CN110805696B - 超耐磨浮封环及其加工方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超耐磨浮封环及其加工方法和装置，环体的工作面上开设有“C”形槽，在“C”形槽内填充有耐磨材料层形成超耐磨芯环，所述“C”形槽的两侧设置有护坡结构，所述环体的护坡结构下方设置有斜坡面，所述斜坡面上开设有压紧槽口，在环体的内径上对应压紧槽口处开设有插孔。所述加工方法包括加工出浮封环的环体；在环体上加工出“C”形槽；在“C”形槽内形成耐磨材料层；开设压紧槽口和插孔，并将浮封环安装到三块扇形支撑板上；将三块扇形支撑板安装到研磨机上，研磨机启动对浮封环的耐磨材料层进行研磨，以保证浮封环封油工作面的平面度及光洁度达到质量标准。浮封环工作寿命延长，而且加工简单，解决了磨削加工时平面翘曲难题。

Description

超耐磨浮封环及其加工方法和装置

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体为一种超耐磨浮封环及其加工方法和装置。

背景技术

浮封环的密封性能和工作寿命是其质量优劣的核心指标。发生漏油是浮封环密封失效的关键标志。漏油原因有许多，而其中工作时间长，胶圈弹性力不足，无法弥补两铁环工作面因磨损，使贴合面间隙变大，无法贴紧而泄漏是最直接，最普遍的原因。这时更换浮封是唯一选择。如何使浮封环工作面更耐磨损，封油效果及工作寿命更可靠更长久是现在生产中需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超耐磨浮封环及其加工方法和装置，采用特殊的浮封环结构能够使得工作面更加耐磨，使浮封环工作寿命延长，而且加工简单，解决了磨削加工时平面翘曲难题。

本发明的技术方案：

一种超耐磨浮封环，包括环体，所述环体的工作面上开设有“C”形槽，在“C”形槽内填充有耐磨材料层形成超耐磨芯环，所述“C”形槽的两侧设置有护坡结构，所述环体的护坡结构下方设置有斜坡面，所述斜坡面上开设有压紧槽口，在环体的内径上对应压紧槽口处开设有插孔，所述“C”形槽的槽口宽度为2.5-5mm。

所述耐磨材料层采用铬钼合金粉末、碳化钨合金粉末以及陶瓷砂粉末组成的混合粉末通过激光或等离子弧焊的方式填焊到“C”形槽内。

所述护坡结构相对于浮封环的工作面高出1.5-3mm。

一种超耐磨浮封环的加工方法，包括以下具体步骤：

步骤一.采用GCr15轴承钢加工出浮封环的环体；

步骤二.在浮封环的环体的工作面上通过机床车加工出“C”形槽；

步骤三.在“C”形槽内通过激光或等离子弧焊的方式填焊铬钼合金粉末、碳化钨合金粉末以及陶瓷砂粉末组成的混合粉末，形成耐磨材料层；

步骤四.在加工好耐磨材料层的浮封环上开设压紧槽口和插孔，并将浮封环安装到三块扇形支撑板上；

步骤五.将三块扇形支撑板安装到研磨机上，研磨机启动对浮封环的耐磨材料层进行研磨，以保证浮封环封油工作面的平面度及光洁度达到质量标准。

所述步骤四中，浮封环安装到扇形支撑板上具体包括：

S1.扇形支撑板上的定位块插入到浮封环的内径上的插孔内使得整个环体套在三块扇形支撑板上；

S2.将工件压板通过螺栓安装到扇形支撑板上，工件压板的卡块压紧安装到压紧槽口内。

所述扇形支撑板包括与研磨机连接的底座板，在底座板上设置安装板，所述安装板的外侧设置有与插孔配套的定位块，在安装板的上表面开设有方便螺栓插入的螺栓孔，螺栓插入到螺栓孔内从而将工件压板固定住。

一种超耐磨浮封环的加工装置，包括研磨机，在研磨机上安装有三块扇形支撑板，所述扇形支撑板上安装有工件压板，所述工件压板的卡块卡入到环体的压紧槽口内，所述扇形支撑板包括与研磨机连接的底座板，在底座板上设置安装板，所述安装板的外侧设置有与插孔配套的定位块，在安装板的上表面开设有方便螺栓插入的螺栓孔，螺栓插入到螺栓孔内从而将工件压板固定住。

所述扇形支撑板的弧度为120°，所述三块扇形支撑板的安装板正好组成一个圆台从而将浮封环的内径支撑住。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：耐磨芯环的设计，既解决超耐磨难题又为解决超难加工，平面度质量难达标的难题，创造出解决难点的良好条件，材料成本降低，质量优势突出，更具节能环保优点，有着极大的市场竞争力。

附图说明

图1为本发明的浮封环结构示意图；

图2为本发明的加工装置结构示意图；

图3为本发明的浮封环与加工装置连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本发明提供一种技术方案：

请参阅图一种超耐磨浮封环，其特征在于，包括环体4，所述环体4的工作面上开设有“C”形槽40，在“C”形槽40内填充有耐磨材料层41形成超耐磨芯环，所述“C”形槽40的两侧设置有护坡结构42，所述环体4的护坡结构42下方设置有斜坡面43，所述斜坡面43上开设有压紧槽口44，在环体4的内径上对应压紧槽口44处开设有插孔45，所述“C”形槽40的槽口宽度为2.5-5mm。

所述耐磨材料层41采用铬钼合金粉末、碳化钨合金粉末以及陶瓷砂粉末组成的混合粉末通过激光或等离子弧焊的方式填焊到“C”形槽40内。

所述护坡结构42相对于浮封环的工作面高出1.5-3mm。

请参阅图2和图3，一种超耐磨浮封环的加工装置，包括研磨机1，在研磨机1上安装有三块扇形支撑板2，所述扇形支撑板2上安装有工件压板3，所述工件压板3的卡块6卡入到环体4的压紧槽口44内，所述扇形支撑板2包括与研磨机1连接的底座板，在底座板上设置安装板7，所述安装板7的外侧设置有与插孔45配套的定位块9，在安装板7的上表面开设有方便螺栓5插入的螺栓孔8，螺栓5插入到螺栓孔8内从而将工件压板3固定住。

所述扇形支撑板2的弧度为120°，所述三块扇形支撑板2的安装板7正好组成一个圆台从而将浮封环的内径支撑住。

一种超耐磨浮封环的加工方法，包括以下具体步骤：

步骤一.采用GCr15轴承钢加工出浮封环的环体4；

步骤二.在浮封环的环体4的工作面上通过机床车加工出“C”形槽40；

步骤三.在“C”形槽40内通过激光或等离子弧焊的方式填焊铬钼合金粉末、碳化钨合金粉末以及陶瓷砂粉末组成的混合粉末，形成耐磨材料层41；

步骤四.在加工好耐磨材料层41的浮封环上开设压紧槽口44和插孔45，并将浮封环安装到三块扇形支撑板2上；

步骤五.将三块扇形支撑板2安装到研磨机1上，研磨机1启动对浮封环的耐磨材料层41进行研磨，以保证浮封环封油工作面的平面度及光洁度达到质量标准。

所述步骤四中，浮封环安装到扇形支撑板2上具体包括：

S1.扇形支撑板2上的定位块9插入到浮封环的内径上的插孔45内使得整个环体套在三块扇形支撑板2上；

S2.将工件压板3通过螺栓5安装到扇形支撑板2上，工件压板3的卡块6压紧安装到压紧槽口44内。

所述扇形支撑板2包括与研磨机1连接的底座板，在底座板上设置安装板7，所述安装板7的外侧设置有与插孔45配套的定位块9，在安装板7的上表面开设有方便螺栓5插入的螺栓孔8，螺栓5插入到螺栓孔8内从而将工件压板3固定住。

采取独特工艺设计，一，将浮封铁环坯料车加工，开出工作面熔填耐磨材料的料槽；二，运用激光，等离子弧焊等方法，制造出新的耐磨工作面亮带环，由于是冶金结合，新造出的耐磨材料工作面与基材熔合牢固，绝不脱层剥离；既超耐磨，又非常能抗轴向，径向冲撞击；这一性能绝对优越过铸造环；由于熔填出的耐磨层比基材硬度高出很多，且又具有一定厚实度，显现出铸铁类的宁折不弯的钢性，脆性，不变形的优点，有利于该耐磨面平面度的质量提升；三，加之浮封铁环封油工作面亮带贴合面是独特独创的高台凸出设计，超耐磨材料为“芯”环，“芯”环的内外径两边是坡坝式“护芯坡”，如同堤坝一样包护着填熔进去的超耐磨材料，形成“耐磨芯环”；同时，高凸面耐磨层与其基脚之间至少有1.5-3mm(依浮封型规直径大小不同而对应设定凸高值)的落差，一对工作面贴合后，内径的端面就形成3-6mm宽的润滑油渗入口，比旧式浮封铁环的润滑油渗入开口，成倍增大，开口增大更利于润滑油渗入工作面润滑，这既利于工作面减磨，也更有助于使用寿命的延长；特别是这一高凸台工作面的“耐磨芯环”设计，既解决超耐磨难题又为解决超难加工，平面度质量难达标的难题，创造出解决难点的良好条件。因为由耐磨材料制成的”耐磨芯环”的内外径“护芯坡”及基体铁环都是普通钢铁，其硬度不高，易于加工成型，相比旧式精密铸造的硬质合金浮封环，材质硬度特别高，特耐磨，且大端面需整面加工，加工面很宽，又是质量要求最高的重点关键部位，加工难度成为制造成本难以下降的又一个重要因素；本发明的独创独特的新型工艺设计及施工措施，科学巧妙的将这一难题彻底解决了。新型超耐磨材料制成的“耐磨芯环”最彻底最经济地解决了浮封环超耐磨损，超长使用寿命的难点；“高凸台耐磨芯环”这一科学合理的设计，使高硬质相材料又硬又脆难以加工的高难度难题，因新型“高凸台耐磨芯环”内外径有钢铁材料两边护坡保护，且“芯”环面宽3mm，窄小的加工面使加工难度极大降低，加之其它施工措施及工装配合也使加工成本大幅降低。实现高效率生产，质量达标。由此，高硬度难加工的难题被这种独特的新型“耐磨芯环”高凸台工作亮带面的独创科学设计以及还有配套的科学优化加工，工艺工装措施，施工方法等等合理有效方法全面彻底解决了.

“耐磨芯环”所熔填超耐磨金属材料，虽然配比有稀有金属贵金属，但只在刀刃上用一点“好钢”，材料成本极大降低，质量大幅提升，相比旧式铸造的高铬钼及硬质合金浮封铁环，全是整体含量浇铸而成，其实只有工作面耐磨层2-3mm厚的一点点需要具备耐磨损，其余整个浮封环基体，根本无需具备什么耐磨性。其余下95％的基体中的稀有贵金属全部没用上，浪费了。这也是铸造浮封环成本居高难降的原因。而且，受铸造产品合格率的影响，更是加大其产品成本无法降低；由于浮封环只是需要大端工作面亮带耐磨损，并且一旦工作面亮带磨去1.5-3mm的磨损层后，该油封环就失效报废了。这是因为橡胶圈的回弹力已过极限，根本无力补偿这一磨损空间。从而出现较大间隙发生漏油。而本发明制造的超耐磨浮封铁环的新材料耐磨工作面，是高凸台设计，高度1.5-3mm(不同型规产品尺寸所限设定)，就是新材料耐磨层的厚度，一只浮封铁环的新填熔的工作面亮带环，宽2-3mm x厚2-3mm x该型号产品外圆周长，仅此一点的稀有贵金属的耗用。相比整体由稀有贵金属铸造而成的浮封环，同样也是最多磨去工作面耐磨层1.5-2.5mm厚度之后，该铁环一定失效报废。但由于铸造环整体都是稀有贵金属，则如此90％以上都是被弃之为“废物”，这无疑是稀缺资源的巨大浪费，也是其成本价格高居不下的根本原因。相比本发明的新型超耐磨浮封环，由于“好钢用在刀刃上”的科学设计，材料成本降低，质量优势突出，更具节能环保优点，有着极大的市场竞争力。

新型超耐磨浮封环，因为采用熔填超耐磨的硬质相材料，用在浮封环需要超耐磨损的封油工作面上并由此解决了浮封环抗磨损超耐磨，使用寿命长的质量核心指标；而针对超耐磨高硬度，高脆性材料加工难度大的困难，本发明针对这一加工难点采用独创独特的科学优化的工艺设计，切实有效的工装，及施工措施，有效解决了超耐磨硬质材料的浮封环“耐磨芯环”，平面度高精度质量达标的难题。

三块扇形支撑板每块外平面加装一块工件压板，每块压板上开滑孔槽，对应在每块扇形支撑板上钻2螺栓孔并攻丝，用螺栓将工件压板固定在扇形支撑板上，工件压板有槽可向径向方向伸缩调节；工件压板伸入浮封环压紧槽口内，螺栓拧压固定工件压板，工件压板厚度与压紧槽口深度持平，三块工件压板从浮封环大端面按压住待磨环。

由于“耐磨芯环“面宽2.5-5mm，虽然材质硬度高且特别耐磨损，但因为是高凸台设计，其受磨面面宽较窄，只有几毫米，加之凸台的内外两边有钢铁护坡结构，不会发生崩边，裂纹问题，所以磨削难度下降，容易加工，合格率高。

同时，由于环内径用三个工件压板入槽或入孔的巧妙设计，浮封环几乎是无外力径向挤压下的磨削加工，使浮封环工作亮带面消除平面翘曲的难题迎刃而解，完全保证了平面度加工达到高标准优质产品的质量要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种超耐磨浮封环的加工方法，所述超耐磨浮封环包括环体(4)，所述环体(4)的工作面上开设有“C”形槽(40)，在“C”形槽(40)内填充有耐磨材料层(41)形成超耐磨芯环，所述“C”形槽(40)的两侧设置有护坡结构(42)，所述环体(4)的护坡结构(42)下方设置有斜坡面(43)，所述斜坡面(43)上开设有压紧槽口(44)，在环体(4)的内径上对应压紧槽口(44)处开设有插孔(45)，所述“C”形槽(40)的槽口宽度为2.5-5mm，所述耐磨材料层(41)采用铬钼合金粉末、碳化钨合金粉末以及陶瓷砂粉末组成的混合粉末通过激光或等离子弧焊的方式填焊到“C”形槽(40)内，所述护坡结构(42)相对于浮封环的工作面高出1.5-3mm，其特征在于，加工方法包括以下具体步骤：

步骤一.采用GCr15轴承钢加工出浮封环的环体(4)；

步骤二.在浮封环的环体(4)的工作面上通过机床车加工出“C”形槽(40)；

步骤三.在“C”形槽(40)内通过激光或等离子弧焊的方式填焊铬钼合金粉末、碳化钨合金粉末以及陶瓷砂粉末组成的混合粉末，形成耐磨材料层(41)；

步骤四.在加工好耐磨材料层(41)的浮封环上开设压紧槽口(44)和插孔(45)，并将浮封环安装到三块扇形支撑板(2)上；

步骤五.将三块扇形支撑板(2)安装到研磨机(1)上，研磨机(1)启动对浮封环的耐磨材料层(41)进行研磨，以保证浮封环封油工作面的平面度及光洁度达到质量标准；

所述步骤四中，所述扇形支撑板(2)包括与研磨机(1)连接的底座板，在底座板上设置安装板(7)，所述安装板(7)的外侧设置有与插孔(45)配套的定位块(9)，在安装板(7)的上表面开设有方便螺栓(5)插入的螺栓孔(8)，螺栓(5)插入到螺栓孔(8)内从而将工件压板(3)固定住，浮封环安装到扇形支撑板(2)上具体包括：

S1.扇形支撑板(2)上的定位块(9)插入到浮封环的内径上的插孔(45)内使得整个环体套在三块扇形支撑板(2)上；

S2.将工件压板(3)通过螺栓(5)安装到扇形支撑板(2)上，工件压板(3)的卡块(6)压紧安装到压紧槽口(44)内。

2.一种用以实现权利要求1中加工方法的超耐磨浮封环的加工装置，其特征在于，包括研磨机(1)，在研磨机(1)上安装有三块扇形支撑板(2)，所述扇形支撑板(2)上安装有工件压板(3)，所述工件压板(3)的卡块(6)卡入到环体(4)的压紧槽口(44)内，所述扇形支撑板(2)包括与研磨机(1)连接的底座板，在底座板上设置安装板(7)，所述安装板(7)的外侧设置有与插孔(45)配套的定位块(9)，在安装板(7)的上表面开设有方便螺栓(5)插入的螺栓孔(8)，螺栓(5)插入到螺栓孔(8)内从而将工件压板(3)固定住。

3.根据权利要求2所述的加工装置，其特征在于，所述扇形支撑板(2)的弧度为120°，所述三块扇形支撑板(2)的安装板(7)正好组成一个圆台从而将浮封环的内径支撑住。

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