RU2272713C2 - Method of manufacture of the laminated structure transformed at stretching into the cellular construction - Google Patents

Abstract

FIELD: chemical industry; methods of production of the laminated structures transformed at stretching into the cellular constructions.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of manufacture of cellular constructions on the basis of thermoplastics, in particular, to the field of manufacture by welding of the laminated structures made out of the plane thermoplastic bands capable at stretching to be converted into the cellular construction. The method includes a layer by layer stacking of the bands made out of the plane thermoplastic material, their fixation along the all length under pressure, welding of the upper and the lower bands and chilling. Then it is necessary to conduct the stacking on the package made from two first welded bands in turn of each subjected to laying on the package bands of the same length and to repeat the welding process. At that they exercise in turn motion of the package by a half of the pitch of the package weld seams in any side at welding of an odd band and a return in the initial position at the welding of the even band. At the stacking of the bands made out of the plane thermoplastic material first fix them on the one side edge, limit their shift in width, then stretch them in the longitudinal direction and fix in the stretched state on the bands other side edge. Welding by the weld penetration is exercised during 5-15 seconds with the simultaneous welding of the longitudinal edges without the weld penetration of the bands. Chilling of welding seams first conduct in the open air for 2-4 seconds without pressure, and then - under the same pressure, as the pressure used during welding - for 5-10 seconds with the help of the additionally stacked plate. The invention ensures improvement of the quality of bonding the thermoplastic layers, acceleration of the process of manufacture of a laminated structure and reduction of its prime cost.

EFFECT: the invention ensures improvement of the quality of the thermoplastic layers bonding, acceleration of the process of manufacture of a laminated structure and reduction of its prime cost.

Description

Изобретение относится к области изготовления ячеистых конструкций на основе термопластов, а именно к области изготовления сваркой в расплаве слоистых структур из плоских термопластичных лент, способных при растяжении трансформироваться в ячеистую конструкцию.The invention relates to the field of manufacturing cellular structures based on thermoplastics, and in particular to the field of manufacturing melt welding of layered structures from flat thermoplastic tapes capable of being transformed into a cellular structure under tension.

Известен способ изготовления слоистой структуры из термопластов, при котором уложенные друг на друга слои термопласта сжимают и выполняют в них отверстия. При этом сжатие слоев термопласта осуществляют на расстоянии от контура инструмента, равном по меньшей мере толщине соединяемых слоев, и под торцевой поверхностью инструмента (RU 2005617, В 29 С 65/02, 1994).A known method of manufacturing a layered structure of thermoplastics, in which the thermoplastic layers stacked on top of each other are compressed and holes are made in them. In this case, the compression of the thermoplastic layers is carried out at a distance from the contour of the tool, equal to at least the thickness of the connected layers, and under the end surface of the tool (RU 2005617, 29 C 65/02, 1994).

Недостатком этого способа являются проплавление и сваривание всего пакета уложенных друг на друга слоев термопласта, в результате чего получают слоистую структуру, не способную трансформироваться (растягиваться) в ячеистую конструкцию. Кроме того, сжатие слоев термопласта на расстоянии от контура инструмента и под его торцевой поверхностью не обеспечивает высокую прочность сварных изделий.The disadvantage of this method is the penetration and welding of the entire package of thermoplastic layers stacked on top of each other, resulting in a layered structure that is not able to transform (stretch) into a cellular structure. In addition, the compression of the layers of thermoplastic at a distance from the contour of the tool and under its end surface does not provide high strength welded products.

Известен способ изготовления слоистой структуры из слоев термопластичного материала, при котором на каждый слой термопластичного материала с одной его стороны наносят поперечными полосами, расположенными на определенном расстоянии друг от друга, слой состава, образующего после высыхания разделительную пленку, и слои термопластичного материала укладывают друг на друга в пакет таким образом, чтобы полосы из разделительной пленки в соседних слоях были расположены в шахматном порядке. Затем собранный пакет помещают в форму и при повышенной температуре и давлении осуществляют сварку участков термопластичного материала, не защищенных разделительной пленкой (US 3366525, 1968).A known method of manufacturing a layered structure from layers of thermoplastic material, in which each layer of thermoplastic material is applied from one side with transverse stripes located at a certain distance from each other, a layer of the composition forming a separation film after drying, and the layers of thermoplastic material are laid on top of each other in a package so that the strips of the release film in adjacent layers were staggered. Then, the assembled bag is placed in a mold and, at elevated temperature and pressure, sections of thermoplastic material that are not protected by a release film are welded (US 3366525, 1968).

Недостатками этого способа являются необходимость нанесения дополнительных полос из разделительной пленки, сушки для удаления раствора из последней и удаления полос после растяжки слоистой структуры, что в итоге ведет к повышению трудоемкости и продолжительности процесса изготовления слоистой структуры. Из-за низкой поверхностной энергии таких термопластов, как полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат и многие другие виды трудно нанести на их поверхность, не подвергая ее модифицированию, разделительные пленки из числа указанных в аналоге. Возможные неровные края полос из разделительной пленки не обеспечивают сварку в заданных местах слоев из термопластичного материала. При больших толщине и размерах в плане слоистой структуры необходимы формы с большой мощностью электронагревателей и большие затраты тепловой энергии, чтобы весь прогреваемый объем пакета довести до температуры сварки (выше температуры текучести).The disadvantages of this method are the need for applying additional strips from the separation film, drying to remove the solution from the latter and removing strips after stretching the layered structure, which ultimately leads to an increase in the complexity and duration of the manufacturing process of the layered structure. Due to the low surface energy of thermoplastics such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate and many other types, it is difficult to apply separation films from those indicated in the analogue to their surface without modifying it. Possible uneven edges of the strips of the separating film do not provide welding in the specified places of the layers of thermoplastic material. With a large thickness and dimensions in terms of the layered structure, forms with a large power of electric heaters and large expenditures of thermal energy are necessary in order to bring the entire heated volume of the package to a welding temperature (above the yield point).

Известен способ изготовления слоистой структуры из уложенных друг на друга и контактирующих своими выступами слоев гофрированных термопластичных заготовок, включающий в себя локализованный в точках или по небольшим поверхностям нагрев контактирующих участков до температуры плавления термопласта, приложение к прогретому участку усилия, достаточного для образования отверстия и формирования наплыва по контуру, и последующее охлаждение, в результате чего создается сварное соединение смежных слоев (ЕРВ 0611643, В 29 С 65/02, 1994).There is a method of manufacturing a layered structure from layers of corrugated thermoplastic billets stacked on top of one another and contacting with their protrusions, including heating the contacting areas localized at points or on small surfaces to the melting temperature of the thermoplastic, applying sufficient force to the heated section to form a hole and form an influx along the contour, and subsequent cooling, as a result of which a welded joint of adjacent layers is created (ЕРВ 0611643, В 29 С 65/02, 1994).

Данный способ обладает рядом недостатков, в частности, следующими. Способ можно использовать для получения слоистых структур из гофрированных заготовок, что ограничивает разнообразие размеров ячеистых конструкций. Проведение процесса сварки без сдавливания свариваемых участков, а именно так происходит формирование наплыва по контуру отверстия, не обеспечивает высокой прочности сварного соединения. Сквозное проплавление смежных слоев вызывает ослабление стенки ячеистой структуры.This method has several disadvantages, in particular, the following. The method can be used to obtain layered structures from corrugated workpieces, which limits the variety of sizes of cellular structures. Carrying out the welding process without squeezing the sections to be welded, and this is how the influx forms along the hole contour, does not provide high strength of the welded joint. Through penetration of adjacent layers causes a weakening of the wall of the cellular structure.

Известен способ изготовления слоистой структуры, включающий последовательно выполняемые укладку друг на друга слоев термопласта, сварку в расплаве при контролируемых параметрах процесса нагрева смежных слоев термопласта в заданных местах и охлаждение до затвердевания расплава в заданных местах, расположенных таким образом, что при растяжении слоистая структура трансформируется в ячеистую конструкцию. Формирование слоистой структуры нужной толщины производится многократным повторением укладки и сварки слоев термопласта и охлаждения расплава в заданных местах. Параметры процесса нагрева смежных слоев термопласта в процессе сварки контролируют таким образом, чтобы плавление в заданных местах происходило на глубину, равную 75% суммарной толщины слоев термопласта (US 5421933, 1995).A known method of manufacturing a layered structure, which includes sequentially stacking thermoplastic layers on top of each other, melt welding at controlled parameters of the heating process of adjacent thermoplastic layers in predetermined locations and cooling to melt solidification in predetermined locations, such that when stretched, the layered structure is transformed into mesh construction. The formation of a layered structure of the desired thickness is performed by repeated repetition of laying and welding of thermoplastic layers and cooling the melt in predetermined places. The parameters of the heating process of adjacent layers of the thermoplastic during the welding process are controlled so that melting in the specified places occurs to a depth equal to 75% of the total thickness of the layers of the thermoplastic (US 5421933, 1995).

Данный способ обладает рядом недостатков, в частности, следующими. Необходимость плавления верхнего из двух смежных слоев термопласта по всей ширине слоя термопласта в заданных местах на всю его толщину неизбежно приведет при приложении сварочного давления к его утонению, что негативно отразится на прочности слоистой структуры. Если сварку в расплаве согласно известному способу проводить без приложения давления к свариваемым участкам, то не обеспечивается высокая прочность соединения при расслаивании, уровень которой важен для трансформирования слоистой структуры в ячеистую конструкцию. При большой толщине слоев термопласта или верхнего из них процесс сварки в расплаве с подводом тепла с внешней стороны малопроизводителен. Для выполнения даже последовательной сварки по всей ширине смежных слоев термопласта требуется большая мощность нагревателей и соответственно большой расход тепловой энергии.This method has several disadvantages, in particular, the following. The need to melt the upper of two adjacent layers of thermoplastic over the entire width of the thermoplastic layer in predetermined places over its entire thickness will inevitably lead to thinning when welding pressure is applied, which will negatively affect the strength of the layered structure. If melt welding according to the known method is carried out without applying pressure to the areas to be welded, then a high bond strength during delamination is not ensured, the level of which is important for transforming a layered structure into a cellular structure. With a large thickness of the layers of the thermoplastic or the upper of them, the melt welding process with heat supply from the outside is inefficient. To perform even sequential welding across the entire width of adjacent layers of thermoplastics, a large power of heaters and, accordingly, a large consumption of thermal energy are required.

Наиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) является способ изготовления решетки с ячеистой структурой, а точнее будет сказать способ изготовления слоистой структуры, способной трансформироваться в ячеистую конструкцию (RU 2153417, В 29 С 65/02, 1999). Данный способ включает послойную укладку друг на друга лент из плоского термопластичного материала, их фиксирование по всей длине под давлением и соединение сварными швами. Фиксирование осуществляют по участкам ленты между сварными швами. Приварку верхней ленты к нижней осуществляют многорядными нагретыми элементами, снабженными внедряемыми выступами. На пакет из первых двух сваренных плит укладывают сверху очередную, подлежащую присоединению к нему ленту такой же длины, затем процесс сварки повторяют, при этом пакет лент поочередно перемещают при приварке нечетной ленты в любую сторону и возвращают в исходное положение при приварке четной ленты на расстояние половины шага сварных швов. Процесс сварки ведут до получения в изготавливаемой слоистой структуре заданного количества свариваемых лент. Перед каждой приваркой к пакету очередной уложенной на него ленты осуществляют последовательную разгонку и выравнивание материала свариваемых лент от их центра к краям.Closest to the invention, the technical solution (prototype) is a method of manufacturing a lattice with a cellular structure, and more precisely, a method of manufacturing a layered structure capable of transforming into a cellular structure (RU 2153417, B 29 C 65/02, 1999). This method includes layering on top of each other tapes of a flat thermoplastic material, fixing them along the entire length under pressure and joining with welds. Fixing is carried out on the sections of the tape between the welds. Welding of the upper tape to the bottom is carried out by multi-row heated elements equipped with embedded protrusions. Next, the tape of the same length to be attached to it is laid on top of the packet from the first two welded plates, then the welding process is repeated, while the packet of tapes is alternately moved when welding the odd tape in any direction and returned to its original position when welding the even tape for half weld pitch. The welding process is carried out until the specified number of welded tapes is obtained in the manufactured layered structure. Before each welding to the packet of the next tape laid on it, sequential acceleration and alignment of the material of the welded tapes from their center to the edges are carried out.

Этот известный способ обладает рядом недостатков, в частности, следующими. Последовательная разгонка и выравнивание материала свариваемых лент от центра к краям не исключает образования неровностей в виде гофр, так как термопластичные ленты толщиной 0,7...2,0 мм после "разгонки" вновь приобретают первоначальную форму из-за упругости материала при температуре окружающей среды. Характер и размеры неровностей у термопластичных лент могут заметно отличаться друг от друга, что не дает возможности добиться воспроизводимых размеров ячеистой конструкции. Сварка с внедрением выступ в нагретых элементов приводит к получению ослабленных по сечению сварных точек, поскольку зоны образующихся по контуру отверстий наплывов служат местом концентрации напряжений. Отсутствие сварки продольных кромок лент неблагоприятно сказывается при нагружении решеток ячеистой конструкции, трансформированной из слоистой структуры, в направлении, совпадающем с продольной осью ячеек решеток (перпендикулярно воображаемой плоскости будущей ячеистой конструкции). Отсутствие охлаждения сварных швов под давлением также негативно отражается на их качестве.This known method has several disadvantages, in particular, the following. Sequential acceleration and alignment of the material of the welded strips from the center to the edges does not exclude the formation of bumps in the form of corrugations, since thermoplastic ribbons with a thickness of 0.7 ... 2.0 mm after “distillation” re-acquire their original shape due to the elasticity of the material at ambient temperature Wednesday. The nature and size of irregularities in thermoplastic tapes can differ markedly from each other, which makes it impossible to achieve reproducible dimensions of the cellular structure. Welding with the introduction of a protrusion in the heated elements leads to weakened welded points along the cross section, since the zones of the sagging holes formed along the contour serve as a place for stress concentration. The lack of welding of the longitudinal edges of the tapes adversely affects the loading of the lattices of the cellular structure transformed from the layered structure in the direction coinciding with the longitudinal axis of the lattice cells (perpendicular to the imaginary plane of the future cellular structure). The lack of cooling of the welds under pressure also negatively affects their quality.

Технический результат состоит в создании способа изготовления слоистой структуры, лишенного отмеченных недостатков и позволяющего повысить качество соединения слоев термопласта, ускорить процесс изготовления слоистой структуры и снизить ее себестоимость.The technical result consists in creating a method of manufacturing a layered structure, devoid of the noted drawbacks and allowing to improve the quality of the connection of the layers of the thermoplastic, speed up the manufacturing process of the layered structure and reduce its cost.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления слоистой структуры, способной при растяжении трансформироваться в ячеистую конструкцию, включающем послойную укладку друг на друга лент из плоского термопластичного материала, их фиксирование по всей длине под давлением, сварку верхней и нижней лент, охлаждение, а затем вновь укладку на пакет из двух первых сваренных лент поочередно каждой подлежащей присоединению к нему ленты такой же длины и повторение процесса сварки и при этом осуществляемое поочередно перемещение пакета на половину шага сварных швов пакета в любую сторону при приварке нечетной ленты и возвращение в исходное положение при приварке четной ленты, отличительной особенностью является то, что ленты из плоского термопластичного материала при укладке закрепляют с одного края, ограничивают смещение по ширине, затем натягивают в продольном направлении и закрепляют в натянутом состоянии с другого края, сварку проплавлением осуществляют в течение 5-15 с и одновременно сваривают продольные кромки без проплавления лент, охлаждение сварных швов осуществляют сначала на воздухе в течение 2-4 с без давления, а затем под тем же давлением, что и давление сварки, в течение 5-10 с с помощью дополнительно укладываемой пластины.The technical result is achieved in that in a method for manufacturing a layered structure capable of being transformed into a cellular structure under tension, including layering layers of flat thermoplastic material on top of each other, fixing them over the entire length under pressure, welding the upper and lower tapes, cooling, and then re-laying on the bag of the first two welded tapes in turn each of the tapes of the same length to be attached to it and repeating the welding process and at the same time carried out alternately moving half a step of the welds of the bag in any direction when welding the odd tape and returning to the starting position when welding the even tape, a distinctive feature is that tapes of flat thermoplastic material are fixed from one edge when laying, limit the shift in width, then stretch to longitudinal direction and fixed in a tensioned state from the other edge, fusion welding is carried out for 5-15 s and at the same time longitudinal edges are welded without penetration of the tapes, the welds are cooled c is carried out first in air for 2-4 s without pressure, and then under the same pressure as the welding pressure, for 5-10 s using an additionally stacked plate.

При этом в качестве плоских термопластичных лент используют ленты на основе первичных или вторичных термопластов, в том числе наполненных, или их смеси, в частности, на основе полиолефинов, полиамидов, полиэтилентерефталата, полибутилентерефталата, в том числе содержащих минеральные наполнители. Толщина полимерных лент может составлять 0,5-4,0 мм. Поверхность лент может быть гладкой, рифленой или с каким-либо рисунком.In this case, tapes based on primary or secondary thermoplastics, including filled ones, or mixtures thereof, in particular, based on polyolefins, polyamides, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, including those containing mineral fillers, are used as flat thermoplastic tapes. The thickness of the polymer tapes can be 0.5-4.0 mm. The surface of the tapes can be smooth, corrugated or with any pattern.

Примеры изготовления слоистой структуры.Examples of the manufacture of a layered structure.

Пример 1.Example 1

Берут две ленты длиной 5 м, шириной 100 мм и толщиной каждая 2,0 мм из полиэтилена низкой плотности, укладывают друг на друга на столе сварочной установки, закрепляя их с одного края и ограничивая смещение по ширине. Затем ленты натягивают в продольном направлении, закрепляют в натянутом состоянии с другого края и прижимают друг другу. После этого подводят нагретые элементы, расположенные рядами с интервалом 250 мм и имеющие температуру 160°С, и осуществляют сварку проплавлением в течение 15 с в том числе по месту продольных кромок без проплавления лент. После отвода нагретых элементов от полученного пакета осуществляют охлаждение сварных швов сначала на воздухе в течение 2 с без давления, а затем под тем же давлением, что и давление сварки, в течение 5 с с помощью дополнительно укладываемой и прижимаемой к сваренному пакету пластины. По истечении указанного времени пластина снимается с поверхности пакета. Затем на пакет из двух первых сваренных лент укладывают очередную подлежащую присоединению к нему ленту такой же длины, повторяя все указанные выше действия по ее закреплению и переместив пакет из трех слоев на половину шага сварных швов в левую сторону. Вновь подводят нагретые элементы и проводят сварку верхней ленты с нижней при указанном выше режиме и охлаждение сварных швов так же, как в случае сварки первой пары лент. При приварке следующей ленты собранный пакет из четырех лент перемещением вправо на половину шага сварных швов возвращается в исходное положение. Формирование слоистой структуры нужной высоты производится многократным повторением укладки, фиксирования и сварки слоев термопласта и охлаждения сварных швов. Все приемы и режимы сварки и охлаждения при образовании соединения очередной верхней ленты с нижней повторяются. Поочередно меняется только положение пакета лент под нагретыми элементами: при приварке нечетной ленты пакет смещается на полшага влево, а при приварке четной ленты пакет возвращается в исходное состояние. После сварки двадцати лент слоистую структуру растяжением в направлении, перпендикулярном плоскости лент, трансформируют в ячеистую конструкцию. При испытании на расслаивание сварных соединений двух смежных лент в направлении вдоль продольной их оси (перпендикулярно направлению сварного шва) достигли прочности на 25% выше прочности соединения, выполненного согласно прототипу. Производительность процесса по сравнению с прототипом возросла на 30%.Take two strips 5 m long, 100 mm wide and 2.0 mm thick each from low density polyethylene, stacked on top of each other on the table of the welding machine, fixing them from one edge and limiting the shift in width. Then the tape is pulled in the longitudinal direction, fixed in a stretched state from the other edge and pressed against each other. After that, heated elements are arranged, arranged in rows with an interval of 250 mm and having a temperature of 160 ° C, and fusion welding is carried out for 15 s, including at the place of the longitudinal edges without penetration of the tapes. After removal of the heated elements from the resulting package, the welds are cooled first in air for 2 seconds without pressure, and then under the same pressure as the welding pressure, for 5 seconds with the help of an additionally stacked plate pressed to the welded package. After the specified time, the plate is removed from the surface of the package. Then, the next tape of the same length to be attached to it is laid on a packet of the first two welded tapes, repeating all the above steps for fixing it and moving the packet of three layers by half the step of the welds to the left side. Once again, the heated elements are brought in and the upper tape is welded from the lower one in the above mode and the welds are cooled in the same way as in the case of welding the first pair of tapes. When welding the next tape, the assembled package of four tapes by moving to the right by half the step of the welds returns to its original position. The formation of a layered structure of the desired height is performed by repeated repetition of laying, fixing and welding of thermoplastic layers and cooling of welds. All methods and modes of welding and cooling during the formation of the connection of the next upper tape with the lower are repeated. In turn, only the position of the tape package under the heated elements changes: when welding the odd tape, the package moves half a step to the left, and when welding the even tape, the package returns to its original state. After welding twenty tapes, the layered structure by stretching in the direction perpendicular to the plane of the tapes is transformed into a cellular structure. When testing for delamination of the welded joints of two adjacent strips in the direction along their longitudinal axis (perpendicular to the direction of the weld), they reached a strength of 25% higher than the strength of the joints made according to the prototype. The performance of the process compared to the prototype increased by 30%.

Пример 2.Example 2

Берут две ленты длиной 6 м, шириной 100 мм и толщиной каждая 1,5 мм из полиэтилена высокой плотности, укладывают друг на друга на столе сварочной установки, закрепляя их с одного края и ограничивая смещение по ширине. Затем ленты натягивают в продольном направлении, закрепляют в натянутом состоянии с другого края и прижимают друг другу. После этого подводят нагретые элементы, расположенные рядами с интервалом 300 мм и имеющие температуру 200°С, и осуществляют сварку проплавлением в течение 5 с в том числе по месту продольных кромок без проплавления лент. После отвода нагретых элементов от полученного пакета осуществляют охлаждение сварных швов сначала на воздухе в течение 4 с без давления, а затем под тем же давлением, что и давление сварки, в течение 7 с с помощью дополнительно укладываемой и прижимаемой к сваренному пакету пластины. По истечении указанного времени пластина снимается с поверхности текста. Затем на пакет из двух первых сваренных лент укладывают очередную подлежащую присоединению к нему ленту такой же длины, повторяя все указанные выше действия по ее закреплению и переместив пакет из трех слоев на половину шага сварных швов в левую сторону. Вновь подводят нагретые элементы и проводят сварку верхней ленты с нижней при указанном выше режиме и охлаждение сварных швов так же, как в случае сварки первой пары лент. При приварке следующей ленты собранный пакет из четырех лент перемещением вправо на половину шага сварных швов возвращается в исходное положение. Формирование слоистой структуры нужной высоты производится многократным повторением укладки, фиксирования и сварки слоев термопласта и охлаждения сварных швов. Все приемы и режимы сварки и охлаждения при образовании соединения очередной верхней ленты с нижней повторяются. Поочередно меняется только положение пакета лент под нагретыми элементами: при приварке нечетной ленты пакет смещается на полшага влево, а при приварке четной ленты пакет возвращается в исходное состояние. После сварки двадцати лент слоистую структуру растяжением в направлении, перпендикулярном плоскости лент, трансформируют в ячеистую конструкцию. При испытании на расслаивание сварных соединений двух смежных лент в направлении вдоль продольной их оси (перпендикулярно направлению сварного шва) достигли прочности на 20% выше прочности соединения, выполненного согласно прототипу. Производительность процесса по сравнению с прототипом возросла на 35%.Take two tapes 6 m long, 100 mm wide and 1.5 mm thick each from high density polyethylene, stacked on top of each other on the table of the welding machine, fixing them from one edge and limiting the shift in width. Then the tape is pulled in the longitudinal direction, fixed in a stretched state from the other edge and pressed against each other. After that, heated elements are arranged, arranged in rows with an interval of 300 mm and having a temperature of 200 ° C, and fusion welding is carried out for 5 s, including at the place of the longitudinal edges without penetration of the tapes. After removal of the heated elements from the resulting package, the welds are cooled first in air for 4 seconds without pressure, and then under the same pressure as the welding pressure, for 7 seconds with the help of an additionally stacked plate pressed to the welded package. After the specified time, the plate is removed from the surface of the text. Then, the next tape of the same length to be attached to it is laid on a packet of the first two welded tapes, repeating all the above steps for fixing it and moving the packet of three layers by half the step of the welds to the left side. Once again, the heated elements are brought in and the upper tape is welded from the lower one in the above mode and the welds are cooled in the same way as in the case of welding the first pair of tapes. When welding the next tape, the assembled package of four tapes by moving to the right by half the step of the welds returns to its original position. The formation of a layered structure of the desired height is performed by repeated repetition of laying, fixing and welding of thermoplastic layers and cooling of welds. All methods and modes of welding and cooling during the formation of the connection of the next upper tape with the lower are repeated. In turn, only the position of the tape package under the heated elements changes: when welding the odd tape, the package moves half a step to the left, and when welding the even tape, the package returns to its original state. After welding twenty tapes, the layered structure by stretching in the direction perpendicular to the plane of the tapes is transformed into a cellular structure. When testing for delamination of the welded joints of two adjacent tapes in the direction along their longitudinal axis (perpendicular to the direction of the weld), they reached a strength of 20% higher than the strength of the joints made according to the prototype. The performance of the process compared to the prototype increased by 35%.

Пример 3.Example 3

Берут две ленты длиной 6 м, шириной 150 мм и толщиной каждая 1,5 мм из полиэтилентерефталата, укладывают друг на друга на столе сварочной установки, закрепляя их с одного края и ограничивая смещение по ширине. Затем ленты натягивают в продольном направлении, закрепляют в натянутом состоянии с другого края и прижимают друг другу. После этого подводят нагретые элементы, расположенные рядами с интервалом 350 мм и имеющие температуру 260°С, и осуществляют сварку проплавлением в течение 5 с в том числе по месту продольных кромок без проплавления лент. После отвода нагретых элементов от полученного пакета осуществляют охлаждение сварных швов сначала на воздухе в течение 3 с без давления, а затем под тем же давлением, что и давление сварки, в течение 10 с с помощью дополнительно укладываемой и прижимаемой к сваренному пакету пластины. По истечении указанного времени пластина снимается с поверхности пакета. Затем на пакет из двух первых сваренных лент укладывают очередную подлежащую присоединению к нему ленту такой же длины, повторяя все указанные выше действия по ее закреплению и переместив пакет из трех слоев на половину шага сварных швов в левую сторону. Вновь подводят нагретые элементы и проводят сварку верхней ленты с нижней при указанном выше режиме и охлаждение сварных швов так же, как в случае сварки первой пары лент. При приварке следующей ленты собранный пакет из четырех лент перемещением вправо на половину шага сварных швов возвращается в исходное положение. Формирование слоистой структуры нужной высоты производится многократным повторением укладки, фиксирования и сварки слоев термопласта и охлаждения сварных швов. Все приемы и режимы сварки и охлаждения при образовании соединения очередной верхней ленты с нижней повторяются. Поочередно меняется только положение пакета лент под нагретыми элементами: при приварке нечетной ленты пакет смещается на полшага влево, а при приварке четной ленты пакет возвращается в исходное состояние. После сварки двадцати лент слоистую структуру растяжением в направлении, перпендикулярном плоскости лент, трансформируют в ячеистую конструкцию. При испытании на расслаивание сварных соединений двух смежных лент в направлении вдоль продольной их оси (перпендикулярно направлению сварного шва) достигли прочности на 15% выше прочности соединения, выполненного согласно прототипу. Производительность процесса возросла на 35%.Take two tapes 6 m long, 150 mm wide and 1.5 mm thick each from polyethylene terephthalate, laid on top of each other on the table of the welding machine, fixing them from one edge and limiting the shift in width. Then the tape is pulled in the longitudinal direction, fixed in a stretched state from the other edge and pressed against each other. After that, heated elements are arranged, arranged in rows with an interval of 350 mm and having a temperature of 260 ° C, and fusion welding is carried out for 5 s, including at the place of the longitudinal edges without penetration of the tapes. After removal of the heated elements from the resulting package, the welds are cooled first in air for 3 seconds without pressure, and then under the same pressure as the welding pressure for 10 seconds with the help of an additionally stacked and pressed plate to the welded package. After the specified time, the plate is removed from the surface of the package. Then, the next tape of the same length to be attached to it is laid on a packet of the first two welded tapes, repeating all the above steps for fixing it and moving the packet of three layers by half the step of the welds to the left side. Once again, the heated elements are brought in and the upper tape is welded from the lower one in the above mode and the welds are cooled in the same way as in the case of welding the first pair of tapes. When welding the next tape, the assembled package of four tapes by moving to the right by half the step of the welds returns to its original position. The formation of a layered structure of the desired height is performed by repeated repetition of laying, fixing and welding of thermoplastic layers and cooling of welds. All methods and modes of welding and cooling during the formation of the connection of the next upper tape with the lower are repeated. In turn, only the position of the tape package under the heated elements changes: when welding the odd tape, the package moves half a step to the left, and when welding the even tape, the package returns to its original state. After welding twenty tapes, the layered structure by stretching in the direction perpendicular to the plane of the tapes is transformed into a cellular structure. When testing for delamination of the welded joints of two adjacent tapes in the direction along their longitudinal axis (perpendicular to the direction of the weld), they reached a strength of 15% higher than the strength of the joints made according to the prototype. The productivity of the process increased by 35%.

При экспериментальном апробировании способа было установлено, что при использовании всех отличительных признаков удается изготовить слоистую структуру из плоских термопластичных лент с заданным числом рядов поперечных сварных швов, способную при растяжении в направлении, перпендикулярном плоскости лент, трансформироваться в ячеистую конструкцию. Ограничение лент по ширине, их натяжение и закрепление с двух сторон обеспечивают получению ячеистой конструкции с более правильной формой и точными размерами ячеек и при отсутствии сильно (более чем на 3 мм) выступающих кромок термопластичных лент над воображаемой поверхностью трансформированной ячеистой конструкции. Продолжительность проплавления отверстий и нагрева сварочными выступами в местах сварки по кромкам лент зависит от типа и толщины термопластичных лент, температуры нагретых сварочных выступов и давления сварки. Продолжительность охлаждения сварных швов на воздухе без давления зависит от температуры окружающей среды и скорости подведения охлаждающей пластины, которая определяется конструкцией сварочной установки. Продолжительность охлаждения сварных швов под давлением зависит от температуры материала сварного шва, его размеров и температуры охлаждающей пластины. Число рядов поперечных сварных швов, изготавливаемых за один прием, может составлять от 5 до 25. Оно зависит от размеров слоистой структуры, размеров ячеек трансформируемой из нее ячеистой конструкций устройства выбранной сварочной установки.During experimental testing of the method, it was found that using all the distinguishing features, it is possible to produce a layered structure of flat thermoplastic tapes with a given number of rows of transverse welds, capable of being transformed into a cellular structure when stretched in the direction perpendicular to the plane of the tapes. Limiting the width of the tapes, their tension and fixing on both sides provide a cellular structure with a more regular shape and exact cell size and in the absence of strongly (more than 3 mm) protruding edges of thermoplastic tapes above the imaginary surface of the transformed cellular structure. The duration of the penetration of holes and heating by the welding tabs at the welding points along the edges of the tapes depends on the type and thickness of the thermoplastic tapes, the temperature of the heated welding tabs and the welding pressure. The duration of cooling the welds in air without pressure depends on the ambient temperature and the speed of the cooling plate, which is determined by the design of the welding installation. The duration of cooling the welds under pressure depends on the temperature of the weld material, its dimensions and the temperature of the cooling plate. The number of rows of transverse welds made in one step can be from 5 to 25. It depends on the size of the layered structure, the cell sizes of the cellular structure of the device of the selected welding installation being transformed from it.

Claims (1)

Способ изготовления слоистой структуры, трансформируемой при растяжении в ячеистую конструкцию, включающий послойную укладку друг на друга лент из плоского термопластичного материала, их фиксирование по всей длине под давлением, сварку верхней и нижней лент, охлаждение, а затем вновь укладку на пакет из двух первых сваренных лент поочередно каждой подлежащей присоединению к нему ленты такой же длины и повторение процесса сварки, при этом осуществляют поочередно перемещение пакета на половину шага сварных швов пакета в любую сторону при приварке нечетной ленты и возвращение в исходное положение при приварке четной ленты, отличающийся тем, что ленты из плоского термопластичного материала при укладке закрепляют с одного края, ограничивают смещение по ширине, затем натягивают в продольном направлении и закрепляют в натянутом состоянии с другого края, сварку проплавлением осуществляют в течение 5-15 с и одновременно сваривают продольные кромки без проплавления лент, охлаждение сварных швов осуществляют сначала на воздухе в течение 2-4 с без давления, а затем под тем же давлением, что и давление сварки, в течение 5-10 с с помощью дополнительно укладываемой пластины.A method of manufacturing a layered structure, which is transformed under tension into a cellular structure, including layering layers of flat thermoplastic material on top of each other, fixing them over the entire length under pressure, welding the upper and lower tapes, cooling, and then re-laying on the package of the first two welded tapes in turn for each tape to be connected to it of the same length and the repetition of the welding process, while the packet is alternately moved half the step of the welds of the packet in any direction welding an odd tape and returning to its original position when welding an even tape, characterized in that the tapes of a flat thermoplastic material are fixed from one edge when laying, limit the width offset, then stretched in the longitudinal direction and fixed in the stretched state from the other edge, fusion welding carried out for 5-15 s and at the same time weld the longitudinal edges without penetration of the tapes, cooling the welds is carried out first in air for 2-4 s without pressure, and then under the same pressure the same as the welding pressure, for 5-10 s using an additionally stacked plate.