CN104595576B - 一种非金属阀芯及其成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非金属阀芯，包括阀头和具有导向功能的阀杆，阀头和阀杆为一体铝材料结构的金属骨架，阀头底面中部位置设置有燕尾槽，槽夹角为20‑25度，槽开口的宽度为4‑5mm，深度为2‑3mm，其内设有经熔融后的塑料聚全氟乙丙烯。本发明的塑料与金属骨架之间采用热压成型工艺，保证了塑料与金属的粘接性能，粘接强度达到17MPa以上，500K下粘接强度大于3.5MPa，可靠性高。

Description

一种非金属阀芯及其成型工艺
技术领域
本发明涉及一种非金属阀芯及其成型工艺，属于阀门密封技术领域。
背景技术
现有技术的阀门结构中，能够耐低温到高温的阀门以全金属阀芯结构为主，其耐介质性能可根据金属材料性质加以选择，但全金属阀芯的密封比压很大，在低压下密封性能较差，如果阀门口径较大，则密封性能更差，且由于金属对金属密封，容易磨损掉渣，对于运载火箭而言就是多余物，会导致火箭发生故障。而以橡胶作为密封面的阀芯，会因低温导致玻璃化不能使用；以聚四氟乙烯作为密封面的阀芯，其一与金属之间只能冷粘再滚边收口成型阀芯，可靠性较差，其二聚四氟乙烯具有较大的冷流性，长时间使用后导致密封性能下降。以工程塑料如聚酰亚胺等作为阀芯，则可能因纯氧相容性问题无法使用。
发明内容
本发明所解决的技术问题：为克服现有技术的不足，提供一种非金属阀芯及其成型工艺，使其在液氧90K～气氧500K范围内仍能保持良好密封效果，且能够重复使用。
解决技术问题采用的技术方案：
一种非金属阀芯，包括阀头和具有导向功能的阀杆，阀头和阀杆为一体铝材料结构的金属骨架，阀头底面中部位置设置有燕尾槽，槽夹角为20-25度，槽开口的宽度为4-5mm，深度为2-3mm，其内设有经熔融后的塑料聚全氟乙丙烯。
一种非金属阀芯成型工艺，具体步骤为：
(1)将权利要求1所述的金属骨架用汽油、无水乙醇清洗，去除表面杂质；
(2)吹砂：用20-24目石英砂或棕刚玉砂对阀头底面及燕尾槽进行吹砂，压缩空气气流压力为0.4～0.7MPa，并对吹砂后金属表面的毛刺进行打磨；
(3)清洗吹砂面：用汽油或酒精清洗金属骨架2-3遍，65-75℃干燥30min，冷却后保存在干燥器中；
(4)配助粘接液：三氧化铬2g，蒸馏水10ml，磷酸2.6g，聚全氟乙丙烯分散液34g，混合均匀待用；
(5)涂助粘接液：助粘接液均匀涂在吹砂面上，涂1～2遍，干燥后将金属骨架保存在干燥器中；
(6)热压：将置于干燥器中的金属骨架置于成型模具中，在燕尾槽内及阀头底面添加塑料聚全氟乙丙烯约2.5～3.5g；将装好塑料的模具置于热压机中，升温到300±10℃，加压力3～6MPa，到温度后恒温10min，塑料高温熔融，与金属骨架粘接；
(7)冷压：将成型模具从热压机中取出至冷压机，加压力4-6MPa，待模具冷却到室温取出得到阀芯毛坯，将阀芯毛坯加工成阀芯的预制品，对预制品进行表面处理，表面处理后的预制品再经宝石刀车去多余塑料，使塑料表面粗糙度达到0.6以上，得到阀芯成品。
所述成型模具由上模和下模组成，上模为柱状，截面为工字形，中间设有便于阀穿过的通孔；下模为圆柱状，中间开有圆柱状槽，底部设有便于取出金属骨架的孔，侧面设有测温孔。
本发明的有益效果：
(1)本发明的塑料与金属骨架之间采用热压成型工艺，保证了塑料与金属的粘接性能，粘接强度达到17MPa以上，500K下粘接强度大于3.5MPa，可靠性高；
(2)本发明的阀芯在口径80mm的氧箱阀门上应用，在90K液氧、500K气氧、温域为70～500K范围内保持较好密封性能。
附图说明
图1为本发明金属骨架图；
图2为本发明阀芯毛坯图；
图3为本发明阀芯预制品图；
图4为本发明阀芯图；
图5为本发明成型模具示意图；
图6为本发明阀芯成型工艺流程图。
具体实施方式：
如图1所示，一种非金属阀芯，包括阀头和具有导向功能的阀杆，阀头和阀杆为一体铝材料结构的金属骨架，阀头底面中部位置设置有燕尾槽，槽夹角为20-25度，槽开口的宽度为4-5mm，深度为2-3mm，其内设有经熔融后的塑料聚全氟乙丙烯。
如图6所示，一种非金属阀芯成型工艺，具体步骤为：
(1)将权利要求1所述的金属骨架用汽油、无水乙醇清洗，去除表面杂质；
(2)吹砂：用20-24目石英砂或棕刚玉砂对阀头底面及燕尾槽进行吹砂，压缩空气气流压力为0.4～0.7MPa，并对吹砂后金属表面的毛刺进行打磨；
(3)清洗吹砂面：用汽油或酒精清洗金属骨架2-3遍，65-75℃干燥30min，冷却后保存在干燥器中；
(4)配助粘接液：三氧化铬2g，蒸馏水10ml，磷酸2.6g，聚全氟乙丙烯分散液34g，混合均匀待用；
(5)涂助粘接液：助粘接液均匀涂在吹砂面上，涂1～2遍，干燥后将金属骨架保存在干燥器中；
(6)热压：将置于干燥器中的金属骨架置于成型模具中，在燕尾槽内及阀头底面添加塑料聚全氟乙丙烯约2.5～3.5g；将装好塑料的模具置于热压机中，升温到300±10℃，加压力3～6MPa，到温度后恒温10min，塑料高温熔融，与金属骨架粘接；
(7)冷压：将成型模具从热压机中取出至冷压机，加压力4-6MPa，待模具冷却到室温取出得到阀芯毛坯，如图2所示，将阀芯毛坯加工成阀芯的预制品如图3所示，对预制品进行表面处理，表面处理后的预制品再经宝石刀车去多余塑料，使塑料表面粗糙度达到0.6以上，得到阀芯成品，如图4所示。
如图5所示，所述成型模具由上模和下模组成，上模为柱状，截面为工字形，中间设有便于阀穿过的通孔；下模为圆柱状，中间开有圆柱状槽，底部设有便于取出金属骨架的孔，侧面设有测温孔。
将试验阀门进行密封性能测试：
在常温0.08、0.39MPa下，阀门漏率小于5.0X10-4Pa·m3/s；在500K气氧下，0.08、0.39MPa阀门漏率小于5.0X10-4Pa·m3/s；在70K液氧下0.08MPa漏率小于0.15Pa·m3/s、0.39MPa漏率小于0.03Pa·m3/s；经过低温1000次、常温1000次动作后，常温0.08、0.39MPa下，阀门漏率小于5.0X10-4Pa·m3/s。
本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (1)

1.一种非金属阀芯成型工艺，其特征在于，具体步骤为：
(1)制作金属骨架：包括一体铝材料成型的阀头和具有导向功能的阀杆，在阀头底面中部位置设置燕尾槽，槽夹角为20～25度，槽开口的宽度为4～5mm，深度为2～3mm，其内设有经熔融后的塑料聚全氟乙丙烯；
(2)将金属骨架用汽油、无水乙醇清洗，去除表面杂质；
(3)吹砂：用20～24目石英砂或棕刚玉砂对阀头底面及燕尾槽进行吹砂，压缩空气气流压力为0.4～0.7MPa，并对吹砂后金属表面的毛刺进行打磨；
(4)清洗吹砂面：用汽油或酒精清洗金属骨架2～3遍，65～75℃干燥30min，冷却后保存在干燥器中；
(5)配助粘接液：三氧化铬2g，蒸馏水10ml，磷酸2.6g，聚全氟乙丙烯分散液34g，混合均匀待用；
(6)涂助粘接液：助粘接液均匀涂在吹砂面上，涂1～2遍，干燥后将金属骨架保存在干燥器中；
(7)制作成型模具：成型模具由上模和下模组成，上模为柱状，截面为工字形，中间设有便于阀穿过的通孔；下模为圆柱状，中间开有圆柱状槽，底部设有便于取出金属骨架的孔，侧面设有测温孔；
(8)热压：将置于干燥器中的金属骨架置于成型模具中，在燕尾槽内及阀头底面添加塑料聚全氟乙丙烯2.5～3.5g；将装好塑料的模具置于热压机中，升温到300±10℃，加压力3～6MPa，到温度后恒温10min，塑料高温熔融，与金属骨架粘接；
(9)冷压：将成型模具从热压机中取出至冷压机，加压力4～6MPa，待模具冷却到室温取出得到阀芯毛坯，将阀芯毛坯加工成阀芯的预制品，对预制品进行表面处理，表面处理后的预制品再经宝石刀车去多余塑料，使塑料表面粗糙度达到0.6以上，得到阀芯成品。
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