CN102388242A - 用于制造金属的密封垫元件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造用于平面密封垫(45)的金属的密封和阻塞元件的方法，其中将至少一个金属的薄板状或薄片状构成的基体(1、5、7、11、14、16、19、25、26、27)卷绕或滚轧成一个构成一个半成品的管(2、6、8、13、15、18、23、28、35、38)，使所述管的相互对置的端部区域(3、4、9、10、17、18)或部分或整个接触面相互通过材料锁合、力锁合或形锁合的连接技术或者其组合处于有效连接，对所述管或由其产生的管段至少局部地进行轮廓成型并且在所述管或管段的轮廓成型的区域内分离出至少一个环形或圆片形构成的构件，用于生产一个密封或阻塞元件(24、29、44)。

Description

用于制造金属的密封垫元件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造用于平面密封垫的金属的密封垫元件特别是阻塞元件的方法。
背景技术
环形构成的阻塞元件目前用于系列气缸盖密封垫，但至今由金属薄板冲压成形。由于这样的事实，即现代的驱动装置或发动机对密封技术总是提出越来越高的要求，因为不仅燃烧压力而且燃烧温度持续不断地升高，所以必须找到越来越好的技术解决方案，以便胜任这些要求。
用于冲压成形的阻塞环及其与一个汽缸盖密封垫的一层/多层的连接(例如激光焊接)的成本是可观的。由于使用金属薄板，所以在冲压成形阻塞元件时出现高的材料损失，由此还产生很高的材料成本。
DE 197 55 391 A1公开了一种用于制造一种密封环的方法，其中由一个金属薄板首先形成一个空心圆筒，它通过一种再变形转化成一个加固环的形状并且接着与一个由聚合物材料制成的密封唇连接。金属薄板通过卷起无废料地转化为空心圆筒的形状。
由US 4,162,569得知一种用于制造一种金属的平面密封垫的方法。从不同壁厚的空心体或是切下一些环并经受一种特定的再变形或是在管端部成型一个法兰并紧接着实施管的定长切断。这样的构件可以作为燃烧室镶边装入一个气缸盖密封垫的区域内。
发明内容
本发明的目的在于，已提供一种用于制造金属的阻塞元件的方法，与其相联系的是最少可能的材料使用。
此外在这样制造的阻塞元件中还要在运行状态下不仅改进密封性能而且改进弹簧特性。
最后要说明一种可能性，即在相应的阻塞元件上调整一定的表面特性，通过这些表面特性，可以引起螺栓力的一种更好的分配。
通过一种用于制造用于平面密封垫的金属的密封和阻塞元件的方法达到该目的，其中将至少一个金属的薄板状或薄片状构成的基体卷绕或滚轧成一个构成一个半成品的管，使所述管的相互对置的端部区域或部分或整个接触面相互通过材料锁合、力锁合或形锁合的连接技术或者其组合处于有效连接，对所述管或由其产生的各管段至少局部地进行轮廓成型并且在所述管或管段的轮廓成型的区域内分离出至少一个环形或圆片形构成的构件，用于生产一个密封或阻塞元件。
由按照方法的诸从属权利要求得知按照本发明方法的有利的进一步构成。
作为基体可以使用下列材料：
-一个单个的金属薄板条或薄片条，它连续地具有相同的材料厚度或在其中引入例如滚轧一些局部的凹槽或突起，
-多个并排和/或重叠设置的金属薄板条或薄片条，其中在这里可以使用同类的或不同类的金属薄板条或薄片条，它们另外还具有不同的材料特性和/或材料厚度。
-通过沿一个金属的基体的纵向和/或横向方向至少局部地引入一些切口和基体沿纵向和/或横向方向相应的变形产生一个金属板网，
-从一个金属板网的一些部分和一个金属薄板条或薄片条的一些部分以并排和/或重叠设置的形式产生一个基体。
可以借助激光切割、精细切割等方法实现一个或多个金属薄板条或薄片条的裁剪。在这种情况下决定性的是，紧接着相互特别是焊接的各边缘是无毛刺的。也许有益的可以是，没有直线延伸的端部区域要相互焊接，而是采用一种曲折轮廓或波纹轮廓，以便得到一种更好的接合，而且还给予随后的焊缝一些其他的特性(例如一定的刚度等)。
将由一个单个的金属薄板条或薄片条、或者预先提供的各元件构成的基体紧接着成型、卷绕或滚轧成一个管并且如已述的那样在其整个金属薄板宽度上看，在相互对置的端部区域相互处于有效连接。
同样可设想的变化方案是，将一个可以说连续的金属薄板滚轧或卷绕成一个管，其中然后可以不仅在端部区域，而且还同时或备选地至少局部地在卷绕区域的相互重叠靠在一起的接触面上形成连接。
可以较好地使用一个这样的管并可以将其引向一个轮廓成型或造型过程。在这种情况下可设想，利用辊子或一种冲头将要求的形状(例如一种L成型轮廓)滚轧或压制到管中。这可以或是在管的一个端部实现以便制造各个环/圆片或是在所述管的整个长度上实现，从而可以同时分离出多个环。在此可以在一个或多个步骤中实现轮廓成型过程。
为了产生各环或圆片，可以紧接着将所述管的相应轮廓成型的区域切开或冲压成形，以便得到单个的或多个金属的密封垫元件。为此适用一个冲压过程、精细切割或例如也适用一种滚轧切割、激光切割、水射流切割等。按这些方式和方法几乎不产生材料损失。
此外有可能将预制的管切割成一些管段并将它们例如借助一台压力机成型为一些圆片。
可以较好地使用一个这样的阻塞元件或一个这样的管段并且当所述环具有一个L形状时例如可以将其引向一个卷边过程。
与一个冲压的阻塞器相比，该变化方案具有已知的焊接阻塞器(Laspot)的优越性。功能方式是简单的。在气缸盖密封垫中的安装状态下，将导入的螺栓力分配到确定的平面上。工具与冲压模具相比(特别是形貌)是很简单的。
可以通过力锁合、形锁合或材料锁合的方法或者其组合实现相应阻塞元件到一个密封垫或一个密封系统中的连接或集成。
焊接方法例如激光焊接或电阻焊接是很好适用的，只要在冲压成形所述环/圆片时也压制一些同样小的突起(凸点)，以便为电阻焊接制造一个小的确定的接触面。此外也可以通过简单的卷边实现与一个气缸盖密封垫的一个层的连接。同样可设想，在气缸盖密封垫的一个间隔层中压入一个小的凹槽或一个凹口，以此确定阻塞器的位置，以便将阻塞元件紧接着粘入或焊入该凹槽或凹口中。
附图说明
本发明主题借助一个实施例示出在附图中并且描述如下。其中：
图1至8用于生产卷绕或滚轧的管的不同造型的半成品的简略图；
图9和10用于对管进行轮廓成型的各加工步骤的简略图；
图11至13用于加工一个管的简略图，以便由此制造各个环形构成的密封垫元件；
图14至17不同造型的环形或圆片形构成的密封垫元件的视图；
图18一个气缸盖密封垫的简略图，包括按图14至17的密封垫元件之一；
图19和20用于制造密封垫元件的备选的方法。
具体实施方式
图1至8示出用于生产卷绕或滚轧的管的不同造型的半成品的简略图。
图1示出一种可预定材料厚度D1的金属薄板条1，它可以根据对由此待制造的密封垫元件的相应的应用情况由极不同的金属合金构成。金属薄板条1，沿其纵伸看去，具有相同的材料厚度D。如在图1的下图可看出的那样，金属薄板条1卷绕或滚轧成一个管2，其中在该实例中，金属薄板条1的端部区域3、4相互焊接。需要时在这里也可以设定不同的轮廓(不是直线的)，以便在焊缝中调整其他的特性。通过该措施，构成一个具有确定直径的管2。可以由相同的或不同的材料以较小的或较大的直径生产其他的管，然后将这些管与管2通过插进处于有效连接。
图2示出一种备选的金属薄板条5，它同样具有一个材料厚度D。为了产生不同的材料厚度(比值D/d)，金属薄板条5经受至少一个轧制过程，借此减小原来的材料厚度(D)。现在卷起或绕起该金属薄板条5，从而形成一个管6，该管沿圆周方向看具有较小材料厚度d的各区域和较大材料厚度D的各区域。
图3示出另一种实施形式。一个具有一个基本材料厚度D的金属薄板条7类似如在图2中描述的那样，经受一个轧制过程，从而产生减小的材料厚度d、d′。如在其他的图中已描述的那样，将金属薄板条7通过滚轧或卷绕成型为一个管8，其中为了形成一个均匀的外径，端部区域9、10在成型/滚轧/卷绕过程以后交错地设置。端部区域9、10类似于图1和2那样通过焊接相互连接。
图4示出另一种用于生产一个金属薄板条的备选方案。一个可预定材料厚度D的基本金属薄板11在确定的位置(至少一个)覆盖有一些同样可预定材料厚度d和宽度b的金属薄板部分12并且与基本金属薄板11材料锁合、力锁合或形锁合地连接或者以其组合连接。以相同的方式，如先前描述的那样，将金属薄板11成型，从而沿产生的管13的圆周方向看形成具有较小材料厚度d的各部分和较大材料厚度D的各部分。
在图5中，将不同宽度和厚度D、d的金属薄板条14在确定的位置相互组合。使用已知的材料锁合、力锁合或形锁合的方法或者其组合。将这种定制坯件成型为一个管15，其中沿圆周方向看形成较大材料厚度D的各部分和较小材料厚度d的各部分。
图6示出另一种备选的基体16。它包括一些由金属板网16′制成的区域，它们通过在基体16中进行纵向和/或横向切口连同紧接着沿纵向和/或横向方向相互拉开而构成。类似于上述各图那样，将金属薄板条16通过一个成型过程或滚轧或轧制成型为一个管18，从而沿圆周方向看，由金属薄板基体16构成一些由金属板网16′制成的部分和一些部分16″。在这里也将金属薄板条16的端部区域17、17′例如通过焊接相互连接。
图7示出一种备选的金属薄板条19，它由必要时不同厚度和必要时不同材料(例如复合材料)的三个层20、21、22构成。将金属薄板条19如已述的那样成型为一个管23。在图7的下图中描绘了一外密封垫元件24，它同样由一个三层的金属薄板条(未示出)产生。
图8示出一些另外的备选构成的金属薄板条25、26、27，将其成型为一个管28。一个由这些金属薄板25至27之一或者所述管28制造的密封垫元件29具有较大材料厚度D的各区域和较小材料厚度d的各区域。
图9和10示出用于对管进行轮廓成型的可能的各加工步骤。
图9示出一个模具30，包括一个设有一些凹槽31的、至少由两部分构成的基体32(未示出)和沿箭头方向可移动的冲头33、34。由于基体32由两部分构成的结构，随后可以无困难地取出成型的管35。将一个可以由在图1至8中所示的半成品之一构成(在这里简化示出)的管35送入基体32的区域内。通过将作用力施加到冲头33、34上(箭头方向)和必要时施加一个内部压力(例如通过一种有效介质，如水或油)现在将管35的壁压入各凹槽31中，从而形成确定的轮廓36。可以通过适合的加工工具将这样轮廓成型的管35分成一些单个环料，然后为了生产一个成品密封环使这些单个环料需要时经受一个另外造型过程。
图10示出一种备选的造型方法，亦即橡胶成型，一个橡胶体37定位在冲头33、34之间。通过冲头33、34对橡胶体37的压力加载，将管35压进各凹槽31中，从而类似于图9那样形成各轮廓36。
图11至13作为简略图示出一个用于生产圆片形的阻塞元件的各加工步骤的顺序。可看出一个管38(简化示出)，它可以由一个按图1至8的半成品构成。在其中一个管端部39的区域内，通过一个冲头40在管38上成型一个径向的凸缘41。在凸缘41成型以后，经由另外的适合的工具42、43从径向的凸缘41上切下环44。
也可设想，在管段上实施该过程。
图14至17示出不同构成的一层或多层的密封或阻塞元件(未进一步标记)。由按图1至8的半成品制造按图14至17的密封或阻塞元件。
图18作为简略图示出一个气缸盖密封垫45。可看出各螺丝通过孔46和各燃烧室通过开口47。在各燃烧室通过开口47的区域内装入一个如在图16中所示的密封或阻塞元件。
图19和20示出用于制造密封或阻塞元件的备选的方法。
在两种情况下，从一个管48上切下管段49。按图20的管48事先设有一个径向的凸缘50。将一个未进一步示出的气缸盖密封垫的层51与凸缘50处于有效连接并且借助一个冲头52朝所述层51方向成型管段49的留下的剩余区域53。
按图19的管段49以类似的方式被卷边和切下，从而形成一个圆片形的密封或阻塞元件54。它可以必要时借助一个压力机被进一步加工。如果只想切开管48，则形成各个环形的密封或阻塞元件55。

Claims (14)

1.用于制造用于平面密封垫(45)的金属的密封和阻塞元件的方法，其中将至少一个金属的薄板状或薄片状构成的基体(1、5、7、11、14、16、19、25、26、27)卷绕或滚轧成一个构成一个半成品的管(2、6、8、13、15、18、23、28、35、38)，使所述管(2、6、8、13、15、18、23、28、35、38)的相互对置的端部区域(3、4、9、10、17、18)或部分或整个接触面相互通过材料锁合、力锁合或形锁合的连接技术或者其组合处于有效连接，对所述管(2、6、8、13、15、18、23、28、35、38)或由其产生的各管段至少局部地进行轮廓成型并且在所述管或管段(2、6、8、13、15、18、23、28、35、38)的轮廓成型的区域内分离出至少一个环形或圆片形构成的构件，用于生产一个密封或阻塞元件(24、29、44)。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将一个单个的、特别是轮廓成型的金属薄板条或薄片条(1)用作为基体。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将多个并排和/或重叠设置的金属薄板条或薄片条(11、12)用作为基体。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在一个薄板状或薄片状构成的基体(16)中进行局部切口连同沿基体(16)的纵向或横向方向紧接着的变形，产生一个至少局部延伸的金属板网(17)。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，由一个金属板网(16′)的一些部分和一个金属薄板条或薄片条(16″)的一些部分组成所述基体(16)。
6.按照权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在基体(5、7、14)上产生不同厚度(D、d、d′)的区域。
7.按照权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，在使用多个金属薄板条或薄片条(11、12)情况下，使这些金属薄板条或薄片条材料锁合、形锁合或力锁合地或者其组合地相互处于有效连接。
8.按照权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，将所述管(2、8、18)的相互对置的端部(3、4、9、10、17、18)在其整个长度上通过热处理、特别是通过焊接相互连接。
9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在所述管(38)的其中一个端部区域这样实施一个成型过程，以致该管端部(39)在成型以后具有一个L形横截面。
10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，从L成型轮廓的垂直延伸的部分中切分出一个可预定尺寸的圆片形阻塞元件(44)。
11.按照权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，将所述管(35)在其整个长度看引向一个轮廓成型或造型过程并且紧接着将所述管(35)分成相应数量的环形构成的构件，用于生产阻塞元件。
12.按照权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，从所述管(38、38)上切下或冲下所述环形或圆片形的构件。
13.按照权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，使成品的圆片形或环形构成的阻塞元件(24、29、44)经受一个精压过程，用于调整可预定的表面特性。
14.按照权利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，制造平面的或设有一种形貌表面的阻塞元件。
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