CN106870612A - 一种金属橡胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属橡胶的制备方法，属于金属橡胶用复合材料领域。其特点在于：利用具有外套的拉伸弹簧制作成复杂结构的金属橡胶毛坯，并通过一定工艺步骤去除外套后，只剩下全部由金属丝构成的金属橡胶毛坯，再将金属橡胶毛坯压制形成纯金属、复杂结构的金属橡胶块。该方法解决了由于金属橡胶采用金属丝制成弹簧，再加工成金属橡胶毛坯过程中，拉伸后的弹簧互相之间极其容易勾连，造成复杂结构金属橡胶块加工难度大，并且效率低下的问题，使金属橡胶应用范围得到了拓展。

Description

一种金属橡胶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属橡胶的制备方法，属于金属橡胶用复合材料领域。
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。
金属橡胶是由金属丝加工成弹簧后，经过拉伸、排布、压制等工序制成。由于拉伸后的弹簧之间极其容易互相勾连，很难实现立体复杂结构的金属橡胶制作，严重限制了金属橡胶的应用范围。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属橡胶的制备方法。所述方法解决了由于金属橡胶金属丝加工成弹簧后，再加工金属橡胶毛坯过程中，拉伸后的弹簧之间极其容易互相勾连，造成复杂结构金属橡胶块加工难度大，并且效率低下的问题。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案：
一种金属橡胶的制备方法，所述方法具体步骤如下：
(1)按照旋绕比范围4～16，将金属丝绕制成无缝隙的弹簧；
(2)拉伸弹簧至螺旋中径和螺距尺寸相同，得到拉伸后的弹簧；
(3)将拉伸后的弹簧穿入外套通孔内，从另外一端穿出；
(4)将弹簧的两个端头分别和外套的临近端头固定，得到套有拉伸弹簧的外套；
(5)将套有拉伸弹簧的外套进行折叠交叉往返排布，编织成为预定复杂形状的金属橡胶毛坯；
(6)外套选用溶于酸的材料，则将金属橡胶毛坯放入可溶解该材料、但不溶解弹簧的酸液中，将外套完全溶解；外套选用溶于碱的材料，则将金属橡胶毛坯放入可溶解该材料、但不溶解弹簧的碱液中，将外套完全溶解；外套选用燃点低于200℃的材料，则加温到该材料的燃点，将外套燃尽，得到无外套的金属橡胶毛坯；
(7)用去离子水将无外套的金属橡胶毛坯上残留的酸液或碱液、以及其它残留物用去离子水清洗干净，并晾干；
(8)将晾干后的无外套的金属橡胶毛坯制成孔隙率为10％～90％的金属橡胶块，得到一种复杂结构的金属橡胶。
所述步骤(3)中的外套为溶于酸、溶于碱或燃点低于200℃的材料。
优选的，所述步骤(1)的绕制过程在绕簧机上进行。
优选的，所述步骤(4)中的卷制过程采用芯棒卷制。
有益效果
本发明所述的一种复杂金属橡胶的制备方法具有以下优点：
(1)弹簧丝的编织不再受到弹簧丝之间互相勾连的影响，可以利用编织设备实现立体复杂结构金属橡胶毛坯的制作，生产效率大幅提高；
(2)能够实现复杂金属橡胶的制作，金属橡胶应用范围得到了拓展；
(3)制成品不含非金属材料，保持了金属橡胶环境适应性强和长寿命的特点，能够耐受高低温、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。
附图说明
图1为本发明的实施例中套有拉伸弹簧的粘胶纤维外套的结构示意图。
图2为本发明实施例中制备的金属橡胶块的截面图。
图3为本发明实施例中制备的金属橡胶块的俯视图。
1-外套，2-弹簧。
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—金属丝体积，m3；
实施例1：
(1)选取直径0.2mm、材料牌号为1Cr18Ni9Ti的不锈钢丝，并将其在绕簧机上绕制成中径为1.6mm的无缝隙的细长弹簧；
(2)将弹簧螺距拉伸至1.6mm；
(3)将拉伸后的弹簧2穿入粘胶纤维外套1的通孔内，从另外一端穿出；
(4)将弹簧2的端头和粘胶纤维外套1的临近端头用粘胶丝绑扎固定，得到套有拉伸弹簧2的粘胶纤维外套1，如图1所示；
(5))将套有拉伸弹簧2的粘胶纤维外套1进行折叠交叉往返排布，编织成为中心为凸出的圆环，圆环内径为20mm，圆环外径为32～48mm，中心截圆Φ76mm上均布有6个Φ8mm通孔，外径为80～120mm，圆环部分的高度等于总高大于40mm，圆环至外径100mm间部分的高度大于10mm的法兰状金属橡胶毛坯；
(6)将金属橡胶毛坯浸入质量分数为98％的H2SO4溶液中，将粘胶纤维外套完全溶解，从H2SO4溶液中取出金属橡胶毛坯，得到无外套的金属橡胶毛坯；
(7)用去离子水将无外套的金属橡胶毛坯上残留的酸液、以及粘胶残留物清洗干净，晾干；
(8)将晾干后的金属橡胶毛坯放入模具中压制成中心为凸出的圆环，圆环内径为20mm，圆环外径为40mm，中心截圆Φ76mm上均布有6个Φ8mm通孔，外径为100mm，圆环部分的高度为40mm，圆环至外径100mm间部分的高度为10mm的金属橡胶块，即一种复杂结构金属橡胶，如图2和图3所示。
实施例2：
(1)选取直径0.2mm、材料牌号为1Cr18Ni9Ti的不锈钢丝，并将其在绕簧机上绕制成中径为1.6mm的无缝隙的细长弹簧；
(2)将弹簧螺距拉伸至1.6mm；
(3)将拉伸后的弹簧2穿入涤纶外套1的通孔内，从另外一端穿出；
(4)将弹簧2的端头和涤纶外套1的临近端头用涤纶丝绑扎固定，得到套有拉伸弹簧2的粘胶纤维外套1，如图1所示；
(5))将套有拉伸弹簧2的粘胶纤维外套1进行折叠交叉往返排布，编织成为中心为凸出的圆环，圆环内径为20mm，圆环外径为32～48mm，中心截圆Φ76mm上均布有6个Φ8mm通孔，外径为80～120mm，圆环部分的高度等于总高大于40mm，圆环至外径100mm间部分的高度大于10mm的法兰状金属橡胶毛坯；
(6)将金属橡胶毛坯浸入温度80℃的质量分数为85％的NaOH溶液中，将涤纶外套完全溶解从NaOH溶液中取出金属橡胶毛坯，得到无外套的金属橡胶毛坯；
(7)用去离子水将无外套的金属橡胶毛坯残留的碱液、以及涤纶残留物清洗干净，晾干；
(8)将晾干后的金属橡胶毛坯放入模具中压制成中心为凸出的圆环，圆环内径为20mm，圆环外径为40mm，中心截圆Φ76mm上均布有6个Φ8mm通孔，外径为100mm，圆环部分的高度为40mm，圆环至外径100mm间部分的高度为10mm的金属橡胶块，即一种复杂结构金属橡胶，如图2和图3所示。
实施例3：
(1)选取直径0.2mm、材料牌号为1Cr18Ni9Ti的不锈钢丝，并将其在绕簧机上绕制成中径为1.6mm的无缝隙的细长弹簧；
(2)将弹簧螺距拉伸至1.6mm；
(3)将拉伸后的弹簧2穿入涤纶外套1的通孔内，从另外一端穿出；
(4)将弹簧2的端头和涤纶外套1的临近端头用涤纶丝绑扎固定，得到套有拉伸弹簧2的涤纶外套1，如图1所示；
(5))将套有拉伸弹簧2的粘胶纤维外套1进行折叠交叉往返排布，编织成为中心为凸出的圆环，圆环内径为20mm，圆环外径为32～48mm，中心截圆Φ76mm上均布有6个Φ8mm通孔，外径为80～120mm，圆环部分的高度等于总高大于40mm，圆环至外径100mm间部分的高度大于10mm的法兰状金属橡胶毛坯；
(6)点燃金属橡胶毛坯上的涤纶外套，待其燃净，得到无外套的金属橡胶毛坯；
(7)用去离子水将无外套的金属橡胶毛坯上的残留物清洗干净，晾干；
(8)将晾干后的金属橡胶毛坯放入模具中压制成中心为凸出的圆环，圆环内径为20mm，圆环外径为40mm，中心截圆Φ76mm上均布有6个Φ8mm通孔，外径为100mm，圆环部分的高度为40mm，圆环至外径100mm间部分的高度为10mm的金属橡胶块，即一种复杂结构金属橡胶，如图2和图3所示。
上述实施例中得到的金属橡胶块的数据如下表所示。
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 (3)

1.一种金属橡胶的制备方法，所述方法具体步骤如下：
(1)按照旋绕比范围4～16，将金属丝绕制成无缝隙的弹簧；
(2)拉伸弹簧至螺旋中径和螺距尺寸相同，得到拉伸后的弹簧(2)；
(3)将拉伸后的弹簧穿入外套(2)的通孔内，从另外一端穿出；
(4)将弹簧(2)的两个端头分别和外套(1)的临近端头固定，得到套有拉伸弹簧(2)的外套(1)；
(5)将套有拉伸弹簧(2)的外套(1)进行折叠交叉往返排布，编织成为预定复杂形状的金属橡胶毛坯；
(6)外套选用溶于酸的材料，则将金属橡胶毛坯放入可溶解该材料、但不溶解弹簧的酸液中，将外套完全溶解；外套选用溶于碱的材料，则将金属橡胶毛坯放入可溶解该材料、但不溶解弹簧的碱液中，将外套完全溶解；外套选用燃点低于200℃的材料，则加温到该材料的燃点，将外套燃尽，得到无外套的金属橡胶毛坯；
(7)用去离子水将无外套的金属橡胶毛坯上残留的酸液或碱液、以及其它残留物用去离子水清洗干净，并晾干；
(8)将晾干后的无外套的金属橡胶毛坯制成孔隙率为10％～90％的金属橡胶块，得到一种复杂结构的金属橡胶；
所述步骤(3)中的外套为溶于酸、溶于碱或燃点低于200℃的材料。
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(1)的绕制过程在绕簧机上进行。
3.如权利要求1或2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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