УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ПРОКЛАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в производстве герметизирующих уплотнений для двигателей транспортных средств.
2
Известна многослойная стальная прокладка для двигателей внутреннего сгорания [заявка WO 2005/069763, 2005.08.04]. Прокладка содержит стальные листы, каждый из которых имеет заданное электрическое сопротивление. Один слой покрытия выполнен из материала, электрическое сопротивление которого выше, чем сопротивление стальных листов. В каждом из стальных листов прокладки, для выравнивания их друг с другом сформировано, по меньшей мере, одно отверстие и выполнены упругие уплотняющие валики, по меньшей мере, в одном из стальных листов прокладки. Вокруг, по меньшей мере, одного из отверстий, нанесен, по меньшей мере, один слой материала покрытия, по меньшей мере, на одну поверхность, по меньшей мере, одного из листов прокладки. Сборка, по меньшей мере, одного слоя прокладки с покрытием и, по меньшей мере, одного другого слоя прокладки производят сваркой собранных вместе слоев с помощью лазера YAG или CO. Недостатком такой прокладки является низкие упругие характеристики, что снижает эффективность уплотнения статичных плоских поверхностей, в частности, головки блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания.
Известен армированный многослойный прокладочный материал с металлическим каркасом [RU 2177413 C1, 2001.12.27]. Каркас выполнен с односторонним расположением заусенцев, которые изогнуты во взаимно противоположных направлениях и внедрены в эластичные листы уплотнительного материала. В срединной части прокладочного материала размещен металлический сердечник с двухсторонней просечкой и взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, которые внедрены с двух сторон в эластичные листы уплотнительного материала. Такой прокладочный материал изготавливают путем обкладки перфорированного металлического сердечника с двух сторон эластичными листами уплотнительного материала. Затем дополнительно по наружной поверхности обкладывают с двух сторон металлическим каркасом с последующим пропусканием металлического каркаса, эластичных листов уплотнительного материала и металлического перфорированного сердечника через каландр или сдавливанием между двумя плоскостями. В результате такой обработки обеспечивается внедрение заусенцев (гофр) в эластичные листы уплотнительного материала и их загиб, что приводит к прочному скреплению обкладочного уплотнительного материала к металлическому каркасу и металлическому сердечнику.
Известен армированный многослойный прокладочный материал для плоских фланцевых прокладок, выбранный в качестве прототипа [патент RU 2258855 C1, 2005.08.20]. Прокладочный материал содержит, по меньшей мере, один слой из металлической перфорированной фольги с односторонним расположением зубцов перфорации, ориентированных перпендикулярно поверхности металлической фольги и слой из терморасширенного графита, которые механически соединены под давлением посредством внедрения зубцов в слой терморасширенного графита. Перфорированную фольгу изготовляют путем ее пробивки пуансонами с углом заточки от 40 до 65°, при этом площадь перфорированных отверстий составляет не менее 2,0% от всей площади фольги. Материал может содержать также два слоя перфорированной металлической фольги, наложение фольги осуществляют с каждой стороны слоя из терморасширенного графита, при этом используют рулонную металлическую фольгу толщиной 0,05-0,5 мм, а толщина слоя терморасширенного графита составляет от 1 до 5 мм. Металлическую фольгу выполняют из стали, преимущественно из нержавеющей, или из цветного металла, или сплава на его основе. Механическое соединение осуществляют путем прокатки в валках или путем прессования, а формирование прокладок проводят после механического соединения. Прокладку формируют путем ее вырубки из полученного таким образом многослойного прокладочного материала. Недостатком прокладки является не эффективные уплотнительные свойства из-за низкой адгезии слоя из терморасширенного графита к металлу.
Недостатком прототипа является слабая адгезия металлического каркаса с эластичными листами уплотнительного материала, что снижает эффективность использования прокладочного материала, например, для герметизации головки блока цилиндров в двигателях внутреннего сгорания.
Задачей полезной модели является повышение эффективности уплотнения и стойкости прокладочного материала в условиях воздействия высоких температур и давлений.
Техническим результатом полезной модели является повышение прочности сцепления металлического каркаса с эластичным уплотнительным материалом.
Вариант 1. Технический результат достигается тем, что в уплотнительном прокладочном материале, содержащем две пластины из мягкого материала и размещенный между ними металлический каркас, согласно полезной модели, металлический каркас выполнен из нержавеющей стали, а его две поверхности, контактирующие с пластинами из мягкого материала, дополнительно содержат тонкопленочное покрытие на основе клеящей композиции толщиной порядка 0,01-0,05 мм.
Клеящая композиция выполнена на основе вибростойкого и ударопрочного эпоксидного клея, например, «Эпокси-Эксклюзив».
Пластины мягкого материала выполнены из асбестовой бумаги, или прорезиненного асбестового полотна, или терморасширенного графита.
Вариант 2. Технический результат достигается тем, что в уплотнительном прокладочном материале, содержащем две пластины из мягкого материала и размещенный между ними металлический каркас, согласно полезной модели, металлический каркас выполнен в виде металлического перфорированного сердечника с двухсторонним расположением заусенцев перфораций, а его две поверхности, контактирующие с пластинами из мягкого материала, дополнительно содержат тонкопленочное покрытие на основе клеящей композиции толщиной порядка 0,01-0,05 мм.
Клеящая композиция выполнена на основе вибростойкого и ударопрочного эпоксидного клея, например, «Эпокси-Эксклюзив».
Пластины мягкого материала выполнены из асбестовой бумаги, или прорезиненного асбестового полотна, или терморасширенного графита.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фигурах 1 и 2.
На фиг.1 представлен поперечный разрез уплотнительного прокладочного материала (Вариант 1),
На фиг.2 представлен поперечный разрез уплотнительного прокладочного материала (Вариант 2).
Вариант 1. Уплотнительный прокладочный материал содержит металлический каркас 1, две пластины из мягкого материала 2 и тонкопленочное покрытие 3.
Уплотнительный прокладочный материал по Варианту 1 изготавливают следующим образом. Металлический каркас из нержавеющей стали ЭЖК толщиной не более 0,2 мм., который с двух сторон покрывают тонкопленочным покрытием 3 толщиной порядка 0,01 мм клеящей композиции на основе вибростойкого и ударопрочного эпоксидного клея, например, «Эпокси-Эксклюзив» (производитель АО «Анлес», Санкт-Петербург), или медного антипригарного клея толщиной 0,03 мм, или однокомпонентным маслобензостойким автомобильным герметиком толщиной 0,05 мм. Затем обкладывают его с двух сторон эластичными мягкими пластинами 2 уплотнительного материала. В качестве пластин из мягкого материала используют асбестовую бумагу, или прорезиненного асбестовое полотно, или терморасширенный графит толщиной 0,5-4 мм. Полученный таким образом «сэндвич» ужимают, пропуская через вальцы, а затем подвергают сжатию в термо прессе усилием до 200 тонн/сил в течение 200 с. (на чертеже не показано). Тонкопленочное покрытие 3 дополнительно, благодаря высокой степени адгезии клеящей композиции к металлу, герметично скрепляет металлические поверхности каркаса 1 с пластинами 2 уплотнительного материала.
Вариант 2. Уплотнительный прокладочный материал содержит металлический каркас в виде металлического перфорированного сердечника 1 с двухсторонним расположением заусенцев 2 перфорации, две пластины из мягкого материала 3 и тонкопленочное покрытие 4.
оп
оп
Уплотнительный прокладочный материал по Варианту 2 изготавливают следующим образом. Металлический сердечник 1 с двухсторонним расположением заусенцев 2 перфорации с двух сторон покрывают тонкопленочным покрытием 4 толщиной порядка 0,01 мм клеящей композиции на основе вибростойкого и ударопрочного эпоксидного клея, например, «Эпокси-Эксклюзив» (производитель АО «Анлес», Санкт-Петербург), или медного антипригарного клея толщиной 0,03 мм, или однокомпонентным маслобензостойким автомобильным герметикой толщиной 0,05 мм. Затем обкладывают его с двух сторон эластичными мягкими пластинами 3. В качестве эластичного уплотнительного материала используют асбестовую бумагу, или прорезиненного асбестовое полотно, или терморасширенный графит толщиной 0,5-4 мм. Полученный таким образом «сэндвич» ужимают, пропуская через вальцы, а затем подвергают сжатию в термо прессе усилием до 200 тонн/сил в течение 200 с. (на чертеже не показано). В результате чего обеспечивается внедрение и загиб заусенцев 2 в пластинах 3 уплотнительного материала, что приводит скреплению пластин 3 с металлическим сердечником 1. Необходимая длина заусенцев 2 для обеспечения: загиба и надежного скрепления достигается заданием формы зуба штампа (на чертеже не показано) для пробивки пластин 3 и определяется из соотношения: b=2htg(α/2), где b - толщина зуба штампа, h - ход штампа, α - оптимальный угол заострения зуба штампа. Тонкопленочное покрытие 4 дополнительно, благодаря высокой степени адгезии клеящей композиции к металлу, герметично скрепляет поверхности металлического перфорированного сердечника 1 с пластинами 3 уплотнительного материала.
Известно, что эпоксидная группа клеящих композиций, в частности «Эпокси-Эксклюзив», имеет высокую адгезию за счет введении в нее веществ, содержащих активные атомы водорода, в частности бензидина, что приводит к раскрытию этиленоксидного цикла и сопровождается образованием ионных связей с окисной пленкой металла. Эпоксидные смолы с поверхностью металла реагируют по схеме:
и в результате химических реакций образуется прочное соединение компонентов «сэндвича» (металлических пластин с эластичным материалом мягких материала) между собой.
Однокомпонентный маслобензостойкий автомобильный герметик представляет собой пастообразную эпоксидную композицию от светло-серого до серого цвета, способную вулканизироваться при температуре окружающей среды с образованием резиноподобного материала. Температурный интервал эксплуатации герметика от -50°C до +300°C.
Клеящая композиция на основе медного антипригарного клея представляет собой термостойкий эпоксидный аэрозольный клей, который хорошо затекает и заполняет незначительные дефекты поверхности, уплотняя и дополнительно герметизируя соединение. Рабочий диапазон температур от -45°С до +260°С, устойчив к воздействию всех видов автомобильных жидкостей, в том числе бензина.
Полученный таким образом уплотнительный прокладочный материал имеет улученную стойкость к действию высоких удельных давлений и теплостойкость при этих давлениях, как следствие повышенной прочности сцепления металлического каркаса с эластичным уплотнительным материалом.