СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1995 года по МПК B29C37/00 

Изобретение относится к области переработки пластмасс и композиций на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) в изделия, в частности к изготовлению поршневых и сальниковых уплотняющих колец из композиционного полимера, например Ф4К20.

Известен способ изготовления поршневых и сальниковых уплотнительных колец из композиционного полимера.

Сущность такого технологического способа изготовления заключается в том, что из спрессованной и спеченной заготовки в форме втулки из Ф4К20 и размерами, например, ⊘ 150х100 мм, высотой 50 мм на токарном станке методом точения изготавливают строго с машиностроительными допусками поршневое или сальниковое уплотнительное кольцо. При этом трудоемкость одного цикла обработки кольца составит 24 мин.

Однако даже при тщательно рассчитанных припусках на изготовление колец отходы в стружку дорогостоящего композиционного полимера Ф4К20 составляют 60-70% от массы заготовки.

Эти отходы никак не могут быть утилизированы и возвращены в последующую переработку.

Наиболее близким из известных является способ изготовления полимерных изделий, при котором экструдируемую трубу разрезают в виде винтовой спирали с заданной толщиной витка. В этом способе возможно изготовление винтовых изделий заданных геометрических размеров без больших отходов.

Однако практически невозможно точно изготовить поршневое уплотнительное кольцо по наружному диаметру, а сальниковое уплотнительное кольцо - по внутреннему диаметру из-за высокоточных машиностроительных допусков, заложенных в конструкции колец.

Технический результат изобретения состоит в обеспечении изготовления уплотнительных колец поршневых машин. Для этого в способе изготовления полимерных изделий, при котором экструдируемую трубу разрезают в виде винтовой спирали с заданной толщиной витка, согласно изобретению, посредством оправки полученную винтовую спираль закрепляют, скручивают и стягивают без зазора между витками по оси и по диаметру и протачивают рабочую поверхность винтовой спирали до размера уплотняемого элемента. Для обеспечения возможности изготовления поршневых уплотнительных колец винтовую спираль закрепляют на оправке, наружный диаметр которой равен диаметру канавки уплотняемого поршня, а протачивание рабочей поверхности ведут по наружной поверхности винтовой спирали до диаметра уплотняемого поршневого цилиндра. Для обеспечения возможности изготовления сальниковых уплотнительных колец винтовую спираль закрепляют в оправке, внутренний диаметр которой равен диаметру уплотняемого цилиндра, а протачивание ведут по внутренней поверхности винтовой спирали до размера уплотняемого штока.

Для осуществления указанного способа на поршневом экструзионном агрегате индекс 593.625 экструдируют трубу-заготовку из полимерной композиции Ф4К20. Для поршневых уплотнительных колец внутренний диаметр трубы-заготовки выполняют в размер, равный размеру внутреннего диаметра уплотнительной канавки поршня, а наружный диаметр трубы-заготовки выполняют с минимальным припуском по наружному диаметру поршневого уплотнительного кольца: 0,5-1,0 мм в зависимости от диаметра поршневого цилиндра.

Для сальниковых уплотнительных колец наружный диаметр трубы-заготовки выполняют в размер, равный размеру внутреннего диаметра цилиндра, внутренний диаметр трубы-заготовки выполняют с минимальным припуском по внутреннему диаметру сальникового уплотнительного кольца: 0,5-1,0 мм в зависимости от наружного диаметра уплотняемого штока. Затем полученную трубу-заготовку как поршневого, так и сальникового уплотнительного кольца, закрепляют в патроне токарного станка и безотходным резцом разрезают в виде винтовой спирали. Толщина витка обрабатываемой спирали изготовляется равной осевой высоте кольца или равной ширине, размеру уплотнительной канавки поршня или штока.

Полученную таким образом винтовую спираль будущего поршневого уплотнительного кольца устанавливают на оправку, наружный диаметр которой точно (с нулевым допуском) равен диаметру канавки уплотняемого поршня. Винтовую спираль стягивают гайкой до плотности прилегания ее к наружному диаметру оправки и плотного прилегания ее витков друг к другу. Затем винтовую спираль, имеющую минимальный припуск по наружному диаметру 0,5-1,0 мм, обтачивают до размера внутреннего диаметра поршневого цилиндра. После чего оправку разбирают и фрезеруют замок поршневого уплотнительного кольца. Готовые кольца отправляют на сборку.

Полученную винтовую спираль будущего сальникового уплотнительного кольца закрепляют в цилиндрической оправке, внутренний диаметр которой (с нулевым допуском) равен диаметру уплотняемого цилиндра. Винтовую спираль стягивают гайкой до плотного прилегания ее к внутреннему диаметру цилиндрической оправки и плотному прилеганию витков спирали друг к другу. Затем винтовую спираль, имеющую минимальный припуск по внутреннему диаметру 0,5-1,0 мм, растачивают до размера наружного диаметра уплотняемого штока. После чего оправку разбирают и фрезеруют замок сальникового уплотнительного кольца. Готовые кольца отправляют на сборку.

П р и м е р 1. Изготовление поршневого уплотнительного кольца размерами 72х50х7 мм.

В поршневом экструзионном агрегате индекс 593.625 экструдировали трубу-заготовку из Ф4К20 диаметрами: наружный 73,0 мм, внутренний - 50,0 мм, длиной, необходимой для определенной партии колец.

Мерную трубу-заготовку длиной 800 мм разрезали безотходным резцом в виде винтовой спирали с толщиной витка спирали 7,0 мм. Собирали с центровкой по внутреннему диаметру на цилиндрической оправке и стягивали гайкой до плотного прилегания к оправке и витков спирали друг к другу. Обтачивали наружный диаметр спирали до размера 72,0 мм. Разбирали оправку и фрезеровали замок поршневого уплотнительного кольца. Результаты представлены в таблице.

П р и м е р 2. Изготовление поршневого уплотнительного кольца с припуском трубы-заготовки 0,5 мм аналогично примеру 1 (см. таблицу).

П р и м е р 3. Изготовление сальникового уплотнительного кольца размерами ⊘ 84х60х8 из трубы-заготовки с припуском 1,0 мм аналогично примеру 1 (см. таблицу).

П р и м е р 4. Изготовление сальникового уплотнительного кольца из трубы-заготовки с припуском 0,5 мм аналогично примеру 3 (см. таблицу).

П р и м е р 5 (контрольный). Изготовляли поршневое уплотнительное кольцо размером 72х50х7 из трубы-заготовки Ф4К20 размером ⊘ 80х40 точением на токарном станке обыкновенным резцом с шириной реза 2 мм. Результаты - в таблице.

П р и м е р 6 (контрольный). Изготовляли сальниковое уплотнительное кольцо размером ⊘ 84х60х8 из стержня Ф4K20 размером ⊘ 100 аналогично примеру 5 (см. таблицу).

Таким образом, по предлагаемому способу возможно изготовить поршневые и уплотнительные кольца поршневых машин со значительной экономией дорогостоящего полимера, по сравнению с существующим в настоящее время ординарным технологическим производством.

Раcчетные формулы:
m_к= (D²-d²)·H·S
m_з= [(D+пр)²-d²]·H·S
% отх = · 100, где m_к, m_з - маccы кольца и заготовки
S = 2,1 г/cм³ - плотноcть Ф4K20
D, d - наружный и внутренний диаметры
H - выcота кольца
пp - припуcк на заготовку

Использование: изготовление поршневых и сальниковых уплотняющих колец из композиционного полимера. Сущность изобретения: посредством оправки полученную винтовую спираль закрепляют, скручивают и стягивают без зазора между витками по оси и по диаметру и протачивают рабочую поверхность винтовой спирали до размера уплотняемого элемента. Кроме того, винтовую спираль закрепляют на оправке, наружный диаметр которой равен диаметру канавки уплотняемого поршня. Протачивание рабочей поверхности ведут по наружной поверхности винтовой спирали до диаметра уплотняемого поршневого цилиндра. Винтовую спираль закрепляют в оправке, внутренний диаметр которой равен диаметру уплотняемого цилиндра. Протачивание ведут по внутренней поверхности винтовой спирали до размера уплотняемого штока. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, при котором экструдируемую трубу разрезают в виде винтовой спирали с заданной толщиной витка, отличающийся тем, что, с целью обеспечения малоотходного изготовления уплотнительных колец поршневых машин, посредством оправки полученную винтовую спираль закрепляют, скручивают и стягивают без зазора между витками по оси и по диаметру и протачивают рабочую поверхность винтовой спирали до размера уплотняемого элемента. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности изготовления поршневых уплотнительных колец, винтовую спираль закрепляют на оправке, наружный диаметр которой равен диаметру канавки уплотняемого поршня, а протачивание рабочей поверхности ведут по наружной поверхности винтовой спирали до диаметра уплотняемого поршневого цилиндра. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности изготовления сальниковых уплотнительных колец, винтовую спираль закрепляют в оправке, внутренний диаметр которой равен диаметру уплотняемого цилиндра, а протачивание ведут по внутренней поверхности винтовой спирали до размера уплотняемого штока.