СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ ПОЛОСТИ ДЕТАЛИ СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ ВЯЗКОТЕКУЧЕЙ СРЕДОЙ
METHOD FOR FILLING A CAVITY OF A PART OF A COMPLEX CONFIGURATION WITH A VISCOUS FLUID MEDIUM

Изобретение относится к области формирования веществ в пластическом состоянии, а именно, к технологии заполнения вязкотекучей средой полостей сложной конфигурации в деталях и может быть использовано для заполнения отверстий в ответственных деталях, когда заливка является конструктивным элементом и должна держать высокие нагрузки, из-за чего в ней и на ее стенках не допускаются газовые, масляные и другие включения, приводящие к снижению прочности заливки.
Известно изобретение «Способ ввода текучей среды в полость», (международная заявка WO 9511790 А1, В29С 39/08, публ. в журнале ИСМ 1996, N 5), в котором для ввода в полость текучей среды, в особенности вязкой среды, типа капсулирующей смолы, используют центрифугу. Определенное количество смолы помещают в раздаточный сосуд в центрифуге напротив заполняемой полости. При приложении центробежных сил вся смола через отверстие в сосуде перетекает в заполняемую емкость.
Известно изобретение, когда для формирования изделий сложной конфигурации из стекла и ситаллов применяют метод центробежного формирования (А.С. СССР N 1671618, С03В 19/04, публ. БИ №31, 23.08.91 «Устройство для центробежного формирования стеклоизделий»). Устройство для центробежного формирования стеклоизделий содержит вращающийся стол и установленную по его радиусу ось с дополнительным столом, имеющим возможность поворота на 180°. На дополнительном столе соосно расположены плавильная печь и литейная форма. Первоначально под воздействием центробежной силы происходит осветление за счет дегазаций стекла при его расплавлении в плавильной печи, а затем после поворота дополнительного стола за счет центробежной силы осветленный расплав стекла перетекает из печи в форму и заполняет его.
Данные изобретения имеют следующий недостаток: при заполнении эпоксидным компаундом, имеющим низкую текучесть, полостей сложной конфигурации возможно наличие остаточных газовых, масляных и других включений на стенках полости, что приводит к недопустимому снижению прочностных свойств заливки.
Известен также способ изготовления изделий из термоактивной композиции на основе низкомолекулярного каучука, при котором в полость подогретой формы заливают нагретую отвакуумированную композицию, герметизируют форму в момент появления композиции в выпарном канале и осуществляют опрессовки и отверждение композиции при заданных давлении и температуре (А.с. СССР №1199637, кол. В29С 39/02, публ. 23.12.1985.)
Однако и в этом способе не обеспечивается полное удаление воздушных включений из композиции, что приводит к необходимости многократного возврата из полости формы в емкость-сборник для дополнительного вакуумирования.
Наиболее близкими к заявляемому способу является способ заполнения полости сложной конфигурации вязкотекучей средой по патенту РФ №2155673, МПК В29С 39/08, публ. 10.09.2000.
Способ заключается в том, что полость сложной конфигурации заполняют вязкотекучей средой путем центрифугирования. Полость детали предварительно заполняют растворителем, не взаимодействующим с вязкотекучей средой. После этого состыковывают деталь с загрузочным устройством, заполненным вязкотекучей средой и имеющим отверстие, через которое среда может вытекать под воздействием центробежной силы, вытесняя растворитель, и подвергают эту сборку центрифугированию. В качестве вязкотекучей среды может быть выбран эпоксидный компаунд. После вытеснения растворителя вязкотекучей средой возможно дополнительное центрифугирование до начала отверждения среды.
При введении растворителя в полость происходит растворение масложировых включений и связывание капель влаги, попавших в полость. Растворитель из-за большей смачиваемости, чем у компаунда, не допускает образование воздушных пузырей на стенках полости, а затем он под действием центробежной силы на центрифуге замещается компаундом, имеющим большую плотность. Дальнейшее центрифугирование до начала отверждения эпоксидного компаунда приводит к удалению газовых включений из заливки.
Данное изобретение имеют следующие недостатки:
- нестабильное обеспечение герметичности детали, особенно это сказывается на изготовлении малогабаритных деталей типа корпусов источника давления. Это происходит в связи с тем, что не обеспечивается стабильный результат заливки ввиду ряда конструктивных особенностей заливаемого корпуса, сильного влияния допусков при изготовлении на объем заливаемой полости (в пределах ±10%) ввиду ее небольшой величины;
- труднодоступность для последующей доработки поверхности в случае выступания заливочного компаунда, а при изготовлении малогабаритных деталей - невозможность доработки:
- невозможность дозаливки компаунда в случае наличия мениска в полости детали из-за недостаточности в ней компаунда.
Все указанные недостатки отрицательно сказываются на работоспособности изделия.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение надежности герметизации изделия за счет получения стабильного результата заливки малогабаритной детали.
Технический результат при использовании заявляемого способа заключается:
- в обеспечении надежной герметизации малогабаритной детали, что является необходимым условием для выполнения требования по уровню создаваемого избыточного давления в изделии типа клапана-переключателя, предназначенного для перераспределения газовых потоков по магистралям системы газового наполнения;
- в стабильном получении качественной заливки полости детали;
- в исключении механической доработки детали после заполнения полости вязкотекучей средой.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата заявляется способ заполнения полости детали сложной конфигурации вязкотекучей средой путем центрифугирования, заключающийся в предварительном заполнении полости в детали растворителем, не взаимодействующим с вязкотекучей средой, установке на деталь емкости, заполненной вязкотекучей средой, при совмещении выходного отверстия емкости с заливочным отверстием в детали, воздействии на сборку центробежной силой, в котором, согласно изобретению, в детали концентрично заливочному отверстию выполняют кольцевой паз и радиальными пазами сообщают его с полостью, при этом радиальные пазы выполняют с уклоном от полости к кольцевому пазу, а количество вязкотекучей среды в емкости рассчитывают с учетом объема кольцевого и радиальных пазов.
В заявляемом способе технический результат достигается за счет применения технологической оснастки, без которой невозможно качественно осуществить заполнение полости в детали и, как следствие, обеспечить надежную герметизацию. Выполнение кольцевого паза в детали концентрично заливочному отверстию и сообщение его с заливочным отверстием полости детали радиальными пазами позволяет при заполнении полости в детали перераспределять излишки вязкотекучей среды, т.к. согласно заявляемому способу ее количество (по объему) изначально берется больше объема заполняемой полости на объем кольцевого и радиальных пазов. Поэтому излишки вязкотекучей среды от заливочного отверстия, после заполнения полости, по радиальным пазам, расположенным с уклоном в сторону кольцевого паза, перемещаются под действием центробежных сил в кольцевой паз, а оставшееся количество смеси заполняет радиальные пазы. Радиальные пазы и кольцевой паз являются своеобразной емкостью для сбора излишков вязкотекучей среды, где они отвердевают, что исключает механическую доработку детали после заполнения полости вязкотекучей средой. Таким образом, обеспечивается надежная герметизация детали, что является необходимым условием для выполнения требования по уровню создаваемого избыточного давления в изделии типа клапана-переключателя, предназначенного для перераспределения газовых потоков по магистралям системы газового наполнения.
На рисунке изображена схема детали, полученной заявляемым способом.
На рисунке цифрами обозначены:
1 - корпус;
2 - проводники;
3 - полость для заливки;
4 - эпоксидный компаунд;
5 - заливочное отверстие;
6 - радиальные пазы;
7 - кольцевой паз;
А - поверхность детали, за которую выступают проводники 2;
Б - опорная поверхность для последующей сборки детали;
В - расчетная величина, характеризующая утопание радиального паза относительно поверхности Б.
В корпусе 1 установлена обойма с проводниками 2, вокруг которых расположена полость 3 для заливки ее вязкотекучей средой, например, эпоксидным компаундом 4. Корпус 1 имеет заливочное отверстие 5, вокруг которого выполнены радиальные пазы 6, соединяющие кольцевой паз 7 с заливочным отверстием 5. На поверхности Б наличие компаунда не допускается, поверхность Б - опорная поверхность для последующей сборки детали.
Способ осуществляется следующим образом.
Заполняют полость 3 детали растворителем, не взаимодействующим с вязкотекучей средой. Устанавливают на деталь емкость, заполненную вязкотекучей средой, при совмещении выходного отверстия емкости с заливочным отверстием в детали, и воздействуют на сборку центробежной силой. При этом вязкотекучая среда под действием центробежной силы вытекает в полость 3 и вытесняет из нее растворитель из-за разности плотностей. При заполнении полости 3 в заливочное отверстие 5 подается избыточное количество эпоксидного компаунда 4, при этом излишки в процессе центрифугирования по радиальным пазам 6 перетекают в кольцевой паз 7, где отвердевают. Количество вязкотекучей среды, рассчитано с учетом объема кольцевого и радиальных пазов, а геометрия пазов 6 и 7 гарантирует отсутствие выступания клея за поверхность А, поверхность А - поверхность детали, за которую выступают проводники 2. Отсутствие мениска эпоксидного компаунда 4 на проводниках 2 за поверхность Б обеспечивается утопанием радиального паза 6 на расчетную величину В относительно поверхности Б.
Таким образом, пазы 6 и 7, являющиеся своеобразной емкостью для сбора излишков эпоксидного компаунда 4, улучшают технологичность детали иобеспечивают требуемое количество и качество заливки для обеспечения герметичности изделия.
Предлагаемый способ был экспериментально опробован на деталях, результаты подтвердили высокое качество заливки, проведенной по указанной технологии с применением в конструкции детали радиальных пазов и кольцевого паза и отсутствие мениска на проводниках по сравнению с образцами, выполненными без предлагаемого технического решения.
В полость детали заливался эпоксидный компаунд ЭК-34. В качестве растворителя использовался бензин «Калоша». Центрифугирование проводилось в лабораторной центрифуге ЦЛС-3 в течение 2 часов. Центрифуга раскручивалась до скорости вращения 2000±50 об/мин. В процессе работы центрифуги происходило замещение легкой жидкости (бензина) в полости на компаунд ЭК-34. После окончания полимеризации эпоксидного компаунда детали были извлечены из оправки центрифуги. Эти детали не имели мениска на проводниках 2, на поверхности Б компаунд отсутствовал, излишки его находились в кольцевом и радиальном пазах в отвердевшем виде.