RU2036101C1

RU2036101C1 - Method of manufacturing thermoshrinkable parts

Info

Publication number: RU2036101C1
Authority: RU
Inventors: В.Я. Ленский; В.К. Яроцкий; Ю.В. Образцов; В.А. Пуков; В.А. Борисов; Е.Б. Васильев; В.С. Немов
Original assignee: Акционерное общество "Лакс-Электро"
Priority date: 1991-06-13
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: cable fittings. SUBSTANCE: method involves heating workpiece with taps having closed ends and protrusion at outer side of workpiece end part to softening temperature; retaining in forming pass and sealing by clamping annular protrusion between support ring and pressure member; blowing out workpiece by excessive pressure working medium and simultaneously extruding material of annular protrusion by pressure member into pass cavity to compensate drawing of material; removing excessive material from article upon cooling. EFFECT: increased efficiency of method. 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельной арматуре, и может быть использовано при изготовлении деталей из термоусаживамых материалов на основе полиолефинов для арматуры силовых кабелей. The invention relates to electrical engineering, in particular to cable accessories, and can be used in the manufacture of parts from heat-shrinkable materials based on polyolefins for the reinforcement of power cables.

Для монтажа различных кабельных соединений, разводок и оконцеваний широкое применение находят термоусаживаемые изделия из полимерных материалов. Из них к наиболее сложным в изготовлении относятся кабельные колпачки (капы) и различные трубки с отводами, применяемые для герметизации и изолирования мест разветвления кабелей в соединительных и концевых муфтах. Трудности в изготовлении таких изделий обусловлены предъявляемыми к ним высокими требованиями по надежности. При этом особую важность представляют способы изготовления этих изделий, как факторы, непосредственно влияющие на качество и эксплуатационную надежность. For the installation of various cable connections, wiring and termination, heat-shrinkable products made of polymeric materials are widely used. Of these, the most difficult to manufacture include cable caps (caps) and various tubes with bends, used to seal and insulate the branching points of cables in the connecting and end couplings. Difficulties in the manufacture of such products are caused by high reliability requirements. Moreover, of particular importance are the methods of manufacturing these products, as factors that directly affect the quality and operational reliability.

Известен способ изготовления термоусаживаемых трубок с отводами, по которому заготовку с открытыми отводами надевают на растягивающее устройство, фиксируют на нем и помещают в контейнер с нагревательной жидкостью, например глицерином. После нагрева и размягчения заготовки изделия производят ее расширение (в радиальном направлении) растягивающим устройством непосредственно в нагревательной жидкости. Затем растягивающее устройство с расширенным изделием опускают в контейнер с холодной водой. После охлаждения и обезжиривания растянутое изделие снимают с растягивающего устройства и цикл изготовления повторяется. Указанный способ изготовления термоусаживаемых труб с отводами реализуется на установке [1]
Однако вследствие неравномерного воздействия растягивающего инструмента (профильных стержней) на стенки трубки часто происходит неравномерное утонение последних (разнотолщинность), растрескивание материала заготовки в месте разветвления отводов или образование скрытых трещин. Применение для расширения отводов конусных расширителей ведет к возникновению у основания отводов кольцевых утонений, скрытых трещин, а при увеличенной длине отводов происходит отрыв последних от трубки.A known method of manufacturing heat-shrinkable tubes with bends, according to which a workpiece with open bends is put on a stretching device, fixed on it and placed in a container with a heating fluid, for example glycerin. After heating and softening the workpiece, the product is expanded (in the radial direction) by a tensile device directly in the heating fluid. Then the stretching device with the expanded product is lowered into a container with cold water. After cooling and degreasing, the stretched product is removed from the stretching device and the manufacturing cycle is repeated. The specified method of manufacturing heat-shrinkable pipes with bends is implemented on the installation [1]
However, due to the uneven effect of the tensile tool (profile rods) on the tube walls, the latter is often unevenly thinned (thickness thickness), cracking of the workpiece material at the branch branch, or the formation of hidden cracks. The use of conical expanders for expanding the bends leads to the appearance of ring thinning, hidden cracks at the base of the bends, and with an increased length of the bends, the latter break away from the tube.

Кроме того, применение нагревательной жидкости требует выполнения операции по обезжириванию изделия. Для сглаживания неравномерности толщины стенок и следов расширяющего инструмента, а также улучшения товарного вида изделий последние часто подвергают дополнительной операции калибрования путем предварительной усадки на калибрующую форму, что приводит к уменьшению размеров готового изделия, т. е. фактически к уменьшению достигнутой степени расширения заготовки, являющейся одной из главных качественных характеристик термоусаживаемых изделий. In addition, the use of heating fluid requires the operation to degrease the product. To smooth out the unevenness of the wall thickness and traces of the expanding tool, as well as to improve the presentation of the products, the latter are often subjected to an additional calibration operation by preliminary shrinkage on the calibrating form, which leads to a decrease in the size of the finished product, i.e., in fact, to a decrease in the achieved degree of expansion of the workpiece, which one of the main quality characteristics of heat-shrinkable products.

Значительная разнотолщинность и невозможность получения трубок с удлиненными отводами снижают надежность и ограничивают сферу применения изделий, выполненных по вышеописанному способу, в кабельных линиях на напряжение 1-3 кВ, а выполнение операций обезжиривания и калибрования увеличивает издержки производства. Брак при реализации данного способа составляет до 40% и более при степени расширения 1,8. Significant thickness variation and the impossibility of obtaining tubes with elongated bends reduce reliability and limit the scope of application of products made according to the above method in cable lines to a voltage of 1-3 kV, and the performance of degreasing and calibration operations increases production costs. The marriage in the implementation of this method is up to 40% or more with a degree of expansion of 1.8.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления термоусаживаемых деталей, преимущественно трубок с отводами, включающий нагрев до температуры размягчения заготовки в виде трубки с закрытыми в торцовой части отводами, фиксацию ее в оформляющем калибре, герметизацию со стороны открытой части трубки и раздув заготовки избыточным давлением рабочей среды [2]
Такой способ изготовления термоусаживаемой трубки с отводами обеспечивает более равномерное расширение материала заготовки, позволяет получать изделия с достаточной длиной трубы и отводов и снижает вероятность образования скрытых трещин. Кроме того, указанный способ не требует применения смазки и, следовательно, операции по обезжириванию изделия.Closest to the invention is a method of manufacturing heat-shrinkable parts, mainly tubes with bends, comprising heating to the softening temperature of the workpiece in the form of a tube with bends closed in the end part, fixing it in the forming caliber, sealing from the side of the open part of the tube and blowing the billet with excess pressure of the working medium [2]
This method of manufacturing a heat-shrinkable tube with bends provides a more uniform expansion of the workpiece material, allows you to get products with a sufficient length of the pipe and bends and reduces the likelihood of hidden cracks. In addition, this method does not require the use of lubricant and, therefore, the operation of degreasing the product.

К недостаткам указанного способа следует отнести сложность фиксации горячей размягченной заготовки в оформляющем калибре и герметизации ее полости путем зажима стенок трубки между уплотняющим кольцом и заглушкой, которую вставляют внутрь заготовки, а также невозможность изготовления с достаточно высоким качеством изделий с коэффициентом раздува более 2-2,5. The disadvantages of this method include the difficulty of fixing the hot softened workpiece in the forming gauge and sealing its cavity by clamping the walls of the tube between the sealing ring and the plug that is inserted into the workpiece, as well as the impossibility of manufacturing products with a sufficiently high quality with a blow-off coefficient of more than 2-2, 5.

Причины указанных недостатков состоят в следующем. При сжатии в поперечном направлении размягченных стенок заготовки происходит их значительное утонение (слабое место) в месте зажима, из которого при раздуве происходит усиленная вытяжка материала с образованием кольцевой неравномерности толщины стенок. Поэтому при необходимости получения изделия со степенью раздува более 2-2,5 указанная вытяжка материала достигает критического значения с последующим разрывом стенки заготовки, что приводит к увеличению брака. Кроме того, при таком зажиме заготовки значительно увеличивается влияние на качество изделий даже небольших перекосов установки заготовки и неточностей изготовления, так как при этом происходит неравномерное утонение стенок заготовки в зажиме, приводящее при раздуве к неравномерному распределению усилий растяжения у основания трубки с образованием соответствующей разнотолщинности стенок изделия и снижению его качества. The reasons for these shortcomings are as follows. When the softened walls of the workpiece are compressed in the transverse direction, they are significantly thinned (weak spot) at the clamping point, from which, when inflated, the material is stretched to form an annular wall thickness non-uniformity. Therefore, if it is necessary to obtain a product with a blow-up degree of more than 2-2.5, the specified material exhaust reaches a critical value with subsequent rupture of the billet wall, which leads to an increase in rejects. In addition, with such a clamping of the workpiece, the effect on the quality of the products even of slight distortions in the installation of the workpiece and manufacturing inaccuracies significantly increases, since this results in an uneven thinning of the walls of the workpiece in the clamp, which leads to an uneven distribution of tensile forces at the base of the tube with the formation of the corresponding wall thickness products and reduce its quality.

Целью изобретения является увеличение степени раздува и повышение качества деталей для кабельной арматуры путем компенсации вытяжки материала. The aim of the invention is to increase the degree of inflation and improve the quality of parts for cable accessories by compensating for the drawing of the material.

Для этого в способе изготовления термоусаживаемых деталей, преимущественно трубок с отводами, включающем нагрев до температуры размягчения заготовки в виде трубки с закрытыми в торцовой части отводами, фиксацию ее в оформляющем калибре, герметизацию со стороны открытой части трубки и раздув заготовки избыточным давлением рабочей среды, используют заготовку с кольцевым выступом, расположенным на внешней стороне торцовой части трубки, фиксацию и герметизацию заготовки осуществляют путем зажатия кольцевого выступа между опорным кольцом и нажимным элементом, а при раздуве заготовки осуществляют выдавливание нажимным элементом материала кольцевого выступа в полость калибра для компенсации вытяжки материала. For this, in the method of manufacturing heat-shrinkable parts, mainly tubes with bends, including heating to the softening temperature of the workpiece in the form of a tube with bends closed in the end part, fixing it in the forming caliber, sealing from the side of the open part of the tube and blowing the billet with overpressure of the working medium, use the workpiece with an annular protrusion located on the outer side of the end part of the tube, the workpiece is fixed and sealed by clamping the annular protrusion between the support ring m and the pressure element, and when the workpiece is inflated, the pressure element extrudes the annular protrusion material into the cavity of the caliber to compensate for the drawing of the material.

На фиг.1 изображена литая заготовка с кольцевым выступом и закрытыми при литье отводами; на фиг. 2 вариант исполнения устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг.3 заготовка после операции раздува. Figure 1 shows a cast billet with an annular protrusion and bends closed during casting; in FIG. 2 embodiment of a device for implementing the proposed method; figure 3 the workpiece after the operation of blowing.

Способ изготовления термоусаживаемых деталей для кабельной арматуры осуществляется следующим образом. A method of manufacturing a heat-shrinkable parts for cable accessories is as follows.

Заготовку 1 трубки с закрытыми отводами 2 и кольцевым выступом 3, нагретую до температуры размягчения, устанавливают в оформляющем калибре 4 таким образом, чтобы кольцевой выступ 3 заготовки 1 вошел в гнездо 5 опорного кольца 6, которое установлено на оформляющем калибре 4. Затем производят фиксирование и герметизацию заготовки 1 путем зажатия кольцевого выступа 3 между опорным кольцом 6 и нажимным элементом 7, после чего производят раздув заготовки 1 избыточным давлением воздуха с одновременным выдавливанием материала кольцевого выступа 3 нажимным элементом 7 в полость калибра. Подачу воздуха осуществляют через отверстие 8 в нажимном элементе 7. При этом выдавленная часть материала кольцевого выступа 3 расходуется на компенсацию вытяжки материала заготовки 1 и предохраняет ее стенки от разрыва за счет уменьшения в них растягивающих усилий. После остывания раздутую заготовку 1 извлекают из оформляющего калибра 4 и обрезают излишки материала у основания трубки и у концов отводов. Изготовление по предлагаемому способу кабельных колпачков производят так же, как и трубок с закрытыми отводами и при одинаковых технологических режимах. The tube blank 1 with the closed bends 2 and the annular protrusion 3, heated to the softening temperature, is installed in the forming caliber 4 so that the annular protrusion 3 of the workpiece 1 fits into the socket 5 of the support ring 6, which is installed on the forming caliber 4. Then fix and sealing the workpiece 1 by clamping the annular protrusion 3 between the support ring 6 and the pressure element 7, after which the workpiece 1 is inflated by excess air pressure while extruding the material of the annular protrusion 3 with an element 7 in the caliber cavity. The air supply is carried out through the hole 8 in the pressing element 7. In this case, the extruded part of the material of the annular protrusion 3 is used to compensate for the drawing of the material of the workpiece 1 and protects its walls from rupture by reducing tensile forces in them. After cooling, the bloated blank 1 is removed from the forming gauge 4 and the excess material is cut off at the base of the tube and at the ends of the bends. The manufacture of the cable caps according to the proposed method is carried out in the same way as for tubes with closed bends and under the same technological conditions.

С целью получения сравнительных данных были изготовлены образцы термоусаживаемых трубок с отводами с различными коэффициентами раздува, причем изготовление изделий осуществлялось как по предлагаемому способу (1-я группа образцов), так и по способу, принятому за прототип (2-я группа образцов). Все образцы были изготовлены из полиэтилена марки 273-81К и имели одинаковые основные размеры: диаметр d трубки равен 30 мм; толщина δ стенки равна 3 мм. Нагрев заготовок производился до t 150^оС. Раздув производился сжатым воздухом при давлении 4 кгс/см². Фиксирование и герметизация заготовок осуществлялись по группам образцов в соответствии с реализуемым способом. При раздуве образцов 1-й группы производилась компенсация утонения материала стенок заготовки путем выдавливания материала кольцевого выступа нажимным элементом.In order to obtain comparative data, samples of heat-shrinkable tubes with bends with different blowing coefficients were made, and the manufacture of products was carried out both by the proposed method (1st group of samples) and by the method adopted as a prototype (2nd group of samples). All samples were made of polyethylene grade 273-81K and had the same basic dimensions: the tube diameter d was 30 mm; wall thickness δ is 3 mm. The billets were heated to t ^about 150 ° C. Blowing was carried out with compressed air at a pressure of 4 kgf / cm ² . Fixing and sealing of the workpieces was carried out according to groups of samples in accordance with the implemented method. When the samples of the 1st group were inflated, the thinning of the material of the walls of the workpiece was compensated by extruding the material of the annular protrusion by the pressure element.

На полученных образцах изделий определяли неравномерность и коэффициент раздува, а также качество поверхности. The obtained samples of the products determined the unevenness and coefficient of blowing, as well as surface quality.

Неравномерность раздува определяли по формуле
φ

· 100 где φ неравномерность раздува,
δ_макc и δ_мин максимальная и минимальная толщина стенки трубки у места зажима.Uneven blowing was determined by the formula
φ

· 100 where φ is the non-uniformity of inflation
δ _max and δ _min maximum and minimum wall thickness of the tube at the clamping point.

Качество поверхности изделий определяли визуально по наличию трещин и разрывов стенки изделия. The surface quality of the products was determined visually by the presence of cracks and tears of the product wall.

Коэффициент раздува определяли по формуле
K

где К коэффициент раздува;
D внутренний диаметр трубки в раздутом состоянии, мм;
d внутренний диаметр заготовки, мм.Blow factor was determined by the formula
K

where K is the blowing coefficient;
D the inner diameter of the tube in a swollen state, mm;
d inner diameter of the workpiece, mm.

Результаты испытаний и измерений полученных образцов изделий приведены в таблице. The test results and measurements of the obtained product samples are shown in the table.

Как следует из таблицы, использование предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет повысить степень раздува заготовки при высокой равномерности толщины стенок и снизить количество брака при хорошем качестве поверхности изделия. As follows from the table, the use of the proposed method in comparison with the known allows to increase the degree of inflation of the workpiece with a high uniformity of wall thickness and reduce the amount of marriage with good surface quality of the product.

Claims

METHOD FOR PRODUCING THERMOUSTAINABLE PARTS, mainly tubes with bends, including heating to the softening temperature of the workpiece in the form of a tube with bends closed in the end part, fixing it in the forming gauge and sealing from the open part of the tube, blowing the workpiece with overpressure of the working medium, characterized in that that, in order to increase the degree of inflation and improve the quality of parts for cable accessories by compensating for material exhaustion, use a workpiece with an annular protrusion located on the outside second side of the end portion of the tube, fixing and sealing of the workpiece carried by the workpiece clamping ring projection between the support ring and the caliber of the pressing member, while the workpiece is carried bulge indentation pressure element material in the annular projection gauge cavity to compensate for stretching of the material.