SU1745733A1 - Method of manufacturing products - Google Patents
Method of manufacturing products Download PDFInfo
- Publication number
- SU1745733A1 SU1745733A1 SU904891006A SU4891006A SU1745733A1 SU 1745733 A1 SU1745733 A1 SU 1745733A1 SU 904891006 A SU904891006 A SU 904891006A SU 4891006 A SU4891006 A SU 4891006A SU 1745733 A1 SU1745733 A1 SU 1745733A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- polymer
- thermoplastic
- powder
- products
- product
- Prior art date
Links
Abstract
Использование, изготовление металло- полимерных изделий путем формовани преимущественно зубчатых передач пониженной виброактивности с сокращением энергозатрат при повышении физико-механических свойств издели . Сущность изобретени : технологи изготовлени упом нутых изделий включает формование полимерной части из порошка термопласта при воздействии на него ультразвуковых колебаний с амплитудой от 10 до 60 мкм до достижени температуры плавлени термопласта не более, чем на 10 К, с объемным деформированием полимерной части в процессе охлаждени . 2 з.п ф-лы, 5 ил , 4 таблThe use of, manufacturing metal-polymer products by molding predominantly gears of reduced vibroactivity with a reduction in energy consumption with an increase in the physicomechanical properties of the product. SUMMARY OF THE INVENTION: Manufacturing techniques for said products include molding a polymer part from thermoplastic powder when exposed to ultrasonic vibrations with an amplitude of 10 to 60 µm until the melting temperature of the thermoplastic is reached more than 10 K, with volumetric deformation of the polymer part during the cooling process. 2 Cp f-crystals, 5 silt, 4 tabl
Description
Изобретение относитс к переработке пластмасс дл последующего получени ме- таллополимерных изделий, таких как шестерни с пониженной виброактивностью в высоконагруженных передачах, например в токарных станках.The invention relates to the processing of plastics for the subsequent production of metal-polymer products, such as gears with reduced vibroactivity in heavily loaded gears, for example, in lathes.
Известен способ изготовлени подобных изделий, в частности зубчатых колес, при котором зазор между металлической ступицей и ободом заполн етс расплавленным полимером. По этому способу примен ют гранулированный полимерный материал, который предварительно расплавл ют посредством внешнего подвода тепла, а затем заливают в промежуток между металлическими част ми издели .A known method of manufacturing such articles, in particular gears, in which the gap between the metal hub and the rim is filled with molten polymer. In this method, a granular polymeric material is used, which is pre-melted by means of external heat supply, and then poured into the gap between the metal parts of the product.
Однако изготовление изделий по данному способу сопр жено со значительным расходом энергии, а также с необходимостью дополнительной обработки полимерной части издели . Кроме того, изготовленные подобным образомHowever, the manufacture of products in this method is associated with significant energy consumption, as well as the need for additional processing of the polymer part of the product. Also manufactured in a similar way.
зубчатые колеса не могут обеспечить передачу значительных крут щих моментов, что делает невозможным их применение в силовых передачахgears cannot transmit significant torques, making them impossible to use in power transmissions
Некоторые из указанных недостатков могут быть устранены путем изменени структуры полимерной части- изделий. В этом способе получени изделий из поли- олефинов предусмотрено воздействие на порошкообразный полимер ультразвуковыми колебани ми с частотой в диапазонеТSome of these drawbacks can be eliminated by changing the structure of the polymer part of the products. In this method of producing products from polyolefins, impact on the polymer powder is provided by ultrasonic vibrations with a frequency in the range T
25 кГц, что позвол ет получить монолитизированную заготовку с ориентированной структурой. Монолитизаци при данной технологии позвол ет получить издели с улучшенными показател ми по передаче крут щего момента.25 kHz, which makes it possible to obtain a monolithized billet with an oriented structure. Monolitization with this technology makes it possible to obtain products with improved rates of torque transmission.
Однако в известном способе неизбежны повышенные энергозатраты на изготовление металлополимерных изделий, поскольку по нему предусмотрено вначале получение отформованной заготовки (пол2However, in the known method, increased energy consumption for the manufacture of metal-polymer products is unavoidable, since it is provided for at the outset to obtain the molded billet (floor 2
СЛ -Ч СО 00SL -CH CO 00
имерной части издели ), а затем получение издели путем деформировани вторично нагретой заготовки, при этом частично сохран етс ориентаци молекул, полученна в результате монолитмзации полимера. Таким образом, известна технологи также несвободна от таких недостатков, как повышенные энергозатраты и недостаточные прочностные свойства готовых металлопо- лимерных изделий.measuring the part of the product), and then obtaining the product by deforming the reheated billet, while partially retaining the orientation of the molecules resulting from the monolithmization of the polymer. Thus, the known technology is also not free from such disadvantages as increased energy consumption and insufficient strength properties of the finished metal products.
Целью изобретени вл етс повышение физико-механических свойств ме- таллополимерных изделий, например высоконагруженных шестерен с одновременным снижением энергозатрат.The aim of the invention is to improve the physicomechanical properties of metal-polymer products, such as heavily loaded gears, while reducing energy costs.
На фиг. 1 схематично изображен начальный этап формовани металлополимерной шестерни с подведенным кольцевым волноводом; на фиг.2 - готовое изделие с рко выраженной радиальной ориентацией макромолекул; на фиг.З и 4 - начальный этап формовани издели (шестерни) с несущей осью и полученное готовое изделие соответственно; на фиг.5 - диаграмма процесса получени издели .FIG. Figure 1 shows schematically the initial stage of forming a metal-polymer gear with an annular waveguide supplied; figure 2 - the finished product with a pronounced radial orientation of the macromolecules; FIGS. 3 and 4 show the initial stage of forming the product (gear) with the bearing axis and the resulting finished product, respectively; Fig. 5 is a diagram of the process of obtaining the product.
Предлагаемый способ осуществл ют при помощи следующего приспособлени .The proposed method is carried out using the following device.
Элементы 1 и 2, из которых состоит металлическа часть издели - в данном случае это зубчатый венец 1 и ступица 2 шестерни - фиксируютс на основании 3, Сверху на элемент 1 устанавливаетс накладка 4, а на элементе - втулка 5. Собранные таким образом в комплект детали закрепл ют на рабочем столе 6 и фиксируют друг относительно друга в осевом направлении . Затем в кольцевой промежуток между накладкой 4 и втулкой 5, а также между венцом 1 и ступицей 2 засыпают порошок 7 исходного полимера (это может быть капро- лон, полипропилен, поропласт и т.д.). После засыпки порошок 7 уплотн ют, дл чего мо- жег быть использован волновод 8, а затем включают генератор (например, УЗДН-1 142) и подвергают порошок ультразвуковому воздействию, врем которого определ етс исход из достижени полимерной массой температуры, превышающей температуру плавлени последней на 10 К.Elements 1 and 2, of which the metal part of the product consists — in this case, the gear rim 1 and the hub 2 gears — are fixed on the base 3, on top of element 1 there is an overlay 4, and on the element is a sleeve 5. Assembled in this way fixed on the work table 6 and fixed relative to each other in the axial direction. Then, powder 7 of the initial polymer (this could be caprolon, polypropylene, foam plastic, etc.) is poured into the annular gap between the patch 4 and the sleeve 5, as well as between the rim 1 and the hub 2. After backfilling, powder 7 is compacted, for which waveguide 8 can be used, and then a generator is switched on (for example, UZDN-1-142) and the powder is subjected to ultrasonic effect, the time of which is determined by the polymer mass reaching a temperature higher than the melting point of the latter. by 10 K.
Аналогичным образом могут быть изготовлены и другие типы металлополимерных изделий, например элементы силовых зубчатых передач с опорным валом и т.д. В этом случае соответственным образом измен етс конструкци технологического приспособлени и волновода 8.Other types of metal-polymer products can be made in the same way, for example, elements of power gears with a supporting shaft, etc. In this case, the design of the technological device and the waveguide 8 accordingly changes.
Под воздействием ультразвука происходит выделение тепловой энергии, что приводит к расплавлению частиц, причемUnder the influence of ultrasound, thermal energy is released, which leads to the melting of particles, and
молекулы расплава лучшим образом ориентируютс в направлении фронта распространени излучаемых волноводом волн именно при данном диапазоне амплитуды.The melt molecules are best oriented in the direction of the propagation front of the waves emitted by the waveguide for precisely this amplitude range.
Дл качественного заполнени полимером всех микро- и макронеровностей (шероховатостей проточек) сопр женных поверхностей металлической части издели , необходимо сори нтировать молекулыIn order to qualitatively fill the polymer with all the micro and macro irregularities (roughness of the grooves) of the conjugate surfaces of the metal part of the product, it is necessary to sort the molecules
0 полимера так, чтобы они беспреп тственно входили в промежутки между упом нутыми неровност ми металлических поверхностей. Это требование обеспечиваетс такой установкой волновода 8, при0 polymer in such a way that they fit uninterruptedly into the gaps between the said irregularities of the metal surfaces. This requirement is ensured by the installation of a waveguide 8, with
5 которой его излучающа поверхность располагаетс нормально к сопр женным поверхност м металлической части издели . Именно соответствующей ориентацией молекул полимерной части изделий во вза0 имодействии их с поверхностью металлической части издели и объ сн етс достижение цели изобретени - получение издели с повышенными прочностными параметрами, а производимое в5, its radiating surface is positioned normally to the mating surfaces of the metal part of the product. It is the corresponding orientation of the molecules of the polymer part of the products in their interaction with the surface of the metal part of the product that explains the achievement of the objective of the invention — the production of a product with enhanced strength parameters;
5 процессе охлаждени дальнейшее обьем- ное деформирование, осуществл емое в пределах понижени температуры (счита от Тпл) на 10-20 К, позвол ет максимально сократить энергозатраты на получение из0 дели в целом.5 of the cooling process, further volume deformation, carried out within the limits of a decrease in temperature (calculated from T pl) by 10–20 K, makes it possible to minimize the energy consumption for obtaining the model as a whole.
После завершени монолитизации и объемного деформировани в процессе охлаждени готовое изделие извлекают из основани 3 и удал ют накладку 4 и втулкуAfter completion of the monolitization and volumetric deformation during the cooling process, the finished product is removed from the base 3 and the pad 4 and the sleeve are removed.
5 5.5 5.
Провод т исследовани возможности получени металлополимерных изделий по предлагаемому способу в зависимости от частоты ультразвука дл различных ис0 ходных материалов полимерной части издели , данные которых приведены в табл. 1.Studies are being carried out on the possibility of obtaining metal-polymer products according to the proposed method depending on the ultrasound frequency for various raw materials of the polymer part of the product, the data of which are given in Table. one.
Навеску необходимой массы порошкообразного материала подвергают удельно5 му давлению 0,8 МПа (уплотнению) с последующей ультразвуковой обработкой на установке УЗДН-1 с магнито- стрикционным преобразователем и титановым волноводом кольцевой фор0 мы, соответствующей форме полимерной части издели .A portion of the required mass of the powdered material is subjected to a specific pressure of 0.8 MPa (compaction) followed by ultrasonic treatment at the UZDN-1 unit with a magnetostrictive transducer and a titanium waveguide of a ring shape corresponding to the shape of the polymer part of the product.
Процесс теплового воздействи на изделие изображен на фиг.5 в виде темпера- турно-временной диаграммы, на которой наThe process of thermal effects on the product is depicted in Figure 5 in the form of a time-temperature diagram, in which
5 участке до т.1 изображен процесс нагрева порошка полимера в результате воздействи на него ультразвуком, а участок от т. 1 дот. 2 характеризует период полного (гарантированного ) расплавлени полимера, в ре- зультате чего его температура повышаетс 5 plot to t.1 shows the process of heating the polymer powder as a result of exposure to ultrasound, and the plot from t. 1 dot. 2 describes the period of complete (guaranteed) melting of the polymer, as a result of which its temperature rises
на 10 К (счита от точки плавлени ). Под действием ультразвуковых колебаний молекулы полимера приобретают в расплаве направленное положение, которое сохран етс после начала пстывани массы (участок 2-3 до начала ее затвердевани . В этот интервал, начина от т.З, и происходит процесс монолитизации, т.е. образование монолитной структуры, св зывающей металлические части издели . После охлаждени , которое может идти как естественным путем, так и принудительно полимерной части на 10- 20 К осуществл ют ее объемное деформирование - т.4, в результате которого полимер приобретает необходимую форму .10 K (calculated from the melting point). Under the action of ultrasonic vibrations, the polymer molecules acquire in the melt a directional position, which is maintained after the start of mass caking (section 2-3 before it begins to solidify. At this interval, starting from T. 3, the monolithization process takes place, i.e. the formation of monolithic structure that binds metal parts of the product. After cooling, which can go both naturally and forcibly, the polymer part at 10-20 K carries out its volumetric deformation - Vol.4, as a result of which the polymer acquires not circumferential form.
По завершению процесс монолитизации , деформировани .и охлаждени полимерной части готовое изделие извлекают из основани 3 и удал ют накладку 4 и втулку 5.Upon completion, the monolithization, deformation and cooling of the polymer part of the finished product is removed from the base 3 and the lining 4 and the sleeve 5 are removed.
Исследуют возможности получени ме- таллополимерных изделий по предлагаемому способу ч зависимости от частоты ультразвука. На используемой установке получают зависимость времени нагрева порошка полимера от частоты ультразвука При этом в интервале частот 15-18 кГц наблюдают существенное увеличение времени монолитизации нар ду с ухудшением свойств изделий, при частотах выше 25 кГц врем практически неизменно, однако по вл етс неоднородность температурного пол по объему полимерной части. Это приводит либо к перегреву полимера, либо к недостаточному его расплавлению, что ухудшает физико-механические свойства полимерной части издели .The possibilities of obtaining metal-polymer products using the proposed method are investigated depending on the frequency of ultrasound. At the installation used, the dependence of the heating time of the polymer powder on the ultrasound frequency is obtained. In the frequency range 15–18 kHz, a significant increase in the monolitization time is observed along with deterioration of the properties of the products; at frequencies above 25 kHz, the time is almost constant, but the temperature field is heterogeneous over the volume of the polymer part. This leads either to overheating of the polymer, or to its insufficient melting, which impairs the physical and mechanical properties of the polymer part of the product.
Прочностные свойства изделий, полученных по предлагаемому способу, в сравнении с такими же издели ми, полученными литьем под давлением, приведены в табл. 2.The strength properties of the products obtained by the proposed method, in comparison with the same products obtained by injection molding, are given in table. 2
Провод т экспериментальные исследовани энергозатрат (по расходу тепловой энергии) на получение одной заготовки. Так, на получение издели металлополимерной шестерни (фиг.4) предлагаемым способом требуетс 5,6 Вт ч (диаметр полимерной части 12 мм, высота 15 мм, материал СВМПЭ), в то врем как по известному способу - около 50 Вт ч. Такое различие объ сн етс тем, что в известном способе требуетс фактически двойной разогрев полимерной части , причем повторное нагревание полимера сопр жено с дополнительным расходом тепла на нагревание формы и металлической части издели .Conduct experimental studies of energy consumption (for the consumption of thermal energy) to obtain a single billet. Thus, to obtain a metal-polymer gear product (Fig. 4), the proposed method requires 5.6 W h (diameter of the polymer part is 12 mm, height 15 mm, UHMWPE material), while by a known method it is about 50 W h. This is due to the fact that, in the known method, it is required to actually double the heating of the polymer part, and re-heating the polymer is coupled with additional heat consumption for heating the mold and the metal part of the product.
Граничные величины дисперсности порошка 20 и 400 мкм объ сн ютс тем, чтоThe limiting values of the dispersion of the powder 20 and 400 microns are due to the fact that
более крупные частицы уже не обеспечивают достаточного акустического контакта. Это приводит к быстрому затуханию ультразвука в массе полимера, что подтверждает- 5 с данными, приведенными в табл. 3. Монолитизаци такого материала и ориентаци его молекул будут выражены слабо, что обусловливает низкие физико-механические свойства издели в целом.larger particles no longer provide sufficient acoustic contact. This leads to a rapid attenuation of ultrasound in the mass of the polymer, which confirms 5 with the data given in table. 3. The monolitization of such a material and the orientation of its molecules will be weakly expressed, which causes low physical and mechanical properties of the product as a whole.
0 Оптимальные значени амплитуды ультразвуковых колебаний лежат в пределах 10-60 мкм. Нижний предел (10 мкм) не может быть уменьшен, поскольку в этом случае не обеспечиваетс эффективный подвод0 The optimal amplitude values of the ultrasonic vibrations are in the range of 10-60 µm. The lower limit (10 µm) cannot be reduced, since in this case there is no effective supply
5 энергии к порошкообразному полимеру. Проведенные испытани с заготовками из СВМПЭ (цилиндр 0 10 мм, h 15 мм) показали на отсутствие визуальных признаков монолитизации последних при любом вре0 мени воздействи ультразвуковыми колебани ми с упом нутой амплитудой. Верхний предел амплитуды колебаний (60 мкм) ограничен началом процесса деструкции полимера . Проведенные испытани с5 energy to a powdered polymer. The tests carried out with blanks made from UHMWPE (cylinder 0-10 mm, h 15 mm) showed the absence of visual signs of monolithization of the latter at any time by the action of ultrasonic vibrations with the said amplitude. The upper limit of the amplitude of oscillations (60 μm) is limited to the beginning of the process of destruction of the polymer. Tested with
5 приведенными заготовками показали, что деструкции подвергаетс поверхностный слой полимера, контактирующий с волноводом . Контроль начала деструкции осуществл ют визуально по по влению летучихThe above 5 blanks showed that the surface layer of the polymer in contact with the waveguide is subjected to destruction. The control of the onset of destruction is carried out visually by the appearance of volatile
0 компонентов разложени полимера.0 polymer decomposition components.
Прочностные свойства заготовок, полученных различными методами, приведены в табл. 4 (при степени выт жки Ra 7).The strength properties of blanks obtained by various methods are given in table. 4 (with a draw ratio of Ra 7).
Таким образом, использование пред5 латаемого способа позволит повысить прочностные свойства металлополимер- ных шестерен (увеличить передаваемый ими крут щий момент примерно на 20%) и снизить энергозатраты на их изготбвле0 ние.Thus, the use of the proposed method will allow to increase the strength properties of metal polymer gears (to increase the torque transmitted by them by about 20%) and to reduce the energy consumption for their manufacture.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904891006A SU1745733A1 (en) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | Method of manufacturing products |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904891006A SU1745733A1 (en) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | Method of manufacturing products |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1745733A1 true SU1745733A1 (en) | 1992-07-07 |
Family
ID=21550065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904891006A SU1745733A1 (en) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | Method of manufacturing products |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1745733A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691789C2 (en) * | 2017-11-27 | 2019-06-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Method of producing metal-polymer sample based on uhmwpe and sample obtained using said method |
-
1990
- 1990-10-24 SU SU904891006A patent/SU1745733A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Берестнев О.В., Соболев А.С. Зубчатые колеса пониженной виб роактивности.- Минск: Наука и техника, 1978. с. 42-47. Авторское свидетельство СССР № 1479464, кл. С 08 J 3/28, 1986. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691789C2 (en) * | 2017-11-27 | 2019-06-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Method of producing metal-polymer sample based on uhmwpe and sample obtained using said method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2060461C (en) | Method for manufacturing a plastic hollow product using water soluble resin | |
AU7046100A (en) | A method of producing a plastic product and an arrangement for moulding plastic products utilised therefor | |
US2673371A (en) | Method of molding thermoplastic articles | |
WO2007070348A1 (en) | Molds for use in contact lens production | |
CA2098121A1 (en) | Process for preparing advanced composite structures and products thereof | |
JPH0396312A (en) | Matrix devce for injection moulding | |
SU1745733A1 (en) | Method of manufacturing products | |
JPS59220340A (en) | Method and device for manufacturing plastic part | |
WO1996007531A3 (en) | Method and device for producing pipes or tubular moulded bodies from polymer concrete | |
FR2589393A1 (en) | COMPLEX LAMINATE MATERIAL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
US4510108A (en) | Method of forming blanks for the solid-phase forming of thermoplastic articles | |
US3752620A (en) | Apparatus for pressing objects out of thermoplastic material, and particularly phonographic disks | |
Liang et al. | Micro UHMW‐PE column array molded by the utilization of PCB as mold insert | |
EP1152883A1 (en) | Molds for use in contact lens production | |
SU1479464A1 (en) | Method of producing articles of polyolephines | |
CN112936838A (en) | Vibration-assisted linear friction imprinting device and method | |
GB2394724A (en) | Making multi-component objects using metal injection moulding | |
SU954184A1 (en) | Method of vibration moulding of powder articles | |
CA2060899A1 (en) | Apparatus for manufacturing ribbed pipes | |
Matsuoka | Effects of ultrasonic vibration on the compaction molding of polymeric powders | |
JP3480115B2 (en) | Injection molding apparatus and injection molding method using the same | |
JPS56137A (en) | Manufacture of container and container thereof | |
SU1666321A1 (en) | Method for production of polymeric articles | |
SU903161A1 (en) | Method of ultrasonic welding of polymer materials | |
JP2846612B2 (en) | Pulley made of thermosetting resin and manufacturing method thereof |