CN106594138A - 一种复合金属橡胶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合金属橡胶，属于复合材料领域。制备该复合金属橡胶时首先将金属绳穿入金属管内后、再绕制成具有金属绳内芯的弹簧，然后通过排布、压制等工艺制成金属橡胶块。由于其制备不需要用细直径的金属丝为原料先绕制成细长弹簧，再制成金属橡胶块，因此能够降低采购成本、节省制备金属橡胶时间、提高生产效率。该复合金属橡胶在受到振动、冲击时，能够起到缓冲、减振的作用，且能够耐受高低温、高真空、高压、空间辐射、核辐射、日照、臭氧、腐蚀和离子撞击等，还具有长寿命的特点。这一系列优点使得该复合金属橡胶具有实际应用价值。

Description

一种复合金属橡胶
技术领域
本发明涉及一种复合金属橡胶，属于复合材料领域。
背景技术
金属橡胶是一种均质的弹性多孔物质，既有金属的固有特性，又有橡胶一样的弹性，并且具有结构紧凑、体积小、重量轻、稳定性高、变阻尼、多向刚度一致性高的特性。金属橡胶对高频共振区域内的减振效果尤其明显，能够迅速将大量的振动能量转化为产品的弹性势能，从而有效抑制共振峰值、保证被减振件平稳工作。金属橡胶还具有抗老化、环境适应性强的特点，耐受高低温、高真空、高压、空间辐射、核辐射、日照、臭氧和离子撞击等，通过选择耐腐蚀材料，还可以在盐雾、霉菌、潮湿等工况下工作，实现剧烈振动等环境下的阻尼减振、降噪、过滤、密封、节流等功能。目前，金属橡胶已经在精密仪表减振、航天器太阳能帆板减振、高精度相机减振、导弹发射减振、复杂地形军民车辆减振、大功率发动机减噪减振等领域上成功应用。
金属橡胶主要依靠内部金属丝之间的摩擦来耗散振动能量，因此为了保证金属橡胶的减振性能。目前金属橡胶采用细直径的单根金属丝绕制成细长弹簧后，经过拉伸、排布和压制等一系列工艺制成。但由于产品原材料和加工成本高、金属橡胶的应用范围受到了很大限制。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合金属橡胶。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种复合金属橡胶，所述金属橡胶通过以下方法制备：
(1)将直径比金属管内径小≤1mm的金属绳穿入金属管内，得到装有金属绳的金属管；
(2)将装有金属绳的金属管按照旋绕比范围4～16，绕制成螺旋中径和螺距尺寸相同的螺旋管；
(3)将螺旋管按照按照“之”字形进行折叠交叉往返排布，使其交叉部分为菱形，往返折叠一次为一层，折叠≥1层，得到排布的螺旋管；
(4)将排布的螺旋管卷制成金属橡胶毛坯；
(5)将金属橡胶毛坯放入模具压制成孔隙率为10％～90％的金属橡胶块，即为一种复合金属橡胶。
优选的，所述步骤(2)的绕制过程在绕簧机上进行。
优选的，所述步骤(2)中绕制成的螺旋管(3)的横截面上至少有三个金属绳(1)外径紧贴金属管(2)内壁的点。
优选的，所述步骤(4)中的卷制过程采用芯棒卷制。
有益效果
本发明所述的复合金属橡胶的工作原理是：该复合金属橡胶减振材料安装在震源和被减振设备之间，当受到振动、冲击时，该金属橡胶产生形变将一部分能量转化为弹性势能，一部分能量通过金属绳内部金属丝和金属丝的摩擦、金属绳和金属管之间的摩擦转化为内能，还有部分能量通过热交换传递到周围介质中，从而起到缓冲、减振的作用。
本发明不需要用细直径的金属丝为原料先绕制成细长弹簧，再制成金属橡胶块，因此能够降低金属丝材的采购成本，节省金属丝材加工弹簧的时间、提高金属橡胶生产效率，使大型金属橡胶的加工成本得到有效控制，利于金属橡胶实际应用推广。
附图说明
图1为实施例中内部穿入金属绳的金属管；
图2为实施例中将穿入金属绳后的金属管绕制成的螺旋管。
1-金属绳，2-金属管，3-螺旋管。
具体实施方式
以下实施例中相关计算公式如下：
(1)孔隙率计算公式：
式中：P—金属橡胶孔隙率，％；
V0—金属橡胶块体积，m3；
V—螺旋管体积，m3；
实施例1：
(1)选取直径1.6mm、长3m、材料牌号为06Cr19Ni10的冷拉钢丝金属绳1，内径2mm、外径4mm、长3m、材料牌号为1Cr18Ni9Ti的冷拔不锈钢金属管2，将钢丝金属绳1从不锈钢金属管2内孔的一端穿入、另一端穿出，使钢丝金属绳1两端和不锈钢金属管2端面平齐，得到装有钢丝金属绳1的不锈钢金属管2，如图1所示；
(2)将装有钢丝金属绳1的不锈钢金属管2在绕簧机上绕制成中径20mm、螺距20mm的螺旋管3，使螺旋管3横截面上至少有3个点满足钢丝金属绳1外径与不锈钢金属管2的内径紧贴，如图2所示；
(3)将一根将螺旋管3按照60°夹角进行“之”字形等距折叠交叉往返排布，使其交叉部分为菱形，往返折叠一次为一层，折叠≥1层，得到排布的螺旋管3；
(4)将排布的螺旋管3用直径为20mm的芯棒卷制成金属橡胶毛坯；
(5)将金属橡胶毛坯放入模具压制成内孔Φ20mm，外径Φ100mm，高度30mm的金属橡胶块，即为一种复合金属橡胶。
实施例2：
(1)选取直径3.6mm、长10m、材料牌号为06Cr19Ni10的冷拉钢丝金属绳1，内径4mm、外径8mm、长10m、材料牌号为1Cr18Ni9Ti的冷拔不锈钢金属管2，将钢丝金属绳1从不锈钢金属管2内孔的一端穿入、另一端穿出，使钢丝金属绳1两端和不锈钢金属管2端面平齐，得到装有钢丝金属绳1的不锈钢金属管2，如图1所示；
(2)将装有钢丝金属绳1的不锈钢金属管2在绕簧机上绕制成中径40mm、螺距40mm的螺旋管3，使螺旋管3横截面上至少有3个点满足钢丝金属绳1外径与不锈钢金属管2的内径紧贴，如图2所示；
(3)将一根将螺旋管3按照60°夹角进行“之”字形等距折叠交叉往返排布，使其交叉部分为菱形，往返折叠一次为一层，折叠≥1层，得到排布的螺旋管3；
(4)将排布完成后的螺旋管3用直径为50mm的芯棒卷制成金属橡胶毛坯；
(5)将金属橡胶毛坯放入模具压制内孔Φ50mm，外径Φ150mm，高度80mm的金属橡胶块，即为一种复合金属橡胶。
实施例3：
(1)选取直径3.6mm、长10m、材料牌号为06Cr19Ni10的冷拉钢丝金属绳1，内径4mm、外径8mm、长10m、材料牌号为1Cr18Ni9Ti的冷拔不锈钢金属管2，将钢丝金属绳1从不锈钢金属管2内孔的一端穿入、另一端穿出，使钢丝金属绳1两端和不锈钢金属管2端面平齐，得到装有钢丝金属绳1的不锈钢金属管2，如图1所示；
(2)将装有钢丝金属绳1的不锈钢金属管2在绕簧机上绕制成中径40mm、螺距40mm的螺旋管3，使螺旋管3横截面上至少有3个点满足钢丝金属绳1外径与不锈钢金属管2的内径紧贴，如图2所示；
(3)将一根将螺旋管3按照60°夹角进行“之”字形等距折叠交叉往返排布，使其交叉部分为菱形，往返折叠一次为一层，折叠≥1层，得到排布的螺旋管3；
(4)将排布完成后的螺旋管3用直径为150mm的芯棒卷制成金属橡胶毛坯；
(5)将金属橡胶毛坯放入模具压制内孔Φ150mm，外径Φ300mm，高度80mm的金属橡胶块，即为一种复合金属橡胶。
实施例中所用材料的参数数据及制备得到的金属橡胶的参数和孔隙率如下表所示。
由计算的孔隙率可知实施例制备的金属橡胶具有很好的减振效果。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种复合金属橡胶，其特征在于：所述金属橡胶通过以下方法制备：
(1)将直径比金属管(2)内径小≤1mm的金属绳(1)穿入金属管(2)内，得到装有金属绳(1)的金属管(2)；
(2)将装有金属绳(1)的金属管(2)按照旋绕比范围4～16，绕制成螺旋中径和螺距尺寸相同的螺旋管(3)；
(3)将螺旋管(3)按照“之”字形进行折叠交叉往返排布，使其交叉部分为菱形，往返折叠一次为一层，折叠≥1层，得到排布的螺旋管(3)；
(4)将排布的螺旋管(3)卷制成金属橡胶毛坯；
(5)将金属橡胶毛坯放入模具压制成孔隙率为10％～90％的金属橡胶块，即为一种复合金属橡胶。
2.如权利要求1所述一种复合金属橡胶，其特征在于：所述步骤(2)的绕制过程在绕簧机上进行。
3.如权利要求1所述一种复合金属橡胶，其特征在于：所述步骤(2)中绕制成的螺旋管(3)的横截面上至少有三个金属绳(1)外径紧贴金属管(2)内壁的点。
4.如权利要求1～3中任意一项所述一种复合金属橡胶，其特征在于：所述步骤(4)中的卷制过程采用芯棒卷制。
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