Гайка из композитного материала

Область техники
Полезная модель относится к устройствам для соединения конструкций из композитного материала и может использоваться при сборке резьбовых соединений.
Уровень техники
Известно устройство гайка шестигранная с зубчатым рифлением опорной поверхности различных классов прочности (патент RU 115845 МПК F16B 37/00. Опубликовано: 10.05.2012 Бюл. № 13)в виде шестигранного корпуса с резьбой диаметром от 6 до 48 мм в центральном сквозном отверстии вдоль продольной оси и с заданными механическими характеристиками, изготовленная способом объемной штамповки заготовки из углеродистых и легированных сталей, причем рифление выполнено только на одной опорной поверхности в виде 24…36 зубчатых выступов в форме прямоугольного треугольника, меньший угол которого направлен по ходу закручивания, расположенных равномерно по вписанной окружности и имеющих высоту 0,15…0,8 мм.
Недостатком известного устройства является низкая устойчивость резьбового соединения.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является гайка из композитного материала (патент CN111169038 МПК F16D 37/00, опубликован 19.05.2020), содержащая корпус гайки, в виде шестигранника, с фасками на площадях опоры, резьбовую часть, при этом корпус гайки выполнен из композитного материала, включающего базальтовую основу в виде волокна, пропитанного связующими смолами, путем порезки шестигранной заготовки на мерные отрезки и деформирование их горячей объемной штамповкой с образованием наружного шестигранника корпуса с отверстием для резьбы в осевой зоне с возможностью формирования резьбы путем накатки.
Недостатком наиболее близкого устройства является низкая устойчивость резьбового соединения.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение устойчивости резьбового соединения за счёт улучшения жесткости эпоксидных композитов путем сочетания базальтовых волокон с базальтовым порошком.
Настоящий технический результат достигается в устройстве гайка из композитного материала, содержащем корпус гайки, в виде шестигранника, с фасками на площадях опоры, резьбовую часть, при этом корпус гайки выполнен из композитного материала, включающего базальтовую основу в виде волокна, пропитанного связующими смолами, путем порезки шестигранной заготовки на мерные отрезки и деформирование их горячей объемной штамповкой с образованием наружного шестигранника корпуса с отверстием для резьбы в осевой зоне с возможностью формирования резьбы путем накатки, причем базальтовая основа в виде волокна, пропитанная связующими смолами, выполнена с добавлением базальтового порошка, предварительно перемешанного в смоле.
Отличительными признаками являются:
базальтовая основа в виде волокна, пропитанная связующими смолами, выполнена с добавлением базальтового порошка, это повышает устойчивость резьбового соединения за счет жесткости эпоксидных композитов;
базальтовая основа в виде волокна, пропитанная связующими смолами, предварительно перемешанными с базальтовым порошком, позволяет увеличить устойчивость резьбового соединения за счет жесткости гибридных эпоксидных композитов [3].
Сравнение заявляемого решения с аналогами и прототипом не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение, это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».
Краткое описание чертежа
На фигуре приведен изометрический вид гайки, включающий:
1 - корпус гайки из композитного материала базальтовой основы, пропитанной связующими смолами, перемешанными с базальтовым порошком; 2 - фаску; 3 - ребро; 4 - грань; 5 - резьбу.
Осуществление полезной модели
Основным сырьем для производства гайки из композита является базальторовинг. Кроме базальторовинга, для изготовления гайки из композита требуется: смолы; спирт этиловый; ацетон; дициандиамид; базальтовый порошок, полученный из базальтовой крошки путем перемалывания её в планетарной шаровой мельнице АГО-2С и просеивания фракции до 100 мкм. Технология производства композитной заготовки для гайки заключается в следующем. Нити ровинга со специального устройства шпулярника поступают на механизм натяжения, в котором они располагаются в соответствующем порядке. Скомпонованные в нужном порядке нити проходят стадию сушки и предварительного подогрева горячим воздухом. Подогретый ровинг погружают в пропиточную ванную со смолой, предварительно перемешанной с базальтовым порошком. Из ванны материал протягивается через фильеры для получения заданной площади и формы в сечении заготовки для гайки. Профилирующая фильера может быть выполнена, например, в виде разъемной стальной конструкции, состоящей из двух прямоугольников с отфрезерованной и обработанной канавкой полу фигуры по длине каждой части, которые при смыкании образуют внешнюю поверхность в виде прямоугольника и внутреннюю шестигранника, соответствующей площади целевого устройства, приравненной к площади заданной заготовки для гайки. При производстве гайки из композита используют трехпозиционный автоматический пресс. Горячую штамповку заготовки гайки ведут в три позиции технологических переходов. На первой штамповочной позиции производят калибровку заготовки и начинают формирование отверстия в заготовке гайки под дальнейшее формирование резьбы. Начиная со второй штамповочной позиции идет формирование тела гайки 1 внешнего шестигранника с фаской 2 ребром 3 гранью 4 и продолжается формирование отверстия под резьбу. На третьей штамповочной позиции завершается формирование отверстия под резьбу в заготовке гайки. Для работы накатником отверстие выполняют по среднему диаметру резьбы. Накатник имеет заборный конус с таким же профилем, если смотреть с торца, и с полной высотой резьбы. Резьбу 5 выполняют накатником выдавливанием.
После чего устройство готово, осталось провести его испытания. Основным параметром является нагрузка, которую может выдержать устройство путем повышения устойчивости резьбового соединения за счёт улучшения жесткости эпоксидных композитов сочетанием базальтовых волокон с базальтовым порошком
Источники информации:
1. Патент RU 115845 МПК F16B 37/00. Опубликовано: 10.05.2012 Бюл. №13.
2. Патент CN111169038 МПК F16D 37/00, опубликован 19.05.2020;
3. Гибридное влияние базальтовых волокон и базальтового порошка на термомеханические свойства эпоксидных композитов. Композиты, часть B: Машиностроение, том 125, 2017, стр. 157-164.