СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВОЧНОЙ ПРОКЛАДКИ
ADJUSTMENT INSERT MANUFACTURING METHOD

Изобретение в целом относится к слоистым материалам с толщиной, изменяемой путем отделения слоев, к способам изготовления таких материалов и к способу их применения в качестве регулировочных прокладок в механосборочных производствах.
Слоистый продукт с толщиной, регулируемой отслоением, представляет собой стопу листового материала, чередующегося со слоями клеящего средства. Полотно каждого листа в стопе обладает определенной прочностью на разрыв, при этом каждый промежуточный адгезивный слой склеивает два смежных листа между собой с меньшей связывающей силой, чем сила их прочности на разрыв, благодаря чему каждое полотно может быть отделено от стопы без его разрыва. Эти так называемые отслаиваемые материалы широко используют в качестве прокладок для регулировки толщин при сборке сложномеханических изделий. Такие изделия могут включать несколько сотен или даже несколько тысяч деталей с определенными допусками по размерам. В сумме допуски образуют люфты, иногда значительные, до нескольких миллиметров, которые должны быть компенсированы для обеспечения нормального функционирования агрегата.
С этой целью используют металлические или полимерные, чаще всего отслаиваемые, регулировочные прокладки. Такие отслаиваемые регулировочные прокладки состоят из накладываемых друг на друга самоклеящихся полотен с формированием больших или меньших толщин для подгонки деталей по размерам и зазорам собираемого узла. Подгонку выполняют, отслаивая один или более слоев от стопки регулировочных прокладок, уменьшая ее толщину и помещая регулировочную прокладку по месту выставляемого зазора.
Продукты этого типа описаны в документе FR 2831095 и чаще всего используются в качестве регулировочных прокладок при механосборке.
В случае использования регулировочных прокладок в виде металлических пластин их отделение от стопы требует применения режущего инструмента, такого как нож или скальпель, для разрыва полимерного клеящего слоя. Эта операция отслоения регулировочной прокладки имеет два недостатка:
- она отнимает время, замедляя процесс сборки узла, где используются такие регулировочные прокладки; и
- она создает риск травмирования оператора, использующего режущий инструмент для отделения регулировочной прокладки.
Целью данного изобретения является создание металлической регулировочной прокладки с быстрым и безопасным отслоением от стопы.
Для достижения поставленной цели изобретение предусматривает способ изготовления регулировочной прокладки, включающий следующие этапы:
- подготовка жидкого раствора неполимеризованной смолы в избыточном количестве растворителей;
- нанесение слоя полученного жидкого раствора по меньшей мере на одну из сторон каждого из нескольких металлических полотен с образованием смолистой пленки;
- укладка в стопу металлических полотен таким образом, чтобы два смежных металлических полотна были разделены смолистой пленкой; и
- выдерживание подготовленных стоп металлических полотен в течение заданного времени при температуре, превышающей значение температуры термодеструкции или горения смолы.
Таким образом, отверждение смолы между металлическими полотнами при температуре выше температуры термодеструкции этой смолы ослабляет силу сцепления между пластинами металла в стопе, обеспечивая их легкое, быстрое и безопасное отслоение без использования какого-либо инструмента, гарантируя при этом достаточную когезию внутри стопы на этапах производства, следующих за операцией отверждения.
Предпочтительно, но не принудительно, описанный выше способ производства включает по меньшей мере один из следующих признаков:
- предварительная полимеризация смолы перед отверждением;
- доведение смолы до конечной полимеризации;
- полимеризация смолы при температуре между 170°C и 180°C;
- приготовление жидкого раствора в пропорции более 20% растворителя от общего объема раствора для получения смоляной пленки предельно малой толщины;
- приготовление жидкого раствора в пропорции менее или ровно 40% растворителя от общего объема раствора;
- смола относится к термореактивным смолам;
- перед отверждением стопы полосы регулирующих прокладок проходят шлифовку;
- заданное время отверждения составляет 3 часа;
- в случае применения эпоксидной смолы температура отверждения составляет более 260°C; и
- температура отверждения превышает или равна 300°C.
Согласно изобретению процесс изготовления регулировочных прокладок включает хотя бы один из вышеуказанных признаков.
Предпочтительно, но не принудительно, регулировочная прокладка также характеризуется следующим признаком:
- отслоенные металлические полотна предусматривают многократное использование.
Другие признаки и преимущества изобретения раскрыты в последующем описании неограничительных примеров реализации.
Стопа регулировочных прокладок включает несколько наложенных друг на друга полотен листового материала. Полотна прокладок выполнены из металла, например стали, предпочтительно нержавеющей, или алюминия, или любого иного полосового металла, подбираемого по свойствам прочности на сжатие для сохранения постоянной толщины пластины, прочности на растяжение и разрыв, а также по свойствам совместимости с материалами конструкции, для сборки которой используются толщинные регулировочные прокладки.
Покрытие полимеризованной смолой упакованных в стопу лепестков полосового материала предусматривает, по крайне мере, следующие функции.
- Обеспечение силы сцепления, достаточно высокой для склеивания и удержания полотен в стопе и достаточно низкой для намеренного поочередного отделения от стопы каждого полотна без повреждения, или, иными словами, обеспечение целостности всей стопы слоистого материала и каждого слоя в отдельности при хранении и использовании. Отслаивание каждого полотна приводит к уменьшению толщины стопы на толщину одного полотна. Из известного значения начальной толщины при исходном количестве полотен можно точно рассчитать итоговую толщину конечного числа полотен.
- Обеспечение определенного сопротивления сдвигу между полотнами. Способность сопротивления сдвигу полотен относительно друг друга в сочетании со свойствами сопротивления растяжению металла полотна противодействует изгибанию слоистого материала, гарантируя ему абсолютную плоскостность. Действительно, нарушение плоскопараллельности каждого полотна приводит к кривизне поверхности за счет накопления перепадов толщин накладываемых друг на друга пластин.
Для получения желаемого результата изобретение предусматривает способ изготовления регулировочной прокладки для надежного размещения второго компонента на первом компоненте, описанный далее.
Первый этап состоит в приготовлении жидкого раствора неполимеризованной смолы в избыточном количестве растворителя. Количество добавляемого растворителя, как правило, варьируется от 15 до 20% для повышения укрывистости раствора, наносимого на полосы прокладок с помощью накатных валиков по типу офсетной печатной машины, напылением или погружением в ванну. Избыточным считается содержание растворителя свыше 20% от общего объема раствора с диспергированием смолы. Для достижения большей степени дисперсии смолы содержание растворителя может быть доведено до 40% без какого-либо ущерба для полимеризации смолы в последующем. Допустимо небольшое превышение верхнего значения с учетом испарения растворителя перед прохождением следующих этапов, в частности перед полимеризацией. Выбор растворителя зависит от вида смолы. Ацетон является высокоэффективным растворителем, особенно для смолы, относящейся к группе термореактивных смол, в частности к эпоксидным компаундам. Во избежание неудобств и для предохранения от паров ацетона можно применять другие растворители или использовать вытяжной шкаф. Для термопластических смол используют растворители, рекомендуемые производителями смол.
Второй этап состоит в нанесении жидкого раствора, приготовленного на предшествующем этапе, на несколько металлических пластин для образования смоляной пленки по меньшей мере с одной стороны пластины, например, путем наката валиком или с обеих сторон путем погружения. Как сказано выше, применимы разные виды металлов в зависимости от назначения, в особенности, сорта нержавеющей стали, отличающейся прочностью, долговечностью и отличными свойствами поверхности, например максимальной гладкостью. Высокая степень дисперсии смолы в избыточном объеме растворителя дает возможность нанесения на поверхности полотен предельно тонкой смоляной пленки, достигающей толщины молекулярного слоя мономера или олигомера, составляющего смолу, достаточного лишь для последующей полимеризации.
На третьем этапе полотна укладывают слоями в стопу, где последним накладывают предпочтительно полотно без покрытия на предпоследний слой с покрытием. В результате полотна отделены друг от друга пленочным слоем связывающего состава на основе смолы. Затем пластины спрессовывают между собой, вытесняя излишки жидкого раствора и максимально сближая металлические поверхности.
На четвертом этапе смолу полимеризуют, получая модуль когезии между полотнами прокладок выше минимального значения, необходимого для удержания жесткой регулировочной прокладки в плоскости. В некоторых случаях такой модуль может быть достигнут частичной полимеризацией. При полной полимеризации сила когезии возрастает, что усиливает планарную жесткость регулировочной прокладки.
Степень полимеризации рассчитывают так, чтобы составляющая силы сцепления, действующая перпендикулярно к плоскости пластины, была меньше максимального значения усилия, необходимого для отслоения одной из прокладок. Незначительная толщина пленки смолы позволяет повысить степень полимеризации вплоть до полной полимеризации, в результате чего перпендикулярная составляющая достигает максимальной величины, которая легко может быть преодолена усилием отрыва, приложенным для отслоения одной из прокладок, превышающим эту максимальную величину. Преимущество полной, или конечной, полимеризации заключается в достижении стабильности состояния и, следовательно, в долговременном сохранении заданных свойств.
Именно в силу поддержания стабильности требуемых свойств предпочтительна полная полимеризация смолы. Для достижения конечной полимеризации термореактивной смолы регулировочную прокладку или, говоря в целом, стопу слоистого материала, как продукт предшествующих технологических этапов, подвергают термическому воздействию при температуре между 170°C и 180°C в термокамере или печи. Время термообработки варьируется в пределах 1-7 часов в зависимости от типа используемой смолы.
На пятом этапе по завершении процесса полимеризации регулировочная прокладка проходит грубую и/или тонкую шлифовку. Однако на данном этапе отслоение изготовленной в ходе предыдущих технологических операций регулировочной прокладки требует применение режущего инструмента типа скальпеля или ножа, что не обеспечивает простой, быстрый и безопасный рабочий процесс.
Шестой этап - отверждение - выполняют для исправления такого положения. На этом этапе регулировочная прокладка после шлифовки вновь подвергается термической обработке в печи или термокамере при температуре выше температуры термодеструкции или горения смолы в течение заданного времени. Например, в случае использования эпоксидной смолы температура превышает 210°C в течение около 3 часов. Предпочтительно, температура превышает или равна 220°C. Предпочтительнее, температура превышает или равна 240°C. Еще предпочтительнее, температура превышает или равна 260°C. Более предпочтительно, температура превышает или равна 270°C. Еще более предпочтительно, температура превышает или равна 280°C. Наиболее предпочтительно, температура превышает или равна 300°C.
Возможен вариант осуществления, при котором регулировочную прокладку после шлифовки перед помещением в печь для термообработки упаковывают в лист алюминия, например хозяйственной фольги.
Установлено, что выполнение шестого этапа не влияет на целостность регулировочной прокладки. Фактически работа с такими прокладками не требует изменения профессиональных навыков. Это означает, что, несмотря на термический режим, превышающий температуру термодеструкции или горения смолы, между полосами прокладок сохраняется достаточное количество связывающего материала, удерживающего слои регулировочных прокладок вместе, позволяя свободно обращаться со стопой такого материала, например, на сборочной площадке. В процессе применения регулировочных прокладок, изготовленных способом по изобретению, для их отслоения достаточно короткого удара, например, о край верстака, по торцу стопы прокладок на уровне нужной толщины, при котором прокладки, упакованные в стопу, обнажаются в месте удара в виде веера. После этого оператору остается только отслоить вручную, без какого-либо инструмента, нужное количество полос желаемой толщины. Это обеспечивает простое, быстрое и безопасное послойное отделение регулировочных прокладок.
Возможен вариант реализации способа по изобретению, где четвертый этап, на котором смола полимеризуется с образованием клеящих слоев слоистого материала или стопы регулировочных прокладок, заменяют этапом, аналогичным этапу шесть, описанному выше. Слоистый материал или стопу регулировочных прокладок подвергают термическому воздействию в печи или термокамере при температуре выше температуры термодеструкции или горения смолы в течение заданного времени. Например, в случае применения эпоксидной смолы температура превышает 210°C в течение примерно 3 час. Предпочтительно, температура превышает или равна 220°C. Предпочтительнее, температура превышает или равна 240°C. Еще предпочтительнее, температура превышает или равна 260°C. Более предпочтительно, температура превышает или равна 270°C. Еще более предпочтительно, температура превышает или равна 280°C. Наиболее предпочтительно, температура превышает или равна 300°C.
Установлено, что выполнение этого этапа не влияет на целостность слоистого материала. На практике работа с таким материалом не требует изменения профессиональных навыков. Это означает, что, несмотря на температуры, превышающие порог термодеструкции или горения смолы, сохраняется достаточное количество связывающего компонента, удерживающего слои слоистого материала в целостной стопе, что позволяет свободно обращаться с таким материалом при работе. В частности, это обеспечивает возможность механической обработки или подрезки слоистого материала, изготовленного предлагаемым способом, без вероятности расслоения. Как уже сказано, при использовании регулировочных прокладок, изготовленных способом по изобретению, для их отслоения достаточно короткого удара, например, об угол рабочего стола, краем стопы прокладок на уровне нужной толщины, под действием которого прокладки в стопе покажутся в месте удара в виде веера. Оператору остается только отслоить вручную, без применения инструмента, нужное количество полос желаемой толщины. Благодаря этому обеспечивается простое, быстрое и безопасное послойное отделение регулировочных прокладок.
Описанный способ изготовления регулировочных прокладок согласно настоящему изобретению и изготовленные по этому способу регулировочные прокладки имеют следующие преимущества:
- отсутствие необходимости применения режущего или колющего инструмента для отслаивания;
- мгновенность выполнения операции отслоения;
- исключение риска непроизвольного отслоения нескольких пластин;
- устранение опасности травмирования колюще-режущим инструментом;
- значительное сокращение производственных затрат при механосборке;
- существенное ускорение прохождения производственных потоков;
- возможность многократного использования отслоенных металлических полотен благодаря исключению их деформации, что обеспечивает экономичность.
Изобретение, безусловно, допускает возможность разработки множества модификаций, но без выхода за рамки его объема.