EA015955B1

EA015955B1 - Уплотнительный прокладочный материал (варианты)

Info

Publication number: EA015955B1
Application number: EA201001614A
Authority: EA
Inventors: Дмитрий Валерьевич Сахнович; Сергей Борисович Канецкий; Виталий Николаевич Карпушкин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Бцм"
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2011-12-30
Also published as: EA201001614A1

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в производстве герметизирующих уплотнений для двигателей транспортных средств. Технический результат: повышение прочности сцепления металлического каркаса с эластичным уплотнительным материалом. Уплотнительный прокладочный материал 1 содержит две пластины 6 из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический перфорированный сердечник 4 с двухсторонним расположением заусенцев 5 перфораций и металлический перфорированный каркас 2, 3 с односторонним взаимно противоположным расположением заусенцев 5 перфораций, смонтированный на наружных поверхностях пластин 6 из мягкого материала. Поверхности металлического перфорированного сердечника 4 и металлического перфорированного каркаса 2, 3, контактирующие с пластинами из мягкого материала, дополнительно содержат тонкопленочное покрытие на основе клеящей композиции толщиной 0,01-0,05 мм, при этом пластины мягкого материала выполнены толщиной от 0,5 до 4 мм.

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в производстве герметизирующих уплотнений для двигателей транспортных средств.

Известна многослойная стальная прокладка для двигателей внутреннего сгорания [1]. Прокладка содержит стальные листы, каждый из которых имеет заданное электрическое сопротивление. Один слой покрытия выполнен из материала, электрическое сопротивление которого выше, чем сопротивление стальных листов. В каждом из стальных листов прокладки, для выравнивания их друг с другом сформировано по меньшей мере одно отверстие и выполнены упругие уплотняющие валики по меньшей мере в одном из стальных листов прокладки. Вокруг по меньшей мере одного из отверстий нанесен по меньшей мере один слой материала покрытия по меньшей мере на одну поверхность по меньшей мере одного из листов прокладки. Сборка по меньшей мере одного слоя прокладки с покрытием и по меньшей мере одного другого слоя прокладки производят сваркой собранных вместе слоев с помощью лазера ΥΆΟ или СО₂. Недостатком такой прокладки являются низкие упругие характеристики, что снижает эффективность уплотнения статичных плоских поверхностей, в частности головки блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

Известен армированный многослойный прокладочный материал для плоских фланцевых прокладок [2]. Прокладочный материал содержит по меньшей мере один слой из металлической перфорированной фольги с односторонним расположением зубцов перфорации, ориентированных перпендикулярно поверхности металлической фольги и слой из терморасширенного графита, которые механически соединены под давлением посредством внедрения зубцов в слой терморасширенного графита. Перфорированную фольгу изготовляют путем ее пробивки пуансонами с углом заточки от 40 до 65°, при этом площадь перфорированных отверстий составляет не менее 2,0% от всей площади фольги. Материал может содержать также два слоя перфорированной металлической фольги, наложение фольги осуществляют с каждой стороны слоя из терморасширенного графита, при этом используют рулонную металлическую фольгу толщиной 0,05-0,5 мм, а толщина слоя терморасширенного графита составляет от 1 до 5 мм. Металлическую фольгу выполняют из стали, преимущественно из нержавеющей, или из цветного металла, или сплава на его основе. Механическое соединение осуществляют путем прокатки в валках или путем прессования, а формирование прокладок проводят после механического соединения. Прокладку формируют путем ее вырубки из полученного таким образом многослойного прокладочного материала. Недостатком прокладки являются неэффективные уплотнительные свойства из-за низкой адгезии слоя из терморасширенного графита к металлу.

Предложен армированный многослойный прокладочный материал с металлическим каркасом, выбранный в качестве прототипа [3]. Каркас выполнен с односторонним расположением заусенцев, которые изогнуты во взаимно противоположных направлениях и внедрены в эластичные листы уплотнительного материала. В срединной части прокладочного материала размещен металлический сердечник с двухсторонней просечкой и взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, которые внедрены с двух сторон в эластичные листы уплотнительного материала. Такой прокладочный материал изготавливают путем обкладки перфорированного металлического сердечника с двух сторон эластичными листами уплотнительного материала. Затем дополнительно по наружной поверхности обкладывают с двух сторон металлическим каркасом с последующим пропусканием металлического каркаса, эластичных листов уплотнительного материала и металлического перфорированного сердечника через каландр или сдавливанием между двумя плоскостями. В результате такой обработки обеспечивается внедрение заусенцев (гофр) в эластичные листы уплотнительного материала и их загиб, что приводит к прочному скреплению обкладочного уплотнительного материала к металлическому каркасу и металлическому сердечнику.

Недостатком прототипа является слабая адгезия металлических листов каркаса с эластичными листами уплотнительного материала, что снижает эффективность использования прокладочного материала, например, для герметизации головки блока цилиндров в двигателях внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение эффективности уплотнения и стойкости прокладочного материала в условиях воздействия высоких температур и давлений.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности сцепления металлического каркаса с эластичным уплотнительным материалом и улучшение сжимаемости под давлением прокладочного материала.

Вариант 1. Технический результат достигается тем, что уплотнительный прокладочный материал, включающий две пластины из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический перфорированный сердечник с двухсторонним расположением заусенцев перфораций и металлический перфорированный каркас с односторонним взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, смонтированный на наружных поверхностях пластин из мягкого материала, согласно изобретению поверхности металлического перфорированного сердечника и металлического перфорированного каркаса, контактирующие с пластинами из мягкого материала, дополнительно содержат тонкопленочное покрытие на основе клеящей композиции толщиной 0,01-0,05 мм, при этом пластины мягкого материала выполнены толщиной от 0,5 до 4 мм, а также сжимаемость прокладочного материала составляет 26,1-33,8% под давлением 50-200 МПа.

- 1 015955

Клеящая композиция выполнена на основе вибростойкого и ударопрочного эпоксидного клея, например Эпокси-эксклюзив.

Клеящая композиция выполнена на основе медного антипригарного клея.

Клеящая композиция выполнена на основе однокомпонентного маслобензостойкого автомобильного герметика.

Пластины мягкого материала выполнены из асбестовой бумаги, или прорезиненного асбестового полотна, или терморасширенного графита.

Вариант 2. Технический результат достигается также тем, что уплотнительный прокладочный материал, включающий две пластины из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический перфорированный сердечник с двухсторонним расположением заусенцев перфораций и металлический перфорированный каркас с односторонним взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, смонтированный на наружных поверхностях пластин из мягкого материала, согласно изобретению поверхности металлического перфорированного каркаса, контактирующие с пластинами из мягкого материала, дополнительно содержат тонкопленочное покрытие на основе клеящей композиции толщиной 0,01-0,05 мм, при этом пластины мягкого материала выполнены толщиной от 0,5 до 4 мм, а также сжимаемость прокладочного материала составляет 26,1-33,8% под давлением 50-200 МПа.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез уплотнительного прокладочного материала с тонкопленочным покрытием на внутренних поверхностях металлического перфорированного каркаса и сердечника;

на фиг. 2 - вариант нанесения тонкопленочного покрытия на внутренние поверхности металлического перфорированного каркаса.

Уплотнительный прокладочный материал 1 содержит пластины 2, 3 металлического перфорированного каркаса и металлический перфорированный сердечник 4 с заусенцами 5, размещенные между ними пластины 6 из мягкого материала и тонкопленочное покрытие 7 на основе клеящей композиции, нанесенное на внутренние поверхности пластин металлического перфорированного каркаса 2, 3 и перфорированного сердечника 4 или только на поверхности металлического перфорированного каркаса 2, 3, контактирующие с пластинами 6 из мягкого материала (по второму варианту).

Уплотнительный прокладочный материал 1 согласно первому варианту изготавливают следующим образом.

Перфорированный металлический сердечник 4 с двух сторон покрывают тонкой пленкой 7 толщиной порядка 0,05 мм клеящей композиции на основе вибростойкого и ударопрочного эпоксидного клея, например Эпокси-эксклюзив (производитель АО Анлес, Санкт-Петербург), или медного антипригарного клея толщиной 0,03 мм, или однокомпонентным маслобензостойким автомобильным герметиком толщиной 0,05 мм, затем обкладывают его с двух сторон эластичными мягкими пластинами 6 уплотнительного материала. В качестве эластичного уплотнительного материала используют асбестовую бумагу, или прорезиненное асбестовое полотно, или терморасширенный графит толщиной 0,5-4 мм. Далее на пластины 2, 3 металлического перфорированного каркаса, которые выполнены с односторонним расположением заусенцев 5, со стороны их расположения аналогичным образом наносят тонкую пленку 7. Подготовленными таким образом пластинами 2, 3 металлического перфорированного каркаса обкладывают с двух сторон эластичные мягкие пластины 6. Полученный таким образом сэндвич подвергают затем сжатию между плоскими плитами (на чертеже не показано), в результате чего обеспечивается внедрение и загиб заусенцев 5 в пластинах 6 уплотнительного материала, что приводит к скреплению обкладочного уплотнительного материала с металлическим каркасом пластин 2, 3 и металлическим сердечником 4. Необходимая длина заусенцев 5 для обеспечения загиба и надежного скрепления достигается заданием формы зуба штампа (на чертеже не показано) для пробивки перфораций в металлическом сердечнике 4 и пластинах 2, 3 каркаса и определяется из соотношения: Ь=2Ь1д(а_ОП/2), где Ь - толщина зуба штампа, 1 - ход штампа, а_ОП - оптимальный угол заострения зуба штампа.

В соответствии со вторым вариантом уплотнительный прокладочный материал 1 изготавливают аналогичным образом, однако, нанесение тонкопленочного покрытия 7 производят только на внутренние поверхности металлического перфорированного каркаса, контактирующие с пластинами 6 уплотнительного материала (см. фиг. 2). Такие изделия рекомендуется применять в более мягких условиях эксплуатации.

Тонкопленочное покрытие 7 дополнительно, благодаря высокой степени адгезии клеящей компози- 2 015955 ции к металлу, герметично скрепляет металлические поверхности каркаса и сердечника с пластинами 6 уплотнительного материала. Известно, что эпоксидная группа клеящих композиций, в частности Эпокси-эксклюзив, имеет высокую адгезию за счет введения в нее веществ, содержащих активные атомы водорода, в частности бензидина, что приводит к раскрытию этиленоксидного цикла и сопровождается образованием ионных связей с окисной пленкой металла. Эпоксидные смолы с поверхностью металла реагируют по схеме

и в результате химических реакций образуется прочное соединение компонентов сэндвича (металлических пластин с эластичным материалом мягких материалов) между собой.

Однокомпонентный маслобензостойкий автомобильный герметик представляет собой пастообразную эпоксидную композицию от светло-серого до серого цвета, способную вулканизироваться при температуре окружающей среды с образованием резиноподобного материала. Температурный интервал эксплуатации герметика от -50 до +300°С.

Клеящая композиция на основе медного антипригарного клея представляет собой термостойкий эпоксидный аэрозольный клей, который хорошо затекает и заполняет незначительные дефекты поверхности, уплотняя и дополнительно герметизируя соединение. Рабочий диапазон температур от -45 до +260°С устойчив к воздействию всех видов автомобильных жидкостей, в том числе бензина.

Полученный таким образом уплотнительный прокладочный материал имеет улучшенную стойкость к действию высоких удельных давлений и теплостойкость при этих давлениях. Результаты испытаний разработанного прокладочного материала представлены в таблице.

№ п/п	Наименование показателей	Ед. измерения	Величина показателей
Известный прокладочный материал (прототип)	Новый прокладочный материал с тонкопленочным покрытием из:
«Эпокси - Эксклюзив композиции	Композиция с маслобензостойкого автомобильного герметика	Композиции из медного антипригарного клея
1.	Сжимаемость при давлении, МПа
	50	%	25,0	27, 5	28,3	26,1
	100	%	28,2	31,1	32,5	29,4
	200	%	28,8	32,3	33,8	30,1
2.	Сжимаемость после
	воздействия масла
	при давлении, МПа
	200	%	20,2	21,4	23,6	22,2
3.	Восстанавливаемость
	после снятия давле-
	ния 200 МПа (вы-
	держка 5 час в масле МС-20 при 100°С)	%	40,8	42,1	44,2	43,3
4.	Восстанавливаемость без воздействия высокой температуры после снятия давления, МПа
	50	%	48,2	49,6	50,4	49,1
	100	%	50,1	51,6	53,2	50,9
	200	%	48,6	50,6	51,8	49,7

Источники информации:

1. ШО 2005/069763, 2005.08.04.

2. Κϋ 2258855 С1, 2005.08.20.

3. Κϋ 2177413 С1, 2001.12.27 (прототип).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Уплотнительный прокладочный материал, включающий две пластины из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический перфорированный сердечник с двусторонним расположением заусенцев перфораций и металлический перфорированный каркас с односторонним взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, смонтированный на наружных поверх- 3 - ностях пластин из мягкого материала, отличающийся тем, что поверхности металлического перфорированного сердечника и металлического перфорированного каркаса, контактирующие с пластинами из мягкого материала, дополнительно содержат тонкопленочное покрытие на основе клеящей композиции толщиной 0,01-0,05 мм, при этом пластины мягкого материала выполнены толщиной от 0,5 до 4 мм, а также сжимаемость прокладочного материала составляет 26,1-33,8% под давлением 50-200 МПа.
2. Уплотнительный прокладочный материал по п.1, отличающийся тем, что клеящая композиция выполнена на основе вибростойкого и ударопрочного эпоксидного клея, например Эпокси-эксклюзив.
3. Уплотнительный прокладочный материал по п.1, отличающийся тем, что клеящая композиция выполнена на основе медного антипригарного клея.
4. Уплотнительный прокладочный материал по п.1, отличающийся тем, что клеящая композиция выполнена на основе однокомпонентного маслобензостойкого автомобильного герметика.
5. Уплотнительный прокладочный материал по п.1, отличающийся тем, что пластины мягкого материала выполнены из асбестовой бумаги, или прорезиненного асбестового полотна, или терморасширенного графита.
6. Уплотнительный прокладочный материал, включающий две пластины из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический перфорированный сердечник с двусторонним расположением заусенцев перфораций и металлический перфорированный каркас с односторонним взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, смонтированный на наружных поверхностях пластин из мягкого материала, отличающийся тем, что поверхности металлического перфорированного каркаса, контактирующие с пластинами из мягкого материала, дополнительно содержат тонкопленочное покрытие на основе клеящей композиции толщиной 0,01-0,05 мм, при этом пластины мягкого материала выполнены толщиной от 0,5 до 4 мм, а также сжимаемость прокладочного материала составляет 26,1-33,8% под давлением 50-200 МПа.
7. Уплотнительный прокладочный материал по п.6, отличающийся тем, что клеящая композиция выполнена на основе вибростойкого и ударопрочного эпоксидного клея, например Эпокси-эксклюзив.
8. Уплотнительный прокладочный материал по п.6, отличающийся тем, что клеящая композиция выполнена на основе медного антипригарного клея.
9. Уплотнительный прокладочный материал по п.6, отличающийся тем, что клеящая композиция выполнена на основе однокомпонентного маслобензостойкого автомобильного герметика.
10. Уплотнительный прокладочный материал по п.6, отличающийся тем, что пластины мягкого материала выполнены из асбестовой бумаги, или прорезиненного асбестового полотна, или терморасширенного графита.