CN107127529A - 密封环的加工方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于密封件的加工技术领域，具体涉及一种密封环的加工方法及其应用。本发明提供一种密封环的加工方法，该方法包括以下步骤：将筒形件的原料进行螺旋式的切削加工，得到外径为螺纹状的环形套件；将螺纹状的环形套件进行裁剪，使得环形套与螺纹部分相分离，得到螺旋环形件；将螺旋环形件进行加热，然后放入与所需密封环的规格相适配的定型胎具中进行定型，得到带有开口的环状部件；将环状部件的开口截面进行焊接，得到成品密封环，成品密封环的外径为3米～20米。本发明采用小型机械设备，就可加工出复杂、超大型的密封环，具有工艺简单，节省原材料，产品不合格率较低，生产成本低，加工周期短，精度等级高等优点。

Description

密封环的加工方法及其应用

技术领域

本发明属于密封件的加工技术领域，尤其涉及一种密封环的加工方法及其应用。

背景技术

为了防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部，通过使用密封环作为部分材料或零件，随着现代化工业的不断发展，密封环的应用也越来越广泛。

现代工业发展，随着技术水平的不断上升，大型机械化设备越来越普及，设备越做越大，所需密封环的尺寸也不断变大。然而现有的超大型密封环的加工技术，操作复杂，设备要求多，成本投入大，甚至对于某些材质的密封环还不能生产出超大型的尺寸。

目前应用较为广泛的密封环材质为聚四氟乙烯及改性聚四氟乙烯。聚四氟乙烯及改性聚四氟乙烯材质的密封环，具有耐磨损性能好、摩擦系数小、耐高温、抗酸抗碱、抗各种有机溶剂等特点，几乎不溶于所有的溶剂。然而由于聚四氟乙烯的特殊性质，目前国内外对于聚四氟乙烯及改性聚四氟乙烯密封环的加工技术，由于受到成型液压机与成型用模具以及成型用烧结箱等的限制，很难生产出外径较大的密封环(一般都局限在2米或3米以下)。尤其是对于外径大于3米的超大型密封环，在国内尚无大型专业设备，还无法生产。从而限制了聚四氟乙烯及改性聚四氟乙烯密封环的应用，例如一些超大型设备上就无法使用聚四氟乙烯及改性聚四氟乙烯密封件来进行密封或作为挡圈、活塞环等使用。

因此，研究开发出一种密封环的加工方法，以获得超大型的密封环，尤其是超大型的聚四氟乙烯及改性聚四氟乙烯密封环，具有重要的意义。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种密封环的加工方法，该方法能够生产出超大型尤其是外径为3米～20米的密封环，具有工艺简单，节约原材料，生产成本低，加工周期短，精度等级高，产品的尺寸稳定等优点。

本发明的第二目的在于提供一种利用上述的密封环的加工方法在制备超大型塑料密封环方面的应用，以缓解现有技术中很难使得塑料密封圈的外径达到较大尺寸的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种密封环的加工方法，所述方法包括以下步骤：

将筒形件的原料进行螺旋式的切削加工，得到外径为螺纹状的环形套件；

将所述螺纹状的环形套件进行裁剪，使得环形套与螺纹部分相分离，得到螺旋环形件；

将所述螺旋环形件进行加热，然后放入与所需密封环的规格相适配的定型胎具中进行定型，得到带有开口的环状部件；

将所述环状部件的开口截面进行焊接，得到成品密封环，所述成品密封环的外径为3米～20米。

作为进一步优选技术方案，所述成品密封环的外径为3.3米～15米。

作为进一步优选技术方案，所述的螺旋式的切削加工步骤中，采用智能数控加工设备进行切削加工，所述智能数控加工设备设置有螺旋加工指令，刀具按照该螺旋加工指令进行切削加工，所述智能数控加工设备的回转直径为0.8米～3.5米。

作为进一步优选技术方案，所述智能数控加工设备的刀具的材质为高速钢、合金或金刚石。

作为进一步优选技术方案，所述的加热步骤中，加热温度为220℃～280℃，加热时间为2小时～4小时。

作为进一步优选技术方案，所述的定型步骤中，定型时间为16小时～24小时。

作为进一步优选技术方案，还包括表面处理的步骤，将所述环状部件的开口截面进行焊接后，对焊接口处进行削平、打磨或光洁的表面处理。

作为进一步优选技术方案，所述成品密封环为O型或异型密封环。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种利用以上所述的密封环的加工方法在制备超大型塑料密封环方面的应用。

作为进一步优选技术方案，所述密封环的材质为聚四氟乙烯材料或者为改性聚四氟乙烯复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的密封环的加工方法，通过将筒形件的原料进行螺旋式的切削加工、裁剪、加热、定型以及焊接的方式，实现了制得所需尺寸的超大型密封环，尤其外径为3米～20米的超大型密封环。该方法无需大型液压机、模具、烧结炉等专业设备，采用小型机械设备，就可加工出复杂、超大型的密封环。

2、该方法避免了大量的废料的产生，大大节省了原材料，提高了产品的加工效率和成型精度，降低了设备以及厂房建设的投资，产品不合格率较低，具有工艺简单，生产成本低，加工周期短，精度等级高等优点。用该方法生产出的密封环，密封性能好，尺寸稳定性高，使用寿命长，具有较高的推广应用价值。

3、采用本发明的密封环的加工方法在制备超大型塑料密封环方面的应用，能够缓解现有技术中很难使得塑料密封圈的外径达到较大尺寸的技术问题，尤其是突破了目前聚四氟乙烯及改性聚四氟乙烯材质密封环的尺寸仅在3米以下的局限。实现了塑料材料的密封环外径尺寸的大幅加长，能够制备出外径在3米以上的塑料密封环，进而缓解了超大型设备的的密封问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的密封环的加工方法的工艺流程框图；

图2为本发明实施例提供的筒形件的原料结构结构示意图；

图3为本发明实施例提供的螺纹状的环形套件结构示意图；

图4为本发明实施例提供的螺旋环形件结构示意图；

图5为本发明实施例提供的带有开口的环状部件结构示意图；

图6为本发明实施例提供的成品密封环结构示意图。

图标：100－筒形件的原料；200－螺纹状的环形套件；201－夹具；202－花盘；300－螺旋环形件；400－带有开口的环状部件；500－成品密封环；501－焊接口。

具体实施方式

下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一方面，本实施方式提供一种密封环的加工方法，所述方法包括以下步骤：

将筒形件的原料进行螺旋式的切削加工，得到外径为螺纹状的环形套件；

将所述螺纹状的环形套件进行裁剪，使得环形套与螺纹部分相分离，得到螺旋环形件；

将所述螺旋环形件进行加热，然后放入与所需密封环的规格相适配的定型胎具中进行定型，得到带有开口的环状部件；

将所述环状部件的开口截面进行焊接，得到成品密封环，所述成品密封环的外径为3米～20米。

鉴于现有技术中对于大型尺寸的密封环的加工存在着一些局限性，本发明提供一种能够生产出超大型的密封环的加工方法，以缓解超大型设备的重点关键部位的密封件和基础件加工的难题。

本发明通过将筒形件的原料进行螺旋式的切削加工、裁剪、加热、定型以及焊接的方式，实现了制得所需尺寸的超大型密封环，尤其外径为3米～20米的超大型密封环。该方法无需大型液压机、模具、烧结炉等专业设备，采用小型机械设备，就可加工出复杂、超大型的密封环。并且该方法避免了大量的废料的产生，大大节省了原材料，提高了产品的加工效率和成型精度，降低了设备以及厂房建设的投资，产品不合格率较低，具有工艺简单，生产成本低，加工周期短，精度等级高等优点。用该方法生产出的密封环，密封性能好，尺寸稳定性高，使用寿命长，具有较高的推广应用价值。

该方法的加工长度可达45米左右，且采用小型机械设备，便可加工出复杂、超大、形状各异的密封环。该方法可节约一系列的经费支出，例如大型设备(加工直径14米立式车床，万吨液压机需有16米×16米工作台，烧结炉15米×15米×2米规格的等)的投入，大型厂房建设的投入，大规格工卡量具、一系列的加工所用胎夹具，还有多工种多工序人员配置，以及其他的相关配套设施等等，进而极大的节约了企业的生产成本，具有良好的经济效益。

可选地，上述成品密封环的外径典型但非限制性可以为：3米、3.3米、3.5米、4米、5米、6米、7米、8米、9米、10米、11米、12米、13米、14米、15米、16米、17米、18米、19米或20米。

在一种可选的实施方式中，所述成品密封环的外径为3.3米～15米。

优选地，所述成品密封环的外径为3.5米～15米。

本实施方式生产出的密封环直径尺寸优选为3.3米～15米之间，该范围内的密封环应用范围更为广泛，需求更多，也可以提高产品的加工效率和成型精度，稳定性好，制造周期短。

在一种可选的实施方式中，所述的螺旋式的切削加工步骤中，所述的螺旋式的切削加工步骤中，采用智能数控加工设备进行切削加工，所述智能数控加工设备设置有螺旋加工指令，刀具按照该螺旋加工指令进行切削加工，所述智能数控加工设备的回转直径为0.8米～3.5米。

在一种可选的实施方式中，所述智能数控加工设备的刀具的材质为高速钢、合金或金刚石。

可选地，在进行螺旋式的切削加工步骤之前，还包括对筒形件的原料选取步骤，所述筒形件的原料为圆筒状。

进一步，根据成品密封环所需的规格尺寸，选择加工所需的长度：所需长度(L)＝直径(φ)×π×圈数(n)；

其中直径(φ)的选择：根据设备加工能力所确定，加工直径(φ)越大，圈数(n)越多，所得长度越长；反之，加工直径(φ)小，圈数(n)少，所得长度就越短；

圈数(n)，即为每圈所移动的距离，也就是螺距加工指令。

可选地，所述刀具可选用洛氏65硬度以上的高速钢、合金材料及金刚石材料，经过多方面考虑，设计刀具形状，用线切割设备切割成型，再通过专业精密研磨，制成多种特异形刀具。

可选地，所述的智能数控加工设备，可采用机械和计算机闭环技术及气压技术相结合的方式，利用计算机程序控制加工设备中的各道机械加工程序，在计算机内设定不同型号的螺旋环的对应参数，需要加工不同尺寸的螺旋环时，只需输入相应的参数，即可使整个加工设备实现智能化操作加工。

可选地，用智能数控加工设备进行加工，首先通过电脑与计算机缜密计算，复杂宏程编辑，编辑完成之后输录到智能数控加工设备中，用螺旋式加工方法，进行切削加工毛坯筒形件的原料。先将夹具镶入毛坯筒形件的原料中，再将镶好毛坯与夹具的部件，一同装入卡(花)盘上，摆正锁紧，再把所用各种刀具，依次校对按序卡好后，再检验各工序的各项技术参数是否正确(校验每种刀具行走轨迹路线图)。各项工作就绪后，加工开始，设备启动，缓缓慢行，然后逐渐加快，直到达到较好的切削加工效果，稳步运行，从而得到螺纹状的环形套件。

通过采用智能数控加工设备，可减少人工操作量，提高机器的性能及可靠性，尺寸精度准确，操作安全方便，节约能源消耗，产品加工精度高，提高了螺纹状的环形套件的质量及生产效率。

在一种可选的实施方式中，所述的加热步骤中，加热温度为220℃～280℃，加热时间为2小时～4小时。

可选地，将螺旋环形件置于氮气保护炉中进行加热；以防止螺旋环形件表面氧化，及确保螺旋环形件的色泽一致。

烧结炉或氮气保护炉可采用程序升温的方式，逐渐升温加热至220℃～280℃，并保温60min～120min后再取出进行定型。

可选地，加热温度典型但非限制性的可以为220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃或280℃。

可选地，加热时间典型但非限制性的可以为2小时、2.5小时、3小时、3.5小时或4小时。

在一种可选的实施方式中，所述的定型步骤中，定型时间为16小时～24小时。

可选地，定型时间典型但非限制性的可以为16小时、17小时、18小时、19小时、20小时、21小时、22小时、23小时或24小时。

在一种可选的实施方式中，通过常规的模具制作方式制得所述定型胎具，且制得的所述定型胎具的周长与截面尺寸与所需密封环的规格尺寸相吻合。

将加热后螺旋环形件置于按照图纸要求制作的定型胎具中便可得到带有开口的环状部件，具有制作简单，应用方便，使用效果好，尺寸稳定，成本低的优点，该方式无需大型液压机、模具等专业设备，即可生产出大型的开口环，应用价值高。

在一种可选的实施方式中，还包括表面处理的步骤，将所述环状部件的开口截面进行焊接后，对焊接口处进行削平、打磨或光洁的表面处理。

通过表面处理，以进一步提高产品的质量和精度，具有较好的整洁度，外观均匀、平整度更好。

在一种可选的实施方式中，所述成品密封环为O型或异型密封环。

本实施方式提供的密封环可生产出多品种、标准或非标准、规则或非规则形状的大规格密封环产品，尤其是能够生产出超大型、异型的密封环，以满足不同超大型设备的密封需求。

第二方面，本实施方式提供利用以上所述的密封环的加工方法在制备超大型塑料密封环方面的应用。

在一种可选的实施方式中，所述密封环的材料为聚四氟乙烯材料或者为改性聚四氟乙烯复合材料。

采用本发明的密封环的加工方法在制备超大型塑料密封环方面的应用，能够缓解现有技术中很难使得塑料密封圈的外径达到较大尺寸的技术问题，尤其是突破了目前聚四氟乙烯及改性聚四氟乙烯材质密封环的尺寸仅在3米以下的局限。采用小型的机械设备，便实现了塑料材料的密封环外径尺寸的大幅加长，能够制备出外径在3米以上的聚四氟乙烯及改性聚四氟乙烯密封环，解决了超大型设备的重点关键部位的密封件和基础件加工的难题。

下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1－图6所示，本实施例提供一种密封环的加工方法，该方法包括以下步骤：

将筒形件的原料100进行螺旋式的切削加工，得到外径为螺纹状的环形套件200；

将螺纹状的环形套件200进行裁剪，使得环形套与螺纹部分相分离，得到螺旋环形件300；

将螺旋环形件300进行加热，然后放入与所需密封环的规格相适配的定型胎具中进行定型，得到带有开口的环状部件400；

将环状部件的开口截面进行焊接，得到成品密封环500，成品密封环500的外径为3.3米。

实施例2

如图1所示，本实施例提供一种聚四氟乙烯密封环的加工方法，该方法包括以下步骤：

(1)将筒形件的原料采用智能数控加工设备进行螺旋式的切削加工，得到外径为螺纹状的环形套件；其中，智能数控加工设备设置有螺旋加工指令，刀具按照该螺旋加工指令进行切削加工，智能数控加工设备的回转直径为0.8米～3.5米，刀具的材质为高速钢。

(2)将螺纹状的环形套件进行裁剪，使得环形套与螺纹部分相分离，得到螺旋环形件；

(3)将螺旋环形件放入烧结炉中进行加热，加热温度为280℃，加热时间为3小时。

(4)按照图纸要求制得定型胎具，制得的定型胎具的周长与截面尺寸与所需密封环的规格尺寸相吻合，将加热后的原料放入与该定型胎具中进行定型，定型时间为16小时，得到带有开口的环状部件；

(5)将环状部件的开口截面进行焊接，得到超大、异型改性聚四氟乙烯密封环，成品密封环的外径为3米。

实施例3

如图1所示，本实施例提供一种改性聚四氟乙烯密封环的加工方法，方法包括以下步骤：

(1)将筒形件的原料采用智能数控加工设备进行螺旋式的切削加工，得到外径为螺纹状的环形套件；其中，智能数控加工设备设置有螺旋加工指令，刀具按照该螺旋加工指令进行切削加工，智能数控加工设备的回转直径为0.8米～3.5米，刀具的材质为合金材料及金刚石材料。

(2)将螺纹状的环形套件进行裁剪，使得环形套与螺纹部分相分离，得到螺旋环形件；

(3)将螺旋环形件放入烧结炉中进行加热，加热温度为220℃，加热时间为4小时。

(4)按照图纸要求制得定型胎具，制得的定型胎具的周长与截面尺寸与所需密封环的规格尺寸相吻合，将加热后的原料放入与该定型胎具中进行定型，定型时间为24小时，得到带有开口的环状部件；

(5)将环状部件的开口截面进行焊接，得到超大、异型改性聚四氟乙烯密封环，改性聚四氟乙烯密封环的外径为15米。

实施例4

如图1－图6所示，本实施例提供一种聚四氟乙烯密封环的加工方法，该方法包括以下步骤：

(1)将筒形件的原料100采用智能数控加工设备进行螺旋式的切削加工，得到外径为螺纹状的环形套件200；其中，智能数控加工设备设置有螺旋加工指令，刀具按照该螺旋加工指令进行切削加工，智能数控加工设备的回转直径为0.8米～3.5米。刀具选用洛氏65硬度以上的高速钢、合金材料及金刚石材料，经过多方面考虑，设计刀具形状，用线切割设备切割成型，再通过专业精密研磨，制成多种特异形刀具。

具体地，用智能数控加工设备进行加工，首先通过电脑与计算机缜密计算，复杂宏程编辑，编辑完成之后输录到智能数控加工设备中，用螺旋式加工方法，进行切削加工毛坯筒形件的原料100。先将夹具201镶入毛坯筒形件的原料100中，再将镶好毛坯与夹具201的部件，一同装入花盘202上，摆正锁紧，再把所用各种刀具，依次校对按序卡好后，再检验各工序的各项技术参数是否正确(校验每种刀具行走轨迹路线图)。各项工作就绪后，加工开始，设备启动，缓缓慢行，然后逐渐加快，直到达到较好的切削加工效果，稳步运行，从而得到螺纹状的环形套件200。

(2)将螺纹状的环形套件200进行裁剪，使得环形套与螺纹部分相分离，得到螺旋环形件300。

(3)将螺旋环形件300放入氮气保护炉中进行加热，逐渐升温加热至280℃并保温100分钟，加热时间共为4小时。

(4)按照图纸要求制得定型胎具，制得的定型胎具的周长与截面尺寸与所需密封环的规格尺寸相吻合，将加热后的原料放入与该定型胎具中进行定型，定型时间为20小时，得到带有开口的环状部件400。

(5)将环状部件的开口截面进行焊接，即将开口环的两个截面进行两头对接焊牢，形成一个整体环。

(6)将该整体环的焊接口501处进行削平、打磨或光洁的表面处理，得到超大、异型改性聚四氟乙烯密封环，聚四氟乙烯密封环的外径为20米。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种密封环的加工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将筒形件的原料进行螺旋式的切削加工，得到外径为螺纹状的环形套件；

将所述螺纹状的环形套件进行裁剪，使得环形套与螺纹部分相分离，得到螺旋环形件；

将所述螺旋环形件进行加热，然后放入与所需密封环的规格相适配的定型胎具中进行定型，得到带有开口的环状部件；

将所述环状部件的开口截面进行焊接，得到成品密封环，所述成品密封环的外径为3米～20米。

2.根据权利要求1所述的密封环的加工方法，其特征在于，所述成品密封环的外径为3.3米～15米。

3.根据权利要求1所述的密封环的加工方法，其特征在于，所述的螺旋式的切削加工步骤中，采用智能数控加工设备进行切削加工，所述智能数控加工设备设置有螺旋加工指令，刀具按照该螺旋加工指令进行切削加工，所述智能数控加工设备的回转直径为0.8米～3.5米。

4.根据权利要求3所述的密封环的加工方法，其特征在于，所述智能数控加工设备的刀具的材质为高速钢、合金或金刚石。

5.根据权利要求1所述的密封环的加工方法，其特征在于，所述的加热步骤中，加热温度为220℃～280℃，加热时间为2小时～4小时。

6.根据权利要求1所述的密封环的加工方法，其特征在于，所述的定型步骤中，定型时间为16小时～24小时。

7.根据权利要求1所述的密封环的加工方法，其特征在于，还包括表面处理的步骤，将所述环状部件的开口截面进行焊接后，对焊接口处进行削平、打磨或光洁的表面处理。

8.根据权利要求1－7任一项所述的密封环的加工方法，其特征在于，所述成品密封环为O型或异型密封环。

9.一种利用权利要求1－8任一项所述的密封环的加工方法在制备超大型塑料密封环方面的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述密封环的材质为聚四氟乙烯材料或者为改性聚四氟乙烯复合材料。