способ изготовления гофрированного трубчатого изделия

Формула изобретения

1. Способ изготовления гофрированного трубчатого изделия, при котором осуществляют формообразование заготовки из полимерного материала на гофрированной оправке и термообработку заготовки в печи, отличающийся тем, что на гофрированную оправку перед формообразованием заготовки и/или поверх размещенной на оправке заготовки после ее формообразования накладывают углеродный волокнистый материал, а одновременно с термообработкой заготовки в печи осуществляют дополнительную термообработку ее путем подачи электрического напряжения на углеродный волокнистый материал.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углеродного волокнистого материала используют трикотаж из углеродного волокна.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изготовлению особых изделий из веществ, находящихся в пластическом состоянии, а именно, к способам изготовления гофрированных трубчатых изделий и предназначено для использования при изготовлении преимущественно крупногабаритных с большой глубиной (150 мм) гофр сильфонов, шлангов и т.п. изделий из полимерных материалов.

Известен способ изготовления гофрированного трубчатого изделия, включающий изготовление прямой трубчатой заготовки из полимерного материала, надевание ее на цилиндрическую оправку с зазором, равным глубине гофров, наматывание по спирали на заготовку проволоки, обеспечивающее образование гофров, и термообработку указанной заготовки в печи (США N 4134958, кл. B 29 C 17/00, 1979).

Однако, в известном способе при изготовлении крупногабаритных гофрированных изделий (с глубиной гофров 150 мм) при спиральной намотке проволоки на прямолинейную трубчатую заготовку возникают морщины и складки материала заготовки (а следовательно изделия), вследствие значительной потери ее стенками устойчивости из-за большого зазора между внутренней поверхностью трубчатой заготовки и наружной поверхностью оправки, необходимого для образования гофр большой глубины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления гофрированного трубчатого изделия, при котором осуществляют формообразование заготовки из полимерного материала на гофрированной оправке и термообработку заготовки в печи (патент США N 3857415, кл. F 16 L 9/12, 1974).

Указанный способ обеспечивает получение крупногабаритного гофрированного трубчатого изделия (с глубиной гофров 150 мм) без образования морщин и складок материала изделия за счет того, что формообразование заготовки из полимерного материала осуществляют в данном способе непосредственно на гофрированной оправке, обеспечивая тем самым устойчивость стенок получаемой заготовки при образовании гофров.

Однако, известный способ при изготовлении крупногабаритного гофрированного (глубина гофров 150 мм) трубчатого изделия не обеспечивает спекание его материала в районе наружных впадин гофров, т.е. получение изделия с полностью монолитной структурой его материала.

Объясняется это тем, что при печной термообработке заготовки этого изделия возникает большой градиент температур пол контуру заготовки, возникающей из-за большой разноудаленности вершин и впадин гофров от стенки печи. В результате этого в районе наружных впадин заготовки, наиболее удаленных от стенок печи, происходит неспекание материала.

Техническим результатом изобретения является исключение неспекания материала изделия, получение изделия с полностью монолитной структурой материала.

Для достижения технического результата в способе изготовления гофрированного трубчатого изделия, при котором осуществляют формообразование заготовки из полимерного материала на гофрированной оправке и термообработку заготовки в печи, согласно изобретению, на гофрированную оправку перед формообразованием заготовки и/или поверх размещенной на оправке заготовки после ее формообразования накладывают углеродный волокнистый материал, а одновременно с термообработкой заготовки в печи осуществляют дополнительную термообработку ее путем подачи электрического напряжения на углеродный волокнистый материал. Кроме того, в качестве углеродного волокнистого материал используют трикотаж из углеродного волокна.

Накладывание на оправку и/или поверх размещенной на ней заготовки из полимерного материала углеродного волокнистого материала позволяет использовать последний в качестве нагревателя при термообработке заготовки.

Проведение термообработки заготовки из полимерного материала в печи совместно с термообработкой его углеродным волокнистым материалом путем подачи на последний электрического напряжения позволяет, как показало опробование, осуществлять достаточно равномерный нагрев поверхностей получаемого изделия.

Использование в качестве углеродного волокнистого материала трикотажа из углеродного волокна позволяет ему благодаря его хорошей растяжимости более плотно охватывать гофрированные оправку и/или расположенную на ней заготовку из полимерного материала. Таким образом, описываемый способ позволяет исключить неспекание материала получаемого изделия, т.е. получить изделие с полностью монолитной структурой материала.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен общий вид печи и оправки с размещенной на ней заготовкой и углеродным волокнистым материалом поверх этой заготовки.

на фиг. 2 изображена оправка о расположении углеродного волокнистого материала между ее поверхностью и заготовкой.

на фиг. 3 оправка с расположением углеродного волокнистого материала на ее поверхности и поверх заготовки.

Способ изготовления гофрированного трубчатого изделия включает формообразование на гофрированной оправке 1 заготовки 2 из полимерного материала, ее термообработку в печи 3.

Перед термообработкой на оправку 1 или поверх размещенной на ней заготовкой 2 накладывают углеродный волокнистый материал 4 (соответственно фиг. 2 и 1).

Углеродный волокнистый материал 4 можно накладывать также и на оправку 1 и поверх заготовки 2 (фиг.3).

Термообработку заготовки 2 из полимерного материала в печи 3 осуществляют совместно с термообработкой ее углеродным волокнистым материалом 4 путем подачи из него электрического напряжения.

В качестве полимерного материала можно использовать фторопласт Ф-2М ТУ 6-05-41-615-82, резину 51-2058 ТУ -38105. 180-75 и т.п.

В качестве углеродного волокнистого материала можно использовать трикотаж из углеродного волокна, например, трикотаж Урал Тр-22 ТУ 6-06-1-239-79, углеродную нить Урал Н ТУ 6-06-1-599-87.

Режимы термообработки выбирают традиционные, т.е. рекомендуемые конкретной марке полимерного материала заготовки 2.

Пример 1

Для изготовления сильфона (наружный диаметр 1000 мм, внутренний диаметр 700 мм, глубина гофров 150мм) на гофрированную оправку 1, выполненную из песчанополимерной смеси, наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СЛ ТУ 6-05-041-645-77.

Затем на гофрированной оправке 1 производили формообразование заготовки 2 из полимерного материала путем намотки на оправку 1 фторопластовой ленты Ф-2М ТУ 6-05-41-615 -82 шириной 30 мм с усилием 5 кг до толщины 2 мм.

После этого на образованную таким образом заготовку 2 наносили антиадгезионную смазку в виде вышеупомянутой фторопластовой суспензии и производили викелевку стеклоровингом РВМН ГОСТ 17189/-79, наматывая его в один слой с натяжением 40 кг, а поверх накладывали углеродный волокнистый материал 4 в виде трикотажа из углеродного волокна Урал Тр-22 ТУ 6-06-31-239-79.

Затем оправку 1 помещали в печь 3 и производили термообработку по следующему режиму:

нагревание в печи 3 до температуры 140^oC с подачей напряжения 36В на углеродный волокнистый материал 4 при силе тока 40А.

нагревание до температуры 170^oC,

выдержка при этой температуре 2 часа,

охлаждение с печью 3.

Исследование полученного изделия показало, что слои его полимерного материала спеклись.

Пример 2

Осуществляли изготовление сильфона аналогично приведенному в примере 1 за исключением того, что дополнительно между оправкой 1 и заготовкой 2 размещали углеродный волокнистый материал 4 (фиг.3) в виде трикотажа из углеродного волокна Урал Тр-22 ТУ 6-06-31-239-79, на который наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СД ТУ 6-05-041-645-77 и при термообработке на него показали напряжение 36 В при силе тока 40 А.

Исследование полученного изделия показало, что слои его полимерного материала спеклись.

Пример 3.

Для изготовления сильфона (наружный диаметр 1000 мм, внутренний диаметр 700 мм, глубина гофров 150 мм) на гофрированную оправку 1, выполненную из гипса, наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СД ТУ 6-05-041-645-77.

Затем на оправку 1 (фиг.2) накладывали углеродный волокнистый материал 4 путем намотки на нее углеродной нити Урал Н ТУ-6-06-31-559-87.

На поверхность углеродного волокнистого материала 4 наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СД ТУ 6-05-041-645-77, а затем производили формообразование заготовки 2 из полимерного материала путем укладки в два слоя резиновой ленты 51-2058 ТУ-38105.180-75, раскроенной в виде развертки поверхности сильфона.

После этого на заготовку 2 наносили антиадгезионную смазку в виде упомянутой в данном примере фторопластовой суспензии и производили викелевку стеклоровингм РВМГ Гост 17139-79, наматывая его в один слой с натяжением 40 кг.

Оправку 1 помещали в печь 3 и производили термообработку заготовки 2 по следующему режиму:

нагревание в печи 3 до температуры 140^oC с подачей напряжения 36 B на углеродный волокнистый материал 4 с силой тока 40 А,

нагревание до температуры 150^oC,

выдержка при это температуре 2 часа.

охлаждение с печью 3.

Исследование полученного изделия показало, что его материал завулканизировали и имел вид монолитной структуры.

Пример 4 (по способу-прототипу).

Для изготовления сильфона (наружный диаметр 1000 мм, внутренний диаметр 700 мм, глубина гофров 150 мм) на фторированную оправку, выполненную из песчанополимерной смеси, наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СДТУ 6-05-041-645-77.

Затем на оправке 1 производили формообразование заготовки 2 из полимерного материала путем намотки фторопластовой ленты Ф-2М ТУ 6-05-41-615-82 шириной 30 мм с усилием 5 кг до толщины 2 мм.

После этого на поверхность заготовки 2 наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии Ф-2СД ТУ 6-05-041-645-77 и производили викелевку стеклоровингом РВМН Гост 17139-79, наматывая его в один слой с натяжением 40 кг.

После этого оправку 1 помещали в печь 3 и производили термообработку заготовки 2 по следующему режиму:

нагревание в печи 3 до температуры 140^oC,

нагревание в печи 3 до температуры 170^oC,

Выдержка при этой температуре 2 часа,

охлаждение с печью.

Исследование полученного изделия показало, что слои его материала в районе наружных впадин не спеклись.

Пример 5 (по способу-прототипу).

Для изготовления сильфона (наружный диаметр 1000 мм, внутренний диаметр 700 мм, глубина гофров 150 мм) на гофрированную оправку 1, выполненную из гипса, наносили антиадгезионную смазку в виде фторопластовой суспензии ф-2СД ТУ 6-05-041-645-77.

Затем на оправке 1 производили формообразование заготовки 2 путем укладки в два слоя резиновой ленты 51-2058 ТУ 38105.180-75, раскроенной в виде развертки поверхности сильфона.

После этого на поверхность заготовки 2 наносили антиадгезионную смазку в виде упомянутой в данном примере фторопластовой суспензии и производили викелевку стеклоровингом РВМН Гост 17139-39, наматывая его в один слой с натяжением 40 кг.

Оправку 1 помещали в печь 3 и проводили термообработку заготовки 2 по следующему режиму:

нагревание в печи 3 до температуры 140^oC.

поднятие температуры до 150^oC.

выдержка при этом температуре 2 часа,

охлаждение с печью.

Исследование готового изделия показало, что его материал в районе наружных впадин не завулканизировался и не имел вид монолитной структуры.

Пример 6.

Осуществляли изготовление сильфона аналогично приведенному в примере 1, за исключением того, что оправку 1 с заготовкой 2 в печь 3 не помещали и термообработку этой заготовки проводили только углеродным волокнистым материалом 4.

Исследование полученного изделия показало, что его материал в области наружных выступов оказался неспеченным.

Пример 7.

Изготовление сильфона осуществляли аналогично, приведенному в примере 3, за исключением того, что оправку 1 с заготовкой 2 в печь 3 не помещали и термообработку этой заготовки проводили только углеродным волокнистым материалом 4.

Исследование полученного изделия показало, что его материал в области наружных выступов оказался полностью незавулканизированным и не представлял собой монолитной структуры.