frame
- tooling
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способу соединения опорного каркаса с формообразующей поверхностью в оснастке для изготовления полимерных композитных изделий, а также к такой оснастке. The invention relates to a method for connecting a support frame to a forming surface in a tool for producing polymer composite products, as well as to such a tool.
Для изготовления изделий из полимерных композитных материалов используют оснастку, которая включает в себя формообразующую поверхность и опорный каркас. Формообразующая поверхность имеет геометрию, которая должна повторять геометрию будущего изделия, и служит для выкладывания на нее волокнистого материала, который для получения собственно изделия пропитывают связующим и подвергают полимеризации. Опорный каркас служит для поддержки формообразующей поверхности. Поскольку процесс изготовления изделия проводится при приложении давления и температуры, то разница в коэффициентах линейного термического расширения опорного каркаса и формообразующей поверхности может оказывать существенное влияние на геометрию изделия и его качество. To manufacture products from polymer composite materials, a tooling is used that includes a form-generating surface and a supporting frame. The form-generating surface has a geometry that must repeat the geometry of the future product, and is used to lay out fibrous material on it, which is impregnated with a binder and polymerized to obtain the product itself. The supporting frame is used to support the form-generating surface. Since the process of manufacturing the product is carried out with the application of pressure and temperature, the difference in the coefficients of linear thermal expansion of the supporting frame and the form-generating surface can have a significant impact on the geometry of the product and its quality.
Проблема различного расширения может быть в значительной степени решена использованием для опорного каркаса и формообразующей поверхности материалов, которые имеют близкий коэффициент термического расширения. Однако также проблемой может быть характер соединения между опорным каркасом и формообразующей поверхностью, поскольку это соединение выполняется жестким и не обеспечивает тепловой и механической развязки между каркасом и поверхностью. The problem of different expansion can be largely solved by using materials for the supporting frame and the forming surface that have a similar coefficient of thermal expansion. However, the nature of the connection between the supporting frame and the forming surface can also be a problem, since this connection is rigid and does not provide thermal and mechanical isolation between the frame and the surface.
Отчасти эта проблема решается оснасткой, которая раскрыта в RU 2657913 С1. Известная оснастка имеет композитный опорный каркас, образованный из соединенных в паз ребер, и композитную формообразующую поверхность. После изготовления формообразующей поверхности на нее укладывают опорный каркас и закрепляют его силиконовым клеем-герметиком. В результате этого получается нежесткое или податливое соединение формообразующей поверхности и опорного каркаса, которое рассматривается в RU 2657913 С1 в качестве меры обеспечения тепловой развязки между каркасом и поверхностью. This problem is partly solved by the tooling disclosed in RU 2657913 C1. The known tooling has a composite support frame formed from grooved ribs and a composite forming surface. After the forming surface has been manufactured, the supporting frame is placed on it and secured with silicone adhesive sealant. This results in a non-rigid or flexible connection between the forming surface and the supporting frame, which is considered in RU 2657913 C1 as a measure to ensure thermal decoupling between the frame and the surface.
Однако укладка каркаса на поверхность приводит к возникновению контакта между ребрами каркаса и формообразующей поверхности, а закрепляющий силиконовый герметик закрывает (герметизирует) зону контакта ребер и формообразующей поверхности, но не попадает в саму зону контакта. Соответственно, хотя получаемое соединение и является податливым, но его податливость ограничена направлением, параллельным плоскости формообразующей поверхности. Это не позволяет создавать достаточной тепловой и механической развязки между каркасом и формообразующей поверхностью. However, laying the frame on the surface results in contact between the frame ribs and the form-forming surface, and the fixing silicone sealant closes (seals) the contact zone of the ribs and the form-forming surface, but does not enter the contact zone itself. Accordingly, although the resulting connection is flexible, its flexibility is limited by the direction parallel to the plane of the form-forming surface. This does not allow for sufficient thermal and mechanical isolation between the frame and the form-forming surface.
Кроме того, в рабочем положении оснастки формообразующая поверхность по сути должна жестко опираться на каркас ввиду отсутствия прямого введения клея-герметика между ними и отмеченной выше возможной податливости соединения между ними только в параллельном плоскости формообразующей поверхности направлении. Это приводит к тому, что в процессе изготовления изделия и обусловленного действием нагрева расширения поверхности и каркаса области формообразующей поверхности, расположенные над ребрами каркаса, могут вдавливаться в формуемое изделие и отпечатываться в нем.In addition, in the working position of the tooling, the forming surface must essentially be rigidly supported by the frame due to the absence of direct introduction of adhesive-sealant between them and the above-mentioned possible flexibility of the connection between them only in a direction parallel to the plane of the forming surface. This leads to the fact that during the manufacturing process of the product and the expansion of the surface and frame caused by the effect of heating, the areas of the forming surface located above the ribs of the frame can be pressed into the molded product and imprinted in it.
Даже некоторое проникновение силиконового герметика встык между формообразующей поверхностью и соответствующим ребром каркаса не устранит указанную проблему, поскольку будет носить случайный и нерегулярный характер. Even some penetration of silicone sealant into the joint between the forming surface and the corresponding frame edge will not eliminate the indicated problem, since it will be random and irregular.
Кроме того, полная герметизация ребер каркаса относительно формообразующей поверхности и сплошное выполнение ребер исключает участие каркаса в обеспечении конвекционного теплообмена между нагретым воздухом печи или автоклава и оснасткой, что приводит к неравномерному распределению тепла и неравномерному распределению температуры, в частности, по формообразующей поверхности оснастки, что в свою очередь негативно сказывается на изготавливаемом изделии.In addition, the complete sealing of the frame ribs relative to the form-generating surface and the continuous execution of the ribs eliminates the participation of the frame in providing convective heat exchange between the heated air of the furnace or autoclave and the tooling, which leads to uneven heat distribution and uneven temperature distribution, in particular, along the form-generating surface of the tooling, which in turn has a negative effect on the manufactured product.
Задача изобретения состоит в решении указанных выше недостатков и в предложении соединения поверхности и каркаса, которое при надежной поддержке формообразующей поверхности опорным каркасом позволяет компенсировать различие в коэффициентах линейного термического расширения указанных каркаса и формообразующей поверхности и исключить/уменьшить возможное негативное воздействие на формуемое изделие со стороны оснастки, в частности, отпечатывание оснастки в теле изделия и/или его неравномерный нагрев. The objective of the invention is to solve the above-mentioned disadvantages and to propose a connection between a surface and a frame, which, with reliable support of the form-generating surface by a supporting frame, makes it possible to compensate for the difference in the coefficients of linear thermal expansion of the said frame and form-generating surface and to eliminate/reduce the possible negative impact on the molded product from the tooling, in particular, imprinting of the tooling in the body of the product and/or its uneven heating.
Указанная задача решается способом соединение опорного каркаса и формообразующей поверхности оснастки для изготовления полимерных композитных изделий, при котором:The specified problem is solved by connecting the supporting frame and the forming surface of the tooling for the production of polymer composite products, in which:
между опорным каркасом (далее также называется, как просто «каркас») и формообразующей поверхностью (далее также называется, как просто «поверхность») размещают дистанционные держатели, задающие расстояние между каркасом и поверхностью,between the supporting frame (hereinafter also referred to as simply “frame”) and the forming surface (hereinafter also referred to as simply “surface”), spacers are placed, which set the distance between the frame and the surface,
создают слой из неотвержденного эластомера между опорным каркасом и формообразующей поверхностью, заполняющий заданное держателями расстояние между опорным каркасом и формообразующей поверхностью,a layer of uncured elastomer is created between the support frame and the forming surface, filling the distance between the support frame and the forming surface specified by the holders,
отверждают упомянутый слой с получением эластичного соединителя, соединяющего опорный каркас и формообразующую поверхность,curing said layer to obtain an elastic connector connecting the supporting frame and the forming surface,
удаляют дистанционные держатели с получением на их месте сквозных проходов между опорным каркасом и формообразующей поверхностью, не заполненных эластичным соединителем. The spacers are removed, leaving in their place through passages between the supporting frame and the forming surface that are not filled with elastic connector.
Изобретение направлено, главным образом, на получение соединения, способного компенсировать/демпфировать различие в обусловленных температурой изменениях размеров каркаса и поверхности и устранить негативное влияние оснастки/условий процесса изготовления на формуемое изделие. Поэтому, конкретный выбор материалов каркаса и поверхности оснастки здесь не имеет первостепенного значения, так что указанные элементы могут быть выполнены из одинакового или разного материала, в частности, из металла, композитного полимерного материала, керамики и т.п. Однако максимальный эффект от изобретения видится в его использовании в оснастке, в которой каркас и поверхность выполнены из одинакового полимерного композитного материала. The invention is primarily aimed at producing a compound capable of compensating/damping the difference in the temperature-induced changes in the dimensions of the frame and surface and eliminating the negative impact of the tooling/conditions of the manufacturing process on the molded product. Therefore, the specific choice of frame and surface materials of the tooling is not of primary importance here, so that the said elements can be made of the same or different materials, in particular, metal, composite polymer material, ceramics, etc. However, the maximum effect of the invention is seen in its use in tooling in which the frame and surface are made of the same polymer composite material.
Каркас предпочтительно представляет собой структуру из соединенных между собой, в частности пересекающихся, профилей, например, в виде плоских (листовых) элементов, в частности, в виде соединенных в паз ребер по аналогии с каркасом из RU 2657913 С1. Использование отдельных профилей, предпочтительно листовых профилей, для формирования каркаса позволяет уменьшать общую площадь эластичного соединителя между каркасом и формообразующей поверхностью (то есть в стыке между ними). Это положительно сказывается на объеме использованного эластомера, восприятии обусловленных температурой изменений размеров оснастки и их компенсации, а также устранении чрезмерного влияния эластичного соединителя на стабильность оснасти. The frame is preferably a structure of interconnected, in particular intersecting, profiles, for example in the form of flat (sheet) elements, in particular in the form of grooved ribs by analogy with the frame of RU 2657913 C1. The use of individual profiles, preferably sheet profiles, to form the frame makes it possible to reduce the total area of the elastic connector between the frame and the forming surface (i.e. at the joint between them). This has a positive effect on the volume of the elastomer used, the perception of temperature-induced changes in the dimensions of the tooling and their compensation, as well as the elimination of the excessive influence of the elastic connector on the stability of the tooling.
Формообразующая поверхность может представлять собой плоскую или изогнутую плиту. Однако, возможны и другие известные специалисту или специально разработанные варианты выполнения формообразующей поверхности. The form-generating surface may be a flat or curved plate. However, other variants of the form-generating surface known to a specialist or specially developed ones are also possible.
Упомянутый «эластомер» представляет собой эластичный материал на основе природного или синтетического каучука. Эластомер наносится в неотвержденном (вязком или пастообразном) виде и после отверждения переходит в резиноподобное/эластичное состояние.The "elastomer" in question is an elastic material based on natural or synthetic rubber. The elastomer is applied in an uncured (viscous or paste-like) form and after curing, it changes into a rubber-like/elastic state.
Примерами эластомеров являются, в частности, различные резины или силиконы. Хорошо проявили себя в качестве эластомеров, например, кремнийорганические одно-, двух- или многокомпонентные компаунды, в частности, используемые в качестве силиконовых клеев-герметиков, в частности, компаунды типа ВИКСИНТ, ПЕНТАЭЛАСТ, ЭЛАСТОСИЛ и пр.Examples of elastomers are, in particular, various rubbers or silicones. For example, organosilicon one-, two- or multi-component compounds have proven themselves as elastomers, in particular, those used as silicone adhesives and sealants, in particular, compounds such as VIKSINT, PENTAELAST, ELASTOSIL, etc.
Эластомеры должны образовывать адгезионную связь (сами и/или посредством промоутеров адгезии) с каркасом и поверхностью. Соответственно, указанные эластомеры могут выбираться в зависимости от материала используемых каркаса и поверхности, а также в зависимости от способа формования изделия и условий его проведения. С учетом изложенных сведений специалист сможет выбрать подходящий эластомер для реализации в изобретении. Elastomers must form an adhesive bond (themselves and/or via adhesion promoters) with the frame and the surface. Accordingly, the said elastomers can be selected depending on the material of the frame and surface used, as well as depending on the method of molding the product and the conditions of its implementation. Taking into account the above information, a specialist will be able to select a suitable elastomer for implementation in the invention.
Как отмечено выше, эластомер после отверждения находится в резиноподобном/эластичном состоянии, что конкретно в изобретении проявляется в получении эластичного соединителя, который (ввиду адгезии) обеспечивает соединение каркаса и поверхности. As noted above, the elastomer after curing is in a rubber-like/elastic state, which specifically in the invention is manifested in the production of an elastic connector, which (due to adhesion) ensures the connection of the frame and the surface.
«Эластичность» (или упругость) здесь понимается как способность материала (тела) к обратимой деформации сжатия-растяжения под действием нагрузки, результатом чего является укорачивание-удлинение материала (тела), и рассматривается как свойство противоположное свойству пластиков (пластмасс), которые являются пластичными и не обладают значимой способностью к обратимому удлинению-укорачиванию.“Elasticity” (or resilience) is understood here as the ability of a material (body) to reversible compression-tension deformation under the action of a load, the result of which is the shortening-elongation of the material (body), and is considered as a property opposite to the property of plastics (plastics), which are plastic and do not have a significant ability for reversible elongation-shortening.
Расположение слоя из эластомера между каркасом и поверхностью и его заданная дистанционными держателями толщина гарантированно обеспечивают получение эластичного соединения необходимой толщины для компенсации разницы в изменении размеров каркаса и поверхности, неизбежно возникающей, в частности при нагреве в печи или автоклаве. The placement of the elastomer layer between the frame and the surface and its thickness specified by the spacers guarantees the receipt of an elastic connection of the required thickness to compensate for the difference in the change in the dimensions of the frame and the surface, which inevitably occurs, in particular, when heated in an oven or autoclave.
При этом сам слой, находясь между каркасом (образующими его профилями) и поверхностью, имеет достаточную площадь, чтобы несмотря на свою эластичность в целом обеспечить достаточную надежную и стабильную поддержку формообразующей поверхности.At the same time, the layer itself, located between the frame (the profiles that form it) and the surface, has a sufficient area to ensure, despite its elasticity, sufficiently reliable and stable support for the form-forming surface.
Кроме того, заданное расстояние между каркасом и поверхностью и его заполнение слоем эластомера, формирующим эластичный соединитель, позволяет исключить жесткое взаимодействие между каркасом и поверхностью или изменение их размеров, приводящее(ие) к отпечатыванию участков формообразующей поверхности в теле формуемого изделия. In addition, the specified distance between the frame and the surface and its filling with a layer of elastomer, forming an elastic connector, makes it possible to eliminate rigid interaction between the frame and the surface or a change in their dimensions, leading to the imprinting of areas of the form-forming surface in the body of the molded product.
Величина задаваемого расстояния между каркасом и поверхностью зависит от свойств используемого эластомера и от геометрии каркаса и/или поверхности. Предпочтительно, это расстояние в готовой оснастке должно составлять не менее 2 мм, особенно предпочтительно, от 2 до 10 мм. При меньшей величине расстояния может получаться слишком незначительный развязывающий эффект от эластичного соединителя, а при больше величине может теряться стабильность его поддерживающей функции. The value of the specified distance between the frame and the surface depends on the properties of the elastomer used and on the geometry of the frame and/or surface. Preferably, this distance in the finished tooling should be at least 2 mm, especially preferably from 2 to 10 mm. With a smaller value of the distance, too little decoupling effect from the elastic connector may be obtained, and with a larger value, the stability of its supporting function may be lost.
Использование дистанционных держателей позволяет обеспечить равномерность толщины слоя используемого эластомера и тем самым получаемого эластичного соединителя. Однако, в некоторых случаях могут использоваться дистанционные держатели для обеспечения разной толщины по ходу эластичного соединителя, чтобы лучше компенсировать тепловые различия у оснасток определенной геометрии. The use of spacers allows for uniformity of the thickness of the elastomer layer used and thus the resulting elastic connector. However, in some cases spacers can be used to provide different thicknesses along the elastic connector to better compensate for thermal differences in certain geometry tools.
После получения соединения (формирования эластичного соединителя) между каркасом и формообразующей поверхностью дистанционные держатели удаляются, поскольку в противном случае получаемое соединение было бы жестким и соединитель не мог бы проявить свои эластичные свойства. After obtaining a connection (formation of an elastic connector) between the frame and the forming surface, the spacers are removed, since otherwise the resulting connection would be rigid and the connector would not be able to exhibit its elastic properties.
В случае необходимости транспортировки изготовленной оснастки до места ее использования указанные дистанционные держатели могут использоваться для обеспечения сохранности эластичного соединения при транспортировке и удаляться при достижении места использования оснастки. If it is necessary to transport the manufactured equipment to the place of its use, the specified remote holders can be used to ensure the safety of the elastic connection during transportation and removed upon reaching the place of use of the equipment.
Удаление дистанционных держателей приводит к появлению сквозных проходов между каркасом и поверхностью в местах, где эти дистанционные держатели ранее находились. Эти сквозные проходы между каркасом и поверхностью ограничены эластичным соединителем, причем это ограничение возможно с одной стороны (краевой проход) или с двух сторон (по сути внутренний проход в соединителе). Removal of the spacers results in the appearance of through passages between the frame and the surface in places where these spacers were previously located. These through passages between the frame and the surface are limited by an elastic connector, and this limitation is possible on one side (edge passage) or on both sides (essentially an internal passage in the connector).
Указанные сквозные проходы являются промежутками, в которые может вдавливаться материал эластичного соединителя при нагрузке/нагреве (и, соответственно, изменении размеров) оснастки в процессе формования изделия на оснастке, что улучшает компенсацию изменения размеров каркаса и поверхности и уменьшает вероятность локального повышения жесткости соединителя, увеличивающего риск отпечатывания оснастки в поверхности формуемого изделия.The specified through passages are gaps into which the material of the elastic connector can be pressed during loading/heating (and, accordingly, changing the dimensions) of the tooling during the process of molding the product on the tooling, which improves the compensation of changes in the dimensions of the frame and surface and reduces the likelihood of a local increase in the rigidity of the connector, which increases the risk of imprinting the tooling on the surface of the molded product.
Указанные сквозные проходы в готовой оснастке обеспечивают улучшение циркуляции нагретого воздуха под формообразующей поверхностью и тем самым улучшают конвекционный теплообмен при нахождении оснастки в печи или в автоклаве, что положительно сказывается на равномерности распределения температуры в оснастке при изготовлении изделий.The specified through passages in the finished tooling provide improved circulation of heated air under the forming surface and thereby improve convective heat exchange when the tooling is in an oven or in an autoclave, which has a positive effect on the uniformity of temperature distribution in the tooling during the manufacture of products.
При необходимости сквозные проходы, соответственно, образующие их области могут быть дополнительно заполнены (сразу или впоследствии) эластомером, например, эластомером с большей или меньшей эластичностью, чем у эластичного соединителя. Разумеется, что указанное заполнение сквозных проходов предполагает, как заполнение всех имеющихся проходов, так и только некоторых из них. If necessary, the through passages, respectively, the areas forming them, can be additionally filled (immediately or subsequently) with an elastomer, for example, an elastomer with greater or lesser elasticity than that of the elastic connector. Of course, the said filling of the through passages assumes both filling all the existing passages and only some of them.
Таким образом, использование дистанционных держателей позволяет гарантированно получить необходимое количество материала непосредственно между каркасом и поверхностью для получения эластичного соединителя, обеспечивающего достаточную поддерживающую функцию для поверхности, улучшающего тепловую развязку между каркасом и поверхностью с обеспечением улучшенной компенсации разности в их коэффициентах линейного термического расширения, и исключающего отпечатывания участков оснастки в поверхности изготавливаемого изделия. Кроме того, дистанционные держатели используются в качестве средств для сохранности эластичного соединителя при транспортировке изготовленной оснастки и для формирования проходов в оснастке, улучшающих конвекционный теплообмен. Thus, the use of spacers allows to obtain the required amount of material directly between the frame and the surface to obtain an elastic connector, providing a sufficient supporting function for the surface, improving the thermal decoupling between the frame and the surface with improved compensation of the difference in their coefficients of linear thermal expansion, and eliminating the imprinting of tooling sections in the surface of the manufactured product. In addition, spacers are used as means for preserving the elastic connector during transportation of the manufactured tooling and for forming passages in the tooling, improving convection heat exchange.
В качестве самостоятельного, представляющего интерес варианта осуществления соответствующего изобретению способа является то, что и используемые в нем для задания расстояния между каркасом и формообразующей поверхностью дистанционные держатели выполняют из эластомерного материала. Вследствие такого выполнения дистанционные держатели являются эластичными и могут использоваться по тому же назначению, что и формируемый между ними в промежутке между каркасом и поверхность эластичный соединитель. Соответственно, такие дистанционные держатели могут оставляться между каркасом и поверхностью, так что в дополнении к описанным выше преимуществам, связанным с эластомерным ограничителем, данный вариант позволяет упростить изготовление оснастки и избежать дополнительных производственных этапов.As an independent interesting embodiment of the method according to the invention, the distance holders used in it to set the distance between the frame and the forming surface are also made of an elastomer material. Due to this design, the distance holders are elastic and can be used for the same purpose as the elastic connector formed between them in the space between the frame and the surface. Accordingly, such distance holders can be left between the frame and the surface, so that in addition to the above-described advantages associated with the elastomer limiter, this variant allows for simplifying the manufacture of the tooling and avoiding additional production stages.
Указанные неизвлекаемые дистанционные держатели могут быть предпочтительным образом изготовлены из того же эластомерного материала, что и эластомерный соединитель. Однако, также возможно изготовление неизвлекаемых дистанционных держателей из другого эластомерного материала, чем материал эластичного соединителя, что может быть мероприятием по дополнительному влиянию на заданный характер взаимодействия между каркасом и формообразующей поверхностью. The said non-removable spacers can be preferably made of the same elastomer material as the elastomer connector. However, it is also possible to manufacture non-removable spacers from another elastomer material than the material of the elastic connector, which can be a measure for additionally influencing the specified nature of the interaction between the frame and the forming surface.
Неизвлекаемые дистанционные держатели могут соединятся с каркасом и/или поверхностью, например, соответствующим адгезивным составом, или использоваться без дополнительной предварительной фиксации и удерживаться только за счет формирования связи с эластомерным соединителем в процессе его отверждения. Non-removable spacers can be bonded to the framework and/or surface, for example, with a suitable adhesive composition, or used without additional pre-fixation and retained only by forming a bond with the elastomeric connector during its curing process.
Также возможно комбинированное использование извлекаемых и неизвлекаемых дистанционных держателей. It is also possible to use a combination of removable and non-removable spacers.
Заявленное изобретение решает поставленную задачу также созданием оснастки для изготовления полимерных композитных изделий, которая включает в себя опорный каркас и формообразующую поверхность, которые соединены друг с другом расположенным между ними в виде слоя эластичным соединителем, толщина которого определяет расстояние между каркасом и поверхностью, причем между каркасом и поверхностью имеются области, которые свободны от эластичного соединителя. The claimed invention also solves the stated problem by creating equipment for manufacturing polymer composite products, which includes a supporting frame and a form-forming surface, which are connected to each other by an elastic connector located between them in the form of a layer, the thickness of which determines the distance between the frame and the surface, and between the frame and the surface there are areas that are free of the elastic connector.
Свободные от эластичного соединителя области могут представлять собой сквозные проходы или могут быть заполнены дополнительным эластомерным материалом, например, сходным/идентичным с эластомером/материалом эластичного соединителя или отличающимся от него, например, по эластичности. Указанное заполнение эластомерным материалом может быть осуществлено за счет использования предварительно устанавливаемых и неизвлекаемых дистанционных держателей и/или за счет последующего заполнения сквозных проходов, полученных после извлечения удаляемых дистанционных держателей. Опорный каркас может состоять из соединенных друг с другом профилей, предпочтительно, листовых профилей.The areas free of the elastic connector may be through passages or may be filled with additional elastomer material, for example similar/identical to the elastomer/material of the elastic connector or different from it, for example in elasticity. Said filling with elastomer material may be carried out by using pre-installed and non-removable spacers and/or by subsequent filling of the through passages obtained after removal of the removable spacers. The supporting frame may consist of profiles connected to each other, preferably sheet profiles.
Преимущества данной оснастки и получаемые при ее использовании технические результаты аналогичны таковым у рассмотренного выше соответствующего изобретению способа.The advantages of this equipment and the technical results obtained from its use are similar to those of the method corresponding to the invention discussed above.
Далее, изобретение поясняется на примере его осуществления со ссылками на чертежи, на которых показано:Further, the invention is explained using an example of its implementation with references to the drawings, which show:
фиг.1 - вид снизу и в перспективе соответствующей изобретению оснастки в собранном виде;Fig. 1 - a bottom view and a perspective view of the equipment according to the invention in assembled form;
фиг.2 - вид снизу соответствующей изобретению оснастки;Fig. 2 - bottom view of the equipment according to the invention;
фиг.3 - место соединения опорного каркаса и формообразующей поверхности соответствующей изобретению оснастки на виде в разрезе по линии Б-Б на фиг.2;Fig. 3 - the place of connection of the supporting frame and the form-generating surface of the equipment according to the invention in a sectional view along line B-B in Fig. 2;
фиг.4 - место соединения опорного каркаса и формообразующей поверхности соответствующей изобретению оснастки на виде в разрезе по линии В-В на фиг.2.Fig. 4 - the place of connection of the supporting frame and the form-generating surface of the equipment according to the invention in a sectional view along line B-B in Fig. 2.
На фиг.1 и 2 представлена соответствующая изобретению оснастка для изготовления полимерных композитных изделий в собранном виде. Оснастка включает в себя опорный каркас 1 и формообразующую поверхность 2. Каркас 1 и поверхность 2 в данном случае выполнены из сходных композитных полимерных материалов, причем каркас 1 состоит из отдельных листовых профилей, соединенных между собой в паз и/или соединительными элементами. Под «листовым профилем» понимается профиль, который представляет собой лист (или пластину/плиту), который имеет толщину значительно меньшую, чем его ширина и длина. Fig. 1 and 2 show the tooling according to the invention for manufacturing polymer composite articles in assembled form. The tooling includes a supporting frame 1 and a forming surface 2. Frame 1 and surface 2 in this case are made of similar composite polymer materials, wherein frame 1 consists of separate sheet profiles connected to each other in a groove and/or by connecting elements. By "sheet profile" is meant a profile that is a sheet (or plate/plate), which has a thickness significantly smaller than its width and length.
Каркас 1 и поверхность 2 соединены/склеены между собой эластичным соединителем 3, который расположен в виде слоя между каркасом 1 (здесь между определяющей толщину листа стороной его листовых профилей) и поверхностью 2, что наглядно представлено на фиг.3 и 4. Как можно понять, площадь слоя эластичного соединителя определяется, главным образом, площадью сторон листовых профилей каркаса, которые обращены к формообразующей поверхности и определяют толщину листового профиля. Указанный эластичный соединитель 3 (образованный им слой) изготовлен из эластомера, в частности, из силиконового герметика/компаунда типа ВИКСИНТ. The frame 1 and the surface 2 are connected/glued together by an elastic connector 3, which is located in the form of a layer between the frame 1 (here between the side of its sheet profiles that determines the thickness of the sheet) and the surface 2, which is clearly shown in Figs. 3 and 4. As can be understood, the area of the layer of the elastic connector is determined mainly by the area of the sides of the sheet profiles of the frame that face the form-forming surface and determine the thickness of the sheet profile. The said elastic connector 3 (the layer formed by it) is made of an elastomer, in particular, of a silicone sealant/compound of the VIKSINT type.
Эластичный соединитель 3 имеет толщину минимум 2 мм, чтобы обеспечить необходимую компенсацию разницы в обусловленном изменением температуры изменении размеров каркаса 1 и поверхности 2 оснастки в ходе формования/изготовления изделий, например, в автоклаве. Предпочтительно, толщина составляет от 2 до 10 мм. The elastic connector 3 has a thickness of at least 2 mm in order to ensure the necessary compensation for the difference in the temperature-induced change in the dimensions of the frame 1 and the surface 2 of the tool during the molding/manufacturing of the articles, for example, in an autoclave. Preferably, the thickness is from 2 to 10 mm.
Таким образом, эластичный соединитель 3 обеспечивает гарантированное расстояние между каркасом 1 и поверхностью 2, которое даже при их температурном расширении не позволит получение жесткого места их соединения, которое могло бы привести к выступанию поверхности 2 в этом месте относительно остальной ее части в направлении изготавливаемого изделия и созданию нежелательного отпечатка в поверхности изделия. Thus, the elastic connector 3 ensures a guaranteed distance between the frame 1 and the surface 2, which, even with their thermal expansion, will not allow the formation of a rigid place of their connection, which could lead to the protrusion of the surface 2 in this place relative to the rest of its part in the direction of the manufactured product and the creation of an undesirable imprint on the surface of the product.
На фиг.4 также видны сквозные проходы 4 или промежутки между каркасом 1 и поверхностью 2, которые обеспечивают возможность циркуляции воздуха под поверхностью 2 для улучшение конвективного теплообмена. Это оказывает положительный эффект на равномерность нагрева поверхности 2 и тем самым на качество получаемого изделия (не показано), располагаемого на рабочей стороне поверхности 2. Fig. 4 also shows through passages 4 or gaps between the frame 1 and the surface 2, which provide the possibility of air circulation under the surface 2 to improve convective heat exchange. This has a positive effect on the uniformity of heating of the surface 2 and thus on the quality of the resulting product (not shown), located on the working side of the surface 2.
Указанные сквозные проходы 4 в данном случае ограничены с двух сторон материалом эластичного соединителя 3. Сквозной проход 4 также может быть сформирован на краю эластичного соединителя 3 (эта ситуация не показана), так что он ограничен только с одной стороны эластичным соединителем 3, а с другой стороны открыт. The indicated through passages 4 in this case are limited on both sides by the material of the elastic connector 3. The through passage 4 can also be formed on the edge of the elastic connector 3 (this situation is not shown), so that it is limited only on one side by the elastic connector 3, and is open on the other side.
При необходимости указанные сквозные проходы (все или только некоторые из них) могут быть заполнены эластомером, например, таким же из которого образован эластичный соединитель или отличающимся от него, например, по эластичности. If necessary, the said through passages (all or only some of them) can be filled with an elastomer, for example, the same as that from which the elastic connector is formed or different from it, for example, in elasticity.
В альтернативном варианте выполнения (не показан), от формирования сквозных проходов и их последующего заполнения материалом можно отказаться за счет использования дистанционных держателей из эластомерного материала, которые устанавливаются перед формированием эластичного соединителя, обеспечивают нужный размер этого соединителя и используются в качестве неизвлекаемых компонентов, которые совместно с эластомерным соединителем обеспечивают нужный уровень податливости и взаимодействия между каркасом и формоообразующей поверхностью. In an alternative embodiment (not shown), the formation of through passages and their subsequent filling with material can be dispensed with by using spacers made of elastomeric material, which are installed before the formation of the elastic connector, provide the required size of this connector and are used as non-removable components, which, together with the elastomeric connector, provide the required level of compliance and interaction between the frame and the forming surface.
Указанная оснастка создается следующим образом. The specified equipment is created as follows.
На готовом каркасе 1 и/или на готовой формообразующей поверхности 2 размещают дистанционные держатели. После этого, по меньшей мере, между указанными держателями наносят неотвержденный эластомер, в данном случае, компаунд типа ВИКСИНТ. Количество эластомера должно быть достаточно, чтобы при наложении каркаса 1 или поверхности 2 один на другой эластомер полностью заполнил задаваемое держателями расстояние/промежуток между каркасом 1 и поверхностью 2 и тем самым образовал слой. On the finished frame 1 and/or on the finished form-forming surface 2, spacer holders are placed. After this, at least between said holders, uncured elastomer is applied, in this case, a compound of the VIKSINT type. The amount of elastomer should be sufficient so that when the frame 1 or surface 2 are applied one on top of the other, the elastomer completely fills the distance/gap between the frame 1 and the surface 2 specified by the holders and thereby forms a layer.
Толщина слоя и тем самым будущего расстояния между каркасом 1 и поверхностью 2 в готовой оснастке определяется предварительно за счет соответствующего выбора дистанционных держателей (их формы, размера и частоты размещения). Дистанционные держатели позволяют обеспечить равномерный слой эластомера и/или его заданный характер изменения. Все это определяется геометрией используемых элементов оснастки, их материалом, условиями дальнейшей эксплуатации и т.п. The thickness of the layer and thus the future distance between the frame 1 and the surface 2 in the finished tooling is determined in advance by the appropriate choice of distance holders (their shape, size and frequency of placement). Distance holders allow for a uniform layer of elastomer and/or its specified nature of change. All this is determined by the geometry of the tooling elements used, their material, conditions of further operation, etc.
Альтернативно изложенному выше способу введения эластомера, может быть предусмотрено вначале наложение друг на друга каркаса и поверхности и лишь после этого заполнение эластомером образованного между ними расстояния, заданного дистанционными держателями.As an alternative to the method of introducing the elastomer described above, it may be necessary to first superimpose the frame and the surface on top of each other and only then fill the space formed between them with elastomer, determined by the spacer holders.
При любом способе введения эластомера между каркасом и поверхностью создается слой эластомера с толщиной, определяемой дистанционными держателями. With any method of introducing the elastomer, a layer of elastomer is created between the frame and the surface with a thickness determined by the spacers.
После этого осуществляют отверждение эластомера, которое может происходить за счет приложения температуры и/или за счет взаимодействия эластомера с влагой из воздуха. Возможны и другие варианты отверждения. After this, the elastomer is cured, which can occur by applying temperature and/or by the interaction of the elastomer with moisture from the air. Other curing options are also possible.
После отверждения из эластомера получается заданной толщины эластичный соединитель 3, который за счет адгезии соединен с каркасом 1 и поверхностью 2. After curing, the elastomer produces an elastic connector 3 of a given thickness, which is connected to the frame 1 and surface 2 by adhesion.
После этого, удаляют дистанционные держатели, в результате чего в местах их бывшего размещения между каркасом 1 и поверхностью 2 образуются сквозные проходы 4, которые ограничены с двух сторон эластичным соединителем 3. Это видно на фиг.4.After this, the spacer holders are removed, as a result of which, in the places of their former placement, through passages 4 are formed between the frame 1 and the surface 2, which are limited on both sides by an elastic connector 3. This can be seen in Fig. 4.
В случае использования дистанционных держателей из эластомерного материала они могут не удаляться, а оставаться между каркасом 1 и поверхностью 2 и работать вместе с образованным эластомерным соединителем 3. In the case of using spacers made of elastomeric material, they may not be removed but remain between the frame 1 and the surface 2 and work together with the formed elastomeric connector 3.
В процессе изготовления изделия на оснастке происходит изменение температуры (увеличение/уменьшение), что вызывает расширение/сжатие каркаса 1 и поверхности 2. Различие в обусловленных изменениями температуры изменениях размеров каркаса и поверхности компенсируется за счет эластичности соединителя 3, который при этом за счет обеспечиваемого им расстояния между каркасом и поверхностью и возможности изменения этого расстояния в процессе изготовления изделия позволяет исключить отпечатывание участков поверхности 2 в теле формуемого изделия. During the manufacturing process of the product, the temperature on the tooling changes (increase/decrease), which causes the expansion/contraction of the frame 1 and the surface 2. The difference in the changes in the dimensions of the frame and the surface caused by the temperature changes is compensated for by the elasticity of the connector 3, which, due to the distance it provides between the frame and the surface and the possibility of changing this distance during the manufacturing process of the product, makes it possible to eliminate the imprinting of areas of the surface 2 in the body of the molded product.
Имеющиеся в оснастке сквозные проходы 4 позволяют улучшить условия конвекционного теплообмена для более равномерного нагрева поверхности 2 и тем самым также уменьшить вероятность локального перегрева и увеличения размера поверхности и/или каркаса, что в итоге положительно сказывается на возможности компенсации изменений размеров компонентов оснастки и на возможности предотвращения отпечатывания оснастки в поверхности формуемого изделия. Кроме того, сквозные проходы 4 могут быть использованы для временного приема части материала эластичного соединителя 3, который выдавливается в них за счет расширения оснастки и/или своего расширения при изготовлении изделия. Это является дополнительным положительным влиянием на способность соединителя по компенсации тепловых изменений каркаса/поверхности при одновременном уменьшении внутренних напряжений в эластичном соединителе. Это, в свою очередь, обеспечивает еще больше снижение вероятности появления жестких мест в соединении между каркасом и поверхности, которые могли бы привести к получению нежелательного отпечатка в поверхности формуемого изделия. Величина проходов также может определяться заранее за счет размещения дистанционных держателей с соответствующим размерами. The through passages 4 available in the tooling improve the conditions of convective heat exchange for more uniform heating of the surface 2 and thereby also reduce the probability of local overheating and an increase in the size of the surface and/or frame, which ultimately has a positive effect on the possibility of compensating for changes in the sizes of the tooling components and on the possibility of preventing imprinting of the tooling in the surface of the molded article. In addition, the through passages 4 can be used for the temporary reception of a part of the material of the elastic connector 3, which is squeezed out into them due to the expansion of the tooling and/or its own expansion during the manufacture of the article. This is an additional positive effect on the ability of the connector to compensate for thermal changes in the frame/surface while simultaneously reducing the internal stresses in the elastic connector. This, in turn, provides an even further reduction in the probability of the appearance of hard spots in the connection between the frame and the surface, which could lead to an undesirable imprint in the surface of the molded article. The size of the passages can also be determined in advance by placing spacers with the appropriate dimensions.
Claims (25)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2836127C1 true RU2836127C1 (en) | 2025-03-11 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009025226A1 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Seiei Co., Ltd. | Forming mold, and molding method |
| RU126283U1 (en) * | 2012-10-23 | 2013-03-27 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | EQUIPMENT FOR FORMING ARTICLES FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS |
| RU2576303C1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Воронежское Акционерное Самолетостроительное Общество" (Оао "Васо") | Tooling for molding with polymer composite materials and method of manufacture |
| RU2657913C1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-06-18 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Composite forming tool and its manufacturing method |
| RU230267U1 (en) * | 2024-09-03 | 2024-11-25 | Акционерное Общество "Институт Новых Углеродных Материалов И Технологий" | TOOLS FOR MANUFACTURING POLYMER COMPOSITE PRODUCTS |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009025226A1 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Seiei Co., Ltd. | Forming mold, and molding method |
| RU126283U1 (en) * | 2012-10-23 | 2013-03-27 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | EQUIPMENT FOR FORMING ARTICLES FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS |
| RU2576303C1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Воронежское Акционерное Самолетостроительное Общество" (Оао "Васо") | Tooling for molding with polymer composite materials and method of manufacture |
| RU2657913C1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-06-18 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Composite forming tool and its manufacturing method |
| RU230267U1 (en) * | 2024-09-03 | 2024-11-25 | Акционерное Общество "Институт Новых Углеродных Материалов И Технологий" | TOOLS FOR MANUFACTURING POLYMER COMPOSITE PRODUCTS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2616939C2 (en) | Plastic deformation of profiled structural element made from composite plastic semi-finished product | |
| US20210385011A1 (en) | Gasket with a pliable resilient body with a perimeter having characteristics different than the body | |
| US20070261244A1 (en) | Leveling Method for Embedding Heat Pipe in Heat-Conducting Seat | |
| US3402520A (en) | Panel with foamed-in-place core | |
| RU2836127C1 (en) | Method of connecting support frame and forming surface of tooling (versions) and such tooling | |
| RU232620U1 (en) | TOOLS FOR MANUFACTURING POLYMER COMPOSITE PRODUCTS | |
| JP2021528344A (en) | Manufacturing method of double vacuum glass and double vacuum glass manufactured by it | |
| CN107379676A (en) | A kind of decoration panel and its process equipment | |
| RU2399491C2 (en) | Method for manufacturing panel with stiffening ribs of polymer composite materials | |
| US20180009137A1 (en) | Method for applying a seal to a plate | |
| US20120040042A1 (en) | Composite Mold with Expandable Boot | |
| JPH11257398A (en) | Manufacture of rubber supporting body | |
| JP7542490B2 (en) | Apparatus and method for manufacturing metal-resin composites | |
| JPH0517211Y2 (en) | ||
| RU2836125C1 (en) | Tooling for making polymer composite articles | |
| JP2897955B1 (en) | Tile unit manufacturing method and tile unit manufacturing cradle | |
| CN110167736A (en) | Device and method for injection molding encapsulation | |
| CN114683589A (en) | Composite material plate injection molding die tool and molding method thereof | |
| JP2669751B2 (en) | Heat-insulating profile and its manufacturing method | |
| CN207105786U (en) | A kind of decoration panel and its process equipment | |
| WO2019159926A1 (en) | Method for producing composite material, fiber base material, and shaping mold for fiber base material | |
| KR101242303B1 (en) | Method for manufacturing a composite tile consisting of natural stone material and ceramic material | |
| SK279596B6 (en) | Manufacture of bonded material, apparatus for processing thereof and a bonded friction element | |
| RU231397U1 (en) | TOOLS FOR MANUFACTURING POLYMER COMPOSITE PRODUCTS | |
| JP6664094B2 (en) | Manufacturing method of molded products |