АРМИРОВАННЫЙ ПРОКЛАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ И ПРОКЛАДКА, ВЫПОЛНЕННАЯ ИЗ ЭТОГО МАТЕРИАЛА

АРМИРОВАННЫЙ ПРОКЛАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ И ПРОКЛАДКА, ВЫПОЛНЕННАЯ
ИЗ ЭТОГО МАТЕРИАЛА.
Область техники.
Группа полезных моделей относится к области уплотнительной техники, преимущественно, к многослойным армированным прокладкам, в частности, к плоским фланцевым прокладкам, применяющимся в автомобилестроении, а также к прокладкам, выполненным из этого материала.
Предшествующий уровень техники.
В уровне техники представлены многочисленные технические решения, относящиеся к многослойным армированным прокладкам.
Наиболее близкими техническими решениями к предложенным являются армированный материал и, соответственно, прокладка из этого материала, раскрытые в патенте US 4723783. В соответствии с данным патентом, материал для уплотнения сопряженных частей двигателей содержит слой из терморасширенного графита, по меньшей мере, один слой из алюминиевого перфорированного листа с односторонним расположением зубцов перфорации, внедренных в слой терморасширенного графита для образования механического соединения и слой из эластичного материала, нанесенный на слой алюминия.
К недостаткам данного технического решения относится то, что материал и, соответственно, прокладка из него не обладают высокой прочностью, как следствие, плохо держит форму при эксплуатационных нагрузках.
Задачей настоящей полезной модели является получение жесткой прокладки с улучшенной прочностью соединения, стойкостью к адгезии при комнатной и повышенных температурах и способностью удерживать форму при эксплуатационных нагрузках.
Раскрытие полезной модели.
-20м 5 и«й«|11ш«
Щ -;: wiPiw rv-T-
,- - л. -J Ixii -
F16J15/12
металлического перфорированного листа с односторонним расположением зубцов перфорации, ориентированных перпендикулярно поверхности металлического листа, и слой из терморасширенного графита, механически соединенный с упомянутым слоем посредством внедрения зубцов в слой терморасширенного графита, в соответствии с которым зубцы выполнены с отогнутыми в сторону от отверстия верхними частями, при этом площадь перфорированных участков составляет не менее 2,0 % от всей площади тонкого металлического листа.
В частных воплощениях данной полезной модели поставленная задача решается тем, что:
соотношение размера перфорированного отверстия к размеру размаха отогнутой части зубцов составляет 1: (1,,4);
площадь перфорированных участков составляет 3  10 % от всей площади слоя из тонкого металлического листа;
тонкий металлический лист выполнен из стали, преимущественно, из нержавеющей;
тонкий металлический лист выполнен из цветного металла или сплава на его основе;
в качестве тонких металлических листов используют металлическую фольгу в рулонах, толщиной 0,05-0,5 мм;
толщина слоя терморасщиренного графита составляет от 1 до 5 мм;
материал содержит два слоя из тонкого металлического перфорированного листа, расположенных с обеих сторон упомянутого слоя из терморасщиренного графита. Поставленная задача также рещается прокладкой,
характеризующейся тем, что сформирована из материала, содержащего два слоя из тонкого металлического перфорированного листа, расположенных с обоих сторон упомянутого слоя из терморасщиренного графита, при этом ее периферийные поверхности выполнены с защитными кромками, образованными из металлических
слоев при завальцовке упомянутых слоев в процессе формирования прокладки.
Сущность полезной модели состоит в следующем.
Армированный многослойный прокладочный материал выполняется из тонких металлических листов с односторонней перфорацией, в качестве которых может быть использована металлическая фольга, и более толстого по отношению к металлическим листам листа терморасширенного графита.
Форма зубцов подбиралась с учетом специфики использования в качестве уплотнительного материала терморасширенного графита. Зубцы обязательно должны быть ориентированы перпендикулярно поверхности фольги, поскольку исследования показали, что их выполнение под углом к поверхности неизбежно приведет к расслоению армированного материала - такие зубцы «закатываются в графитовый лист и располагаются параллельно ему, не обеспечивая должного сцепления. Верхняя часть зубца должна быть отогнута в сторону от отверстия. Такое выполнение зубцов обеспечивает наилучшее соединение - загнутая верхушка зубца в силу ее малых размеров не сминается и зацепляется за волокна графита по принципу «репейника.
Для того, чтобы зубец действовал как репейник, желательно, чтобы соотношение размера перфорированного отверстия D к размаху зубцов А составляло D : А  1 : (1,05-1,4). Под размером перфорированного отверстия понимается диаметр описанной окружности вокруг отверстия, если пуансон имеет пирамидальную форму. Этот размер может совпадать с диаметром пуансона в его части, имеющей сечение в форме окружности. Соответственно, под размахом зубцов понимается размер, равный диаметру описанной окружности вокруг проекции отогнутой части зубцов.
Прочность соединения графитового листа и фольги также зависит от плотности нанесения перфорированных отверстий, которая может быть оценена как соотношение площади отверстий к общей площади металлической фольги. При площади отверстий, занимаемой менее, чем 2% от площади фольги получение прочного
соединения затруднено. Верхнее значение этой величины будет ограничиваться только прочностью металла, из которого выполнена фольга. Желательно, чтобы площадь перфорированных участков составляла от 3 до 10 % от всей площади фольги. В этом случае для получения прочного соединения нужны меньшие усилия при приложении давления.
На фиг. 1-3 изображены различные формы загиба зубцов перфорации в зависимости от различных соотношений размера перфорированного отверстия D к размаху зубцов А, а также угла заточки пробивного пуансона. На фиг. 4 изображен вид сверху на перфорированное отверстие и отогнутую часть зубца.
Фиг. 1 иллюстрирует конфигурацию зубца, полученного на фольге толщиной 0,1 мм. Получение отверстия с перпендикулярно ориентированными зубцами, отогнутыми в верхней части реализуется применением пробойника с диаметром D  1,05 мм и углом заточки 42° 30. Высота зубца h изменяется в зависимости от размера А и также зависит от размера D. Возможность регулирования размеров h и А необходима при нанесении металлической фольги на графитовый лист различной толщины и назначения. В частности, данная фольга может быть нанесена на графитовый лист толщиной 1 мм, а полученное соединение будет обладать необходимой прочностью.
Фиг. 2 иллюстрирует конфигурацию зубца, полученного на фольге той же толщины. Использовался пробойный пуансон с тем же диаметром, но угол заточки составил 60°. Величина А в данном случае составила 1,15 мм, а высота зубца от 0,9 до 1 мм. Данная фольга может быть нанесена на графитовый лист средней толщины (2-3 мм) , при этом полученное соединение будет обладать необходимой прочностью.
Фиг.З иллюстрирует конфигурацию зубца, полученного на фольге той же толщины. Использовался пробойник с диаметром ,35, угол заточки составил 60°. Величина А в данном случае составила 1,35 мм, а высота зубца от 1,1 до 1,2 мм. Данная фольга может быть нанесена на графитовый лист, толщиной 4-5 мм, при этом полученное соединение будет обладать необходимой прочностью.
Для достижения оптимальной жесткости прокладки иногда бывает достаточно использовать один металлический слой. Однако желательно нанести тонкие металлические слои с обеих сторон слоя из терморасширенного графита, что позволяет получить то соотношение толщин слоев, при котором формируется нужная жесткость прокладочного материала, позволяющая ему эксплуатироваться при повышенных температурах в агрессивных средах при сохранении первоначальной формы, а также улучшенная стойкость к адгезии. Кроме того, получение материала, содержащего два металлических слоя, между которыми заключен слой из терморасширенного графита выгодно еще и потому, что позволяет получить прокладку путем ее вырубки с завальцованной периферийной частью, представляющей собой, фактически, сплошное покрытие из металла фольги, что позволит исключить последующую окантовку как самой прокладки, так и технологических отверстий, например, для маслопроводов или охладительной жидкости.
Выбор металла, из которого выполнена фольга, обусловлен эксплуатационными характеристиками, которые закладываются в прокладку. Для эксплуатации прокладок в агрессивных средах или при высоких температурах, применяется фольга из нержавеющей стали или из никелевого сплава. Если условия более мягкие, то используется фольга из обычной конструкционной стали или из сплава на основе алюминия или меди. Желательно использовать отожженную фольгу.
Из полученного материала могут быть сформированы прокладки путем вырубки из армированного листа. В этом случае на боковых сторонах прокладки образуется покрытие из металла фольги при его завальцовке в процессе вырубки. При последующей эксплуатации прокладки в сжатом состоянии, покрытие поджимается и надежно предохраняет графитовый лист от повреждений.
Формирование прокладок не исчерпывается их вырубкой. Прокладки также могут быть вырезаны из материала или сформированы любым другим известным способом.
Стендовые испытания прокладок показали, что полученные прокладки не деформируются в процессе испытаний и обладают повышенной прочностью. Последующий за испытаниями демонтаж прокладок показал, что прокладки легко разбираются и при необходимости наружная фольга легко может быть заменена на новую. В то же время, графитовый слой не подвергся никаким изменениям и мог бы быть использован в новой прокладке.
Таким образом, предложенная группа полезных моделей позволяет получить армированный прокладочный материал и, соответственно, прокладку из него с механически скрепленными слоями, обладающую прочньм соединением и высокими эксплуатационными характеристиками, способный обеспечить хорошее уплотнение.