УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ПРОКЛАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано в производстве герметизирующих уплотнений для двигателей транспортных средств.
Известен слоистый уплотнительный материал [RU 2190653 С1, «Слоистый уплотнительный материал», 26.12.2000]. Материал включает листы уплотнительного материала, зафиксированные на плоскостях перфорированного металлического каркаса посредством загиба заусенцев перфорационных отверстий. Уплотнительные поверхности слоистого материала выполнены с выпуклостями в зонах перфорационных отверстий металлического каркаса. Изготавливают материал путем обкладки бумагой перфорированного каркаса с последующим пропуском каркаса с бумагой через каландр, фиксированный зазор межвалкового расстояния которого обеспечивает постоянное давление на обкладочный материал при сборке, кроме тех мест, где металлический каркас имеет перфорационные отверстия. В зоне перфорационных отверстий давление меньшее, чем на остальной поверхности уплотнительного материала, за счет постоянной толщины металлического каркаса. При меньшем давлении в зонах перфорационных отверстий уплотнительный материал после снятия нагрузки релаксируется (восстанавливается) больше, чем материал на остальной поверхности, за счет этого образуются по наружной поверхности обкладочного материала в зонах перфорационных отверстий выпуклости.
Недостатком такой прокладки является недостаточная прочность и износостойкость, а так же низкие упругие характеристики, что снижает эффективность уплотнения плоских поверхностей.
Известен армированный многослойный прокладочный материал [RU 2188977 С1, «Армированный многослойный прокладочный материал», 14.07.2000]. Материал получают обкладкой металлического перфорированного сердечника, выполненного с двусторонним взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, эластичными листами уплотнительного материала. Прокладочный материал дополнительно обкладывают вторым металлическим перфорированным сердечником, при этом обкладка металлических сердечников эластичными листами уплотнительного материала производится с двух сторон каждого металлического сердечника. Изготавливают армированный многослойный прокладочный материал путем обкладки каждого перфорированного металлического сердечника с двух сторон эластичными листами уплотнительного материала с последующим пропусканием эластичных листов уплотнительного материала и двух металлических перфорированных сердечников через каландр или сдавливанием между двумя плоскостями, в результате чего обеспечиваются внедрение заусенцев в эластичные листы уплотнительного материала и их загиб, что приводит к скреплению обкладочного уплотнительного материала с металлическими сердечниками.
Недостатком прокладки является не эффективное сцепление слоев армированного прокладочного материала.
Предложен армированный многослойный прокладочный материал с металлическим каркасом, выбранный в качестве прототипа [RU 2177413 С1, «Способ получения армированного многослойного прокладочного материала», 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.
Недостатком прототипа является слабая адгезия металлических листов 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 является повышение прочности сцепления металлических элементов - каркаса и сердечника с эластичным уплотнительным материалом.
Технический результат достигается тем, что в уплотнительном прокладочном материале, включающем две пластины из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический сердечник и металлический перфорированный каркас с односторонним взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, смонтированный на наружных поверхностях пластин из мягкого материала, согласно полезной модели, армирующий металлический сердечник выполнен гладким в виде сплошного плоско-параллельного листа толщиной не более 0,5 мм, причем поверхности армирующего металлического сердечника и металлического перфорированного каркаса, контактирующие с пластинами из мягкого материала, дополнительно содержат тонкопленочное покрытие на основе клеящей композиции.
Клеящая композиция выполнена на основе вибростойкого и ударопрочного эпоксидного клея, например, «Эпокси-Эксклюзив», или на основе медного антипригарного клея, или на основе однокомпонентного маслобен-зостойкого автомобильного герметика.
Тонкопленочное покрытие выполнено толщиной 0,01-0,05 мм.
Пластины мягкого материала выполнены толщиной от 0,5 до 4 мм.
Пластины мягкого материала выполнены из асбестовой бумаги, или прорезиненного асбестового полотна, или терморасширенного графита.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На чертеже представлен поперечный разрез уплотнительного прокладочного материала.
Уплотнительный прокладочный материал 1 содержит пластины 2, 3 металлического перфорированного каркаса с заусенцами 5, металлический сердечник 4, размещенные между ними пластины 6 из мягкого материала и тонкопленочное покрытие 7 на основе клеящей композиции, нанесенное на внутренние поверхности пластин металлического перфорированного каркаса 2, 3 и перфорированного сердечника.
оп
оп
Уплотнительный прокладочный материал 1 согласно изготавливают следующим образом. Металлический сердечник 4 из нержавеющей стали ЭЖК толщиной не более 0,2 мм., который с двух сторон покрывают тонкой пленкой 7 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 маслобензо-стойким автомобильным герметиком толщиной 0,05 мм, затем обкладываю его с двух сторон эластичными мягкими пластинами 6 уплотнительного материала. В качестве эластичного уплотнительного материала используют асбестовую бумагу, или прорезиненного асбестовое полотно, или терморасширенный графит толщиной 0,5-4 мм. Далее на пластины 2, 3 металлического перфорированного каркаса, которые выполнены с односторонним расположением заусенцев 5, со стороны их расположения аналогичным образом наносят тонкую пленку 7. Подготовленными таким образом пластинами 2, 3 металлического перфорированного каркаса обкладывают с двух сторон эластичные мягкие пластины 6. 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 5 в пластинах 6 уплотнительного материала, что приводит скреплению обкладочного уплотнительного материала с металлическим каркасом пластин 2, 3 и металлическим сердечником 4. Необходимая длина заусенцев 5 для обеспечения загиба и надежного скрепления достигается заданием формы зуба штампа (на чертеже не показано) для пробивки перфораций в пластинах 2, 3 каркаса и определяется из соотношения: b=2htg(α/2), где b - толщина зуба штампа, h - ход штампа, α - оптимальный угол заострения зуба штампа.
Тонкопленочное покрытие 7 дополнительно, благодаря высокой степени адгезии клеящей композиции к металлу, герметично скрепляет металлические поверхности каркаса и сердечника с пластинами 6 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 светлосерого до серого цвета, способную вулканизироваться при температуре окружающей среды с образованием резиноподобного материала. Температурный интервал эксплуатации герметика от -50°С до +300°С.
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. Результаты испытаний разработанного прокладочного материала представлены в таблице.
№ п/п
Наименование показателей
Ед. измерения
Величина показателей
Известный прокладочный материал (прототип)
Новый прокладочный материал с тонкопленочным покрытием из:
«Эпокси-Эксклюзив композиции
Композиция с маслобенз остойкого автомобильного герметика
Композиции из медного антипригарного клея
1.
Сжимаемость при давлении, МПа
50
%
25,0
27,5
28,3
26,1
100
%
28,2
31,1
32,5
29,4
200
%
28,8
32,3
33,8
30,1
2.
Сжимаемость после воздействия масла при давлении, МПа
200
%
20,2
21,4
23,6
22,2
3.
Восстанавливаемость после снятия давления 200 МПа (выдержка 5 час в масле МС-20 при 100°С)
%
40,8
42,1
44,2
43,3
4.
Восстанавливаемость без воздействия высокой температуры после снятия давления, МПа
50
%
48,2
49,6
50,4
49,1
100
%
50,1
51,6
53,2
50,9
200
%
48,6
50,6
51,8
49,7