SE537057C2 - Förfarande och anordningar för att skära kompositmaterial, och tätningsanordningar tillverkade av kompositmaterial - Google Patents

Abstract

Sammanfattning Uppfinningen avser tätningar, förfaranden för att tillverka tätningar ochanordningar för att tillverka tätningar, varvid tätningarna innefattar ett styvtsubstrat med tvä huvudsakligen parallella huvudytor (106, 108), varvidnämnda ytor separeras av en skuren yta (110). Den skurna ytan (110)innefattar ett första slätt omräde (119) med höjden p1 och ett andra slättomräde (121) med höjden p2, varvid nämnda första och andra släta omräden separeras av en grov brottyta (123) med höjden b. Figur 6c)

Description

537 057 tillverkade av elastomermaterial och för att de ska fungera tätande måste de vara elastiska och föredraget mjuka (dvs. de är tillverkade av ett material med låg Youngs modul). Att passa in stora tätningsanordningar som är mycket elastiska i spår är svårt att automatisera, eftersom tätningsanordningarna har styvheten hos överkokt spagetti och följaktligen har en tendens att förlora formen. Det betyder att de ofta måste passas in för hand.

Det kan vara enkelt att sätta elastiska tätningsanordningar på plats och hålla dem kvar medan komponenterna hanteras eller transporteras (särskilt när anordningarna har en omkrets på mindre än omkring 30 cm) i spår som enbart har konkava kurvor (tex. cirkelformade spår), men vid mer komplext formade spår som också innefattar konvexa kurvor kan det vara svårt att placera tätningsanordningen korrekt i spåret och hålla den kvar där, eftersom dess elasticitet tillåter den att inta oönskade inriktningar (exempelvis kommer den att tendera att vara i kontakt med en kurvas innerradie istället för att ligga i mitten av spåret) och/ eller att töjas ut ojämnt (så att den till exempel blir olämpligt tunnare i ett kurvat område) eller till och med att falla ut ur spåret. För att komma till rätta med dessa problem kan en tåtningsanordning 1 förses med sidoutskott 3 som sitter på ett regelbundet avstånd från varandra, och som kan gripa tag i väggen 5 hos spåret 7 som utformats i kopplingsytan 9 på en komponent 1 1, och därigenom hålla anordningen på plats, som det visas i figurerna la) och lb).

Sådana sidoutskott ökar kostnaden för tätningsanordningar, men löser inte problemet med hur man på ett enkelt och pålitligt sätt passar in den elastiska tätningsanordningen i spåren, eftersom sådana utskott inte på något avgörande sätt bidrar till styvheten hos tätningsanordningen.

För att övervinna de ovan nämnda problemen är det bekant att man tillhandahåller tätningar i form av packningar som tillverkats av substrat i form av skikt av ett tunt styvt material, till exempel en metall eller ett kompositmaterial som försetts med ett elastiskt material, exempelvis ett gummimaterial, på en eller flera ytor. Vanligen finns gummit på två 537 057 motstående ytor. Ett exempel på en sådan packning, för användning som en cylinderhuvudspackning i förbränningsmotorer är bekant från EP690252. I detta patent visas att en packning kan formas genom att skära ut den önskade formen ur ett ark av kompositmaterial som innefattar ett förstärkande, elektriskt galvaniserat metallskikt som placerats mellan två elastomerskikt. Skärandet sker mellan två roterande blad. Ett problem som uppstår når man skär i metallplåt enligt detta förfarande är att det är ett långsamt förfarande som begränsas av bladens rotationshastighet, vilket betyder att kostnaden för den slutliga packningen är hög.

GB1272523 avser ett förfarande för att tillverka styva packningar eller tätningsringar med ett materialskikt av metall, med endera ett eller två tätande packningsmaterialskikt. Materialet i packningsmaterialskikten innefattar gummi. Patentet beskriver två grundläggande förfaranden för att tillverka packningar. Det första förfarandet är att sammanfoga metall och tätningsmaterial och stansa ut dem som en enhet. Vid stansningen placeras komponenten som ska stansas ut mellan en stans och en stansform. Den önskade formen på komponenten åstadkoms genom att stansens och stansformens kanter passerar varandra. Vanligen har stansformen en öppning som är större än stansen, så att stansen enkelt kan komma in i den. Det andra förfarandet är att stansa ut metallen och tätningsmaterialet var för sig, och sedan sammanfoga dem. Ett problem med det första förfarandet är att det inte är möjligt att på ett noggrant sätt kontrollera bredden eller diametern hos den packning som blir resultatet. Detta beror på att stansningen efterlämnar trasiga ytor allteftersom skärandet går genom materialet och tenderar att göra så att kompositmaterialet böjs. Detta kan ses i figurerna 2 till 4 som visar enkel stansning bekant från tidigare teknik.

Figur 2a) visar schematiskt en stans 21 och en stansform 23 som används för att skära igenom ett stycke kompositmaterial 25 - utgångsmaterialet 22 - för att bilda en komponent 24. Kompositmaterialet 25 är tillverkat av ett substrat 27 av ett styvt arkmaterial som på de båda huvudsidorna belagts med ett övre skikt 29, respektive ett undre skikt 31, av ett elastiskt material.

Stansen 21 har en skärande egg 33 som kan förflyttas vertikalt, vilket visas 537 057 med en pil. Stansformen 23 har en skärande egg 35 som är förskjuten med ett visst avstånd d i förhållande till den väg som stansens skärande egg 33 följer. Avståndet d är skärspelet. Skärandet av kompositmaterial 25 åstadkoms genom att förflytta stansen 21 till den position som visas av de prickade linjerna. I det här läget har stansens skärande egg 33 passerat parallellt med, men på avstånd d från, stansformens skärande omkrets 35, varigenom komponenten 24 separeras från utgångsmaterialet 22.

Figur 2b) visar schematiskt ett typiskt tvärsnitt genom komponenten 24 av kompositmaterial, vilken har skurits ut av en sådan stans och stansform. De skurna kanterna 30 respektive 32 hos det övre skiktet 29 och det undre skiktet 3 1 av elastiskt material har vardera ett konkavt tvärsnitt, som orsakats av att en del av det elastiska materialet töjts ut och dragits ned av den plana yta hos stansen som omger stansens skärande egg innan materialet brustit, medan den skurna kanten hos substrat 27 av styvt material är böjd nedåt, beroende på att den töjts ut innan den genomträngdes och brast. Som man kan se i den förstorade vyn i figur 2b) uppvisar substratets skurna kant 38 ett övre område 37 med höjden ”r” där kanten rundats där töjningen ägde rum, ett blankt och slätt eller glänsande mittenområde 39 med höjden ”p” där genomträngandet ägde rum, ett grövre, nedre område 41 med höjden ”i” där materialet brast, och det kan också finnas en ojämn kant 43 med höjden ”e”.

Figur 3a) visar schematiskt en stans 21' och en stansform 23' som används för att skära en remsa igenom ett stycke kompositmaterial 25. Stansen 21' har två skärande eggar 33', 34', vilka kan förflytta sig vertikalt tillsammans, som det visas med pilarna. Stansformen 23' har en skärande omkrets 35' som är förskjuten med skärspelets avstånd d från den väg som varje skärande egg 33', 34' följer. Skärandet av kompositmaterial 25 åstadkoms genom att förflytta stansen till den position som visas av de prickade linjerna. I det här läget har stansens skärande egg 33', 34' passerat parallellt med, men på avstånd d från, stansformens skärande kant 35'. 537 057 Figur 3b) visar schematiskt ett typiskt tvärsnitt genom ett stycke kompositmaterial, vilket har skurits ut av en sådan stans och stansform.

Den resulterande skivan 36' är inte plan utan välvd. Den skurna kanten 30' hos det övre skiktet 29 av elastiskt material har ett konvext tvärsnitt som orsakats av att en del av det elastiska materialet töjts ut och dragits ned av punsens skärande egg innan materialet brustit, medan den skurna kanten 38' hos substrat 27 av styvt material är böjd nedåt, beroende på att den deformerades plastiskt innan den genomträngdes och brast, och den skurna kanten 32' hos det undre lagret 31 har ett konkavt tvärsnitt orsakat av att den revs av den nedåtgående skärande eggen. Substratets skurna kanter 382 40' uppvisar vardera ett övre område där kanten rundats där den plastiska deformeringen ägde rum, ett blankt, slätt och glänsande mittenområde där genomträngandet ägde rum, ett grövre, nedre område där materialet brast, och det kan också finnas en ojämn kant.

Figur 4a) visar schematiskt en stans 2 1” och en stansform 23” som används för att skära igenom ett stycke kompositmaterial 25 för att skapa en ringformad komponent, som en bricka. Stansen 2 1” har en skärande egg 33” för ytterdiametern och en skärande egg 34” för innerdiametrarna, vilka kan förflytta sig vertikalt tillsammans som det visas med pilarna. Stansformen 23” har en yttre skärande egg 35a” och en inre skärande egg 35b”, vilka vardera är förskjutna med skärspelets avstånd d från den väg som stansens skärande egg 33” respektive 34” följer. Skärandet av kompositmaterial 25 åstadkoms genom att förflytta stansen till den position som visas av de prickade linjerna. I det här läget har stansens skärande eggar 33”, 34” passerat parallellt med, men på avstånd d från, stansformens skärande eggar 35a” och 35b”.

Figur 4b) visar schematiskt ett typiskt tvärsnitt genom ett stycke kompositmaterial, vilket har skurits ut av en sådan stans och stansform.

Den resulterande brickan 36” är inte plan utan böjd. De skurna kanterna 30” hos det övre skiktet 29 av elastiskt material har ett konkavt tvärsnitt som orsakats av att en del av det elastiska materialet töjts ut och dragits ned 537 057 av stansens skärande egg innan materialet brustit, medan substratet 27 av styvt material är böjt nedåt, beroende på att det deformerades plastiskt innan den genomträngdes och brast, och de skurna kanterna 32” hos det undre lagret 31 av elastiskt material har ett konkavt tvärsnitt orsakat av att de revs av den nedåtgående skärande eggen. De skurna kanterna 38”, 40” hos substratet uppvisar vardera ett övre område där kanten rundats där den plastiska deformeringen ägde rum, ett blankt, slätt mittenområde där genomträngandet ägde rum, ett grövre, nedre område där substratets material brast, och det kan också finnas en ojämn kant.

Böjda packningar som tillverkas som en enhet genom formstansning är inte acceptabla i den moderna tillverkningsindustrin, där tillverkningstoleranser hela tiden blir mindre. Det andra förfarandet som beskrivs i GBl272523 är dyrt, eftersom varje komponent skärs ut separat och sedan måste fogas samman till en enhet. Detta kräver inriktnings- och vidhäftningssteg som är tidskrävande och kostsamma. Dessutom är sådana styva packningar och tätningsanordningar dyrare att lagra och transportera jämfört med elastiska tätningsanordningar, på grund av de stora ytor som innesluts inom packníngens omkrets.

Kort beskrivning av uppfinningen I en utföringsform av uppfinningen innefattar den ett förfarande för att tillhandahålla en tätningsanordning, med stegen att stansa ut en styv platta försedd med en elastisk beläggning på en eller båda av dess huvudsidor, varvid stansning utförs med två motstående stansar som har kanter som huvudsakligen är i linje med varandra och som båda genomtränger den styva plattan men inte möts.

I en annan utföringsform av uppfinningen innefattar den ett förfarande för att tillhandahålla en tätningsanordning, med stegen att stansa ut en styv platta försedd med en elastisk beläggning på en eller båda av dess huvudsidor, varvid stansning utförs med två motstående stansar som har 537 057 kanter som huvudsakligen är i linje med varandra och vilka kanter huvudsakligen samtidigt genomtränger den styva plattan men inte möts eller överlappar.

Kort beskrivning av ritningen Figur 1a) visar en översikt av ett exempel på en elastisk tätningsanordning enligt tidigare teknik, och figur lb) visar ett förstorat tvärsnitt genom linjen I-I i figur la).

Figur 2 visar schematiskt ett tvärsnitt genom en formstansningsanordning enligt tidigare teknik, vari en materialplatta skärs med en enkel skäryta, och ett tvärsnitt genom den resulterande produkten.

Figurerna 3a)-3b) visar schematiskt ett tvärsnitt genom en formstansningsanordning enligt tidigare teknik, vari ett materialstycke skärs ut ur en materialplatta genom användning av ett par av skärytor på ett visst avstånd från varandra, och ett tvärsnitt genom den resulterande produkten.

Figurerna 4a)-4b) visar schematiskt ett tvärsnitt genom en formstansningsanordning enligt tidigare teknik, vari en ring av material skärs ut ur en materialplatta genom användning av en formstans som skär ut ett centralt hål och en formstans som skär ut en omkrets, och ett tvärsnitt genom den resulterande produkten.

Figurerna 5a) till 51) visar schematiskt ett tvärsnitt genom en stansningsanordning i stegen för ett första förfarande i enlighet med den föreliggande uppfinningen, vari ett stycke av kompositmaterial skärs ut ur en platta av kompositmaterial genom användning av två motstående stansar, och tvärsnitt genom den resulterande produkten.

Figur 6a) visar en översikt av en elastisk tätningsanordning enligt ett exempel på den föreliggande uppfinningen, figur ób) visar ett förstorat 537 057 tvärsnitt genom linjen VI-VI i figur 6a) och figur 6c) visar en närbild av en del av tvärsnittet i figur 6b).

Figur 7) visar schematiskt ett tvärsnitt genom en uppsättning stansar enligt en vidare utföringsform av uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Figurerna 5a)-5l) visar steg i en utföringsform av ett förfarande i enlighet med den föreliggande uppfinningen, för framställning av en tätningsanordning av kompositmaterial. Enligt ett förfarande i enlighet med den föreliggande uppfinningen skärs ett material som tillverkats av ett substrat i ett styvt material, belagt på två sidor med elastiskt material, genom användning av två varandra motstående skärverktyg, varigenom materialet skärs utan deformering av substratet av styvt material och det samtidigt ästadkoms två raka skurna kanter på substratmaterialet. I förfarandet enligt uppfinningen har storlek, form, inriktning och rörelse hos de skärande eggarna på de motstående skärverktygen anordnats så, att de skärande eggarna: huvudsakligen är spegelbilder av varandra, är anordnade så att de befinner sig mittemot varandra, och kan förflyttas mot varandra men inte förbi varandra under ett skärförfarande.

Detta kan åstadkommas genom att båda skärverktygen rör sig mot varandra, eller, vilket är att föredra, genom att ett skärverktyg hålls i en fast position och det andra skärverktyget flyttas mot det.

Föredraget stoppas skärverktygens rörelse mot varandra när deras spetsar är 0,2 mm från varandra, mer föredraget när de är 0,03 mm från varandra och mest föredraget när de är 0,01 mm från varandra. På grund av att skärningen sker från båda sidorna med föredraget lika stort genomträngande från varje sida förblir det styva materialet plant. 537 057 Figur 5a) visar schematiskt en stansningsmaskin 51 för användning i ett förfarande enligt den föreliggande uppfinningen. Enbart komponenter som det är nödvändigt att visa för att förklara det generella arbetssättet hos uppfinningen framställs. Stansningsmaskinen 51 innefattar en första formstomme 53 som stöder ett första skärverktyg 55 och en andra formstomme 57 som stöder ett andra skärverktyg 59. Den första formstommen 53 stöder en styrpelare 61 som samverkar med en styrbussning 63 i den andra formstommen 57 för att säkerställa att formstommarnas rörelse mot varandra är noggrant kontrollerad.

Aktiveringsmedel 65, såsom en skruv, en aktiveringscylinder, en styrkam etc., av en typ som är välkänd för en person skicklig inom området stansning och prägling, är kopplade till den andra formstommen för att förflytta den mot och bort från den första formstommen. Den andra formstommens rörelse styrs av mekaniska, elektriska, elektroniska eller liknande styrmedel 67 av en typ som är välkänd för en person kunnig inom området. Det första skärverktyget 55 har ett första skärande blad 69 vilket vid användning är vänt mot och i linje med ett första skärande blad 71 på det andra skärverktyget 59. Formen på omkretsen hos det första skärande bladet 69 på det första skärverktyget 55 är huvudsakligen en spegelbild av omkretsen hos det första skärande bladet 71 på det andra skärverktyget 59.

Det första skärverktyget 55 har ett andra skärande blad 73, föredraget anordnat huvudsakligen parallellt med det första skärande bladet 69.

Avståndet mellan de första och andra skärande bladen bestämmer bredden på den i det följande utstansade komponenten. I det fall det krävs att den utstansade komponenten har lokala variationer i bredden, exempelvis för att tillhandahålla placeringstappar, kommer de skärande bladen inte att vara parallella på dessa platser, men föredraget kommer de att vara huvudsakligen parallella på alla andra ställen. Det andra skärande bladet 73 är vid användning vänt mot och i linje med ett andra skärande blad 75 på det andra skärverktyget 59. Formen på omkretsen hos det andra skärande bladet 73 på det första skärverktyget 55 är huvudsakligen en spegelbild av formen på omkretsen hos det motstående andra skärande bladet 75 på det andra skärverktyget 59. Detta betyder att, när det första och det andra 537 057 skärverktyget utför ett skärande förlopp, kommer formen på det snitt som görs av det första skärverktyget på en sida av ett råämne att speglas huvudsakligen exakt, och vara i linje med, formen på det snitt som görs av det andra skärverktyget på motsatt sida av råämnet.

Råämnet av tätningsmaterial 77 som skall skäras är placerat mellan de första och andra skärverktygen 55, 59, som det visas av prickade linjer i figur 5a). I detta exempel är tätningsmaterialet 77 tillverkat av ett substrat 27' av ett styvt arkmaterial, som på sina båda huvudsidor är belagt med ett första skikt 29' respektive ett andra skikt 3 1' av ett elastiskt material. Det styva materialet är föredraget mellan 0,1 mm och 5 mm tjockt, och varje skikt av elastiskt material är mellan 0, 1 och 10 mm tjockt. Youngs modul för det styva materialet är minst 10 gånger så stor som Youngs modul för det elastiska materialet, föredraget minst 100 gånger så stor som Youngs modul för det elastiska materialet och mest föredraget minst 1000 gånger så stor som Youngs modul för det elastiska materialet. Ett ark av tätningsmaterialet 77 kan tillverkas genom att fästa gummi eller andra elastiska material på de båda huvudsidorna hos en metallplåt eller ett ark av något annat styvt material. För att exempelvis framställa ett ark av tätningsmaterial med ett elastiskt skikt på varje sida av en metallplåt, måste metallplåten först förbehandlas kemiskt för att ta bort eventuella föroreningar och förbereda ytan att ta emot ett vidhäftningsmedel. Huvudsidorna kan också förbehandlas mekaniskt, t.ex. genom borstning, för att ge en uppruggad yta som förbättrar vidhäftning till dem. Dessa förbehandlade ytor beläggs sedan med ett vidhäftningsmedel eller ett bindande medel. Ett elastiskt skikt påförs sedan på var och en av ytorna och kontaktytorna hos metallen och de elastiska skikten förbinds. Elastiska skikt kan appliceras och förbindas genom att exempelvis använda en våningspress, rotorhärdning, kompressionsgjutning, injektionsgjutning, extrudering, screentryck eller liknande. Det elastiska materialet kan vara vulkaniserat, icke-vulkaniserat, en latexprodukt eller en lösningsmedelsbaserad produkt. I det fall det styva materialet inte år en metall bör den kemiska och/ eller mekaniska förbehandlingen anpassas för att ta med i beräkningen det styva materialets 10 537 057 egenskaper och egenskaperna hos det material som kommer att förbindas med det.

Under en skärcykel kommer den andra formstommen 57 och det andra skärverktyget 59 genom aktiveringsmedlen att flyttas från en startposition S som visas med heldragna linjer, till en skärposition C som visas med prickade linjer, innan de återgår till startpositionen. I skärposition C är de första skärande bladen 69, 71 i linje med varandra och nära varandra men inte i kontakt med varandra och de andra skärande bladen 73, 75 är i linje med varandra och nära varandra men inte i kontakt med varandra.

Figurerna 5b-5j) visar schematiskt de relativa positionerna för enbart delar av skärverktygen och det material som skärs under stegen i en skärcykel i enlighet med den föreliggande uppfinningen, för att skapa en remsa skuret material. Eftersom i utföringsformen enligt uppfinningen det material som skall skäras har en huvudsakligen likformigt tjock beläggning med elastiskt material på båda huvudsidorna av det styva materialet, kommer för korthets skull endast det första skärverktyget att beskrivas i detalj, då tvärsnittsprofilen hos det andra skärverktyget huvudsakligen är en spegelbild av det första skärverktygets tvärsnittsprofil. De första och andra skärverktygen 55, 59 har vardera en yta 79, 81 för mottagande av skärande blad och under användning är ytorna för mottagande av skärande blad hos de första och andra skärverktygen vända mot varandra. Varje skärande blad 69, 71, 73, 75 kan vara utformat direkt i sin respektive yta för mottagande av skärande blad 79, 81, eller kan vara monterat i den. Varje yta för mottagande av skärande blad har ett profilspår 83 med en bredd W1 och ett djup dl som utformats i det. Föredraget är sidoväggarna 85, 87 i profilspåret parallella med varandra och vinkelräta mot ytan för mottagande av skärande blad. Profllspår förhindrar att kompressionskrafter uppkommer och verkar på den komponent som framställs. Varje skärande blad har en profil som sträcker sig från en skarp spets 89 till en bredare bas 91, och har en huvudsakligen plan inre yta 93 som ligger i linje med den närmaste sidoväggen hos profilspåret 83, samt utsträcker sig längs ett avstånd L 11 537 057 vinkelrätt bort från ytan för mottagande av skärande blad. Den yttre ytan 95 hos varje skärande blad lutar utåt från den skarpa spetsen, och det skärande bladet har en bredd W där det skärande bladets bas 91 möter planet för ytan 79 för mottagande av skärande blad. Som det visas i figur 5c) har det föredraget utformats ett materialmottagande spår 97, med en konkav, kurvad yta 99 med bredden W2 och det maximala djupet d2 i ytan för mottagande av skärande blad, som ligger intill det skärande bladets bas.

Föredraget är tvärsnittsytan Ag hos det materialmottagande spåret större än 50 % av tvärsnittsytan Ab hos det intilliggande skärande bladet, mer föredraget är den lika stor som tvärsnittsytan Ab, eller ännu mera föredraget är den större än tvärsnittsytan Ab och är avsedd att ta emot material, särskilt det elastiska materialet som temporärt förflyttats av det skärande bladet under ett skärförfarande.

I det fall tjockleken hos de elastiska skikten skiljer sig åt (och i det fall när det bara finns ett elastiskt skikt) vore det lämpligt att justera tvärsnittsprofilerna hos det första och det andra skärverktyget, så att det skärverktyg som är vänt mot det tjockaste elastiska skiktet har ett blad som sträcker sig ett avstånd L från ytan för mottagande skärande blad, vilket år längre än avståndet för bladet hos det andra skärverktyget.

Figurerna 5a) till 5d) visar schematiskt tillståndet hos det kompositmaterial som är avsett att skäras, innan stansarna har kommit i kontakt med det.

Figurerna 5e) och St) visar schematiskt hur de båda stansarna initialt tränger in i de elastiska skikten hos kompositmaterialet och hur dessa elastiska skikt 29', 31' skärs och förflyttas av de skärande bladens profiler.

De plana inre ytorna 93 på de skärande bladen har i stansens rörelseriktning bildat ett rakt snitt i det elastiska materialet, vilket befinner sig i kontakt med de plana ytorna 93 på de skärande bladen, medan den motsatta, kurvade ytan hos varje skärande blad har förflyttat det elastiska material som den är i kontakt med, först lateralt och sedan snett. Detta 12 537 057 förflyttade elastiska material bildar temporärt en ribba R i det elastiska materialets exponerade yta.

F igurerna 5g) och 5h) visar schematiskt hur stansarna tränger in i det elastiska materialet tills de är på väg att komma i kontakt med det styva materialet 27”. Ytorna för mottagande av skärande blad är ännu inte i kontakt med det elastiska materialet, vilket på de skärande bladens kurvade sida visar en allt mer framträdande ribba R, på grund av den ökande volymen elastiskt material som förflyttas av de skärande bladens kurvade ytor.

Figurerna 5i) till 51) visar schematiskt hur stansarna tränger in fram till stansningsslagets slut, då de skarpa spetsarna på de skärande bladen på de varandra motstående stansarna är som närmast varandra. Det första skärverktygets 55 yta 79 för mottagande av skärande blad har kommit i kontakt med den exponerade ytan hos det första elastiska skiktet 31' och det andra skärverktygets 59 yta 81 för mottagande av skärande blad har kommit i kontakt med den exponerade ytan hos det andra elastiska skiktet 29”. De skärande bladens spetsar 89 separeras av ett snuddningsavstånd k. Det är att föredra att avståndet k väljs så att det styva materialet brister över detta avstånd k under stansningsslaget eller hanteringen efter stansningsslaget.

Snuddningsavstånd k är föredraget 0,2 mm, mer föredraget 0,03 mm och mest föredraget 0,01 mm. Var och en av de plana inre ytorna 93 hos de skärande bladen har skapat ett rakt snitt i det elastiska materialet. Varje snitt utsträcker sig i riktningen för stansens rörelse och tränger in i det styva materialet. Föredraget tränger snitten in i det styva materialet symmetriskt från varje sida. Den motsatta, kurvade ytan av det skärande bladet har temporärt flyttat det elastiska material som det är i kontakt med åt sidan, som det visas i figur 5j). Det förflyttade materialet bildar en temporär ribba i ytan på det elastiska materialet och tas upp i de materialmottagande spåren i varje stans. 13 537 057 Eftersom skärandet av det styva materialet har skett med skarpa, avsmalnande blad istället för genom skjuvning mellan två trubbiga ytor motsvarar de skurna ytorna hos det styva materialet i komponentdelen, vilka är i kontakt med de skärande bladen, mycket nära de skärande bladens plana ytor, och varje skuren yta hos det styva materialet uppvisar tvä släta, glänsande partier som separeras av ett grovt avbrott. Som det visas i figurerna Sk) - 51) har avbrottet en höjd b, som är huvudsakligen lika med snuddningsavståndet k, där materialet brast istället för att skäras.

Figurerna 6a) till 6c) visar en tätningsanordning 101 som utformats genom användning av det ovan beskrivna förfarandet enligt den föreliggande uppfinningen. Tätningsanordningen 101 visas placerad i ett spår 107, med väggen 105 som bildats i kopplingsytan 109 hos en komponent 111.

Tätningsanordningen 101 innefattar ett styvt substrat 1 13 med en övre huvudyta 106 och en undre huvudyta 108, vilka ätskilj s av de skurna ytorna 1 10 och 1 10”. Ett övre skikt 1 15 av elastiskt material har fästs vid dess övre huvudyta 106 och ett undre skikt 1 17 av elastiskt material har fästs vid dess undre huvudyta 108. Möjliga material som passar för användning som styvt substrat innefattar, men är inte begränsade till, metaller inklusive aluminium och stäl, kompositmaterial och polymerbaserade material.

Möjliga elastiska material innefattar, men är inte begränsade till: Gummipolymerer; NBR/PVC-blandningar (nitrilgummi/polyvinylklorid); CR, kloroprengummi; NBR/EPDM-blandningar (nitrilgummi/etylen-propylen- dien-gummi); NBR, nitrilgummi; EPDM, etylen-propylen-dien-gummi; styren- butadien (SBR): naturligt gummi; ACM, akrylgummi; BIIR, bromobutylgummi; BR, butadiengummi; CIIR, klorobutylgummi; CM, klorerat polyetylengummi; CSM, klorsulfonerat polyetylengummi; ECO, epiklorhydringummi; EPDM, etylen-propylen-dien-gummi; FPM, fluorgummi; HNBR, hydrogenerat nitrilgummi; IIR, butylgummi; IR, isoprengummi; MFQ, fluorsilikongummi; NR, naturligt gummi; PO, propylenoxidgummi; Q, 14 537 057 silikongummi; SBR, styren-butadiengummi; U, uretangummi; AEM, TPE och liknande samt kombinationer av dessa.

Dessa elastiska material kan också blandas med förstärkningsfibrer och/ eller fyllmedel. Förstärkningsfibrerna kan väljas från organiska material beroende på den specifika tillämpningen. Exempel på organiska fibrer innefattar: aromatiska polyamidfibrer, polyamidfibrer förutom aromatiska polyamidfibrer, polyolefinfibrer, polyesterfibrer, polyakrylonitrilfibrer, polyvinylalkoholfibrer, polyvinylkloridfibrer, polyureafibrer, polyuretanfibrer, polyfluorokarbonfibrer, fenolfibrer, cellulosafibrer eller liknande. I en möjlig utföringsform enligt uppfinningen innefattar förstärkningsfibrerna cellulosafibrer och/ eller aromatiska polyamidfibrer. I andra möjliga utföringsformer enligt uppfinningen kan oorganiska fibrer användas, såsom mineralfibrer och/ eller keramiska fibrer och/ eller metallfibrer.

Fyllmaterialet kan vara ett oorganiskt fyllmaterial som lera, aska, talk, bariumsulfat, natriumbikarbonat, grafit, blysulfat, tripoli, Wollastonit eller ett organiskt fyllmaterial. Bindemedlet kan vara ett elastomermaterial av gummityp som styren-butadiengummi (SBR), akrylonitril-butadiengummi (nitrilgummi, NBR), isoprengummi (IR), kloroprengummi (CR), butadiengummi (BR), isobutylen-isoprengummi (IIR), etylen-propylengummi (EPM), fluorgummi (FPM), silikongummi (Si), klorsulfonerat polyetylen (CSM), etylen-vinylacetat-sampolymerer (EVA), klorerat polyetylen (CPE), k1or-isobutan-isoprengummi (CIIR), epiklorohydringummi (ECO) nitril-isoprengummi (NIR) eller liknande. Andra elastomerer än gummi kan också användas.

Den ej komprimerade höjden H hos tätningsanordning 101 är minst 5 % större än djupet Dg hos spår 107, föredraget 10 % större än djupet Dg hos spår 107, mer föredraget 15 % större än djupet Dg hos spår 107 och mest föredraget 25 % eller mer större än djupet Dg hos spår 107. 15 537 057 Som det har beskrivits ovan har, under utstansningsförfarandet för tätningsanordning 101 ur råämnet, det styva substratet 113 skurits av två skärande ytor. Figur 6c) visar en förstorad översikt av det styva substratets exponerade ytor. Som man kan se i figur 6c) har den exponerade skurna ytan hos det styva materialet ett jämnt första glänsande område 1 19 med höjden p1 och ett jämnt andra glänsande område 121 med höjden p2, vilka separeras av ett grovt avbrott 123 med höjden b. Höjden på det grova avbrottet 123 är huvudsakligen lika med snuddningsavståndet k, och b är därför föredraget lika med eller mindre än 0,2 mm, mer föredraget lika med eller mindre än 0,02 mm och mest föredraget lika med eller mindre än 0,01 mm. Det finns huvudsakligen ingen kantrundning. Det övre glänsande området har bildats genom skärytan hos det första skärverktyget och det undre glänsande området har bildats genom skärytan hos det andra skärverktyget. Det grova avbrottet orsakas av det styva material som finns kvar mellan de två blanka ytorna som brustit från varandra. Detta bristande kan endera ske under skärförfarandet eller i ett påföljande förfarande (t.ex. ett påföljande press- eller böjförfarande).

En fördel hos den föreliggande uppfinningen är att den tillhandahåller möjligheten att formskära genom att använda ett enda skärförfarande, utan behov av efterskärningsbearbetning. Detta är mer kostnadseffektivt än andra möjliga skärförfaranden. En ytterligare fördel hos den föreliggande uppfinningen är att den gör det möjligt att pålitligt och konsekvent skära material med en bredd på 3 mm eller mindre efter skärning (varvid ”bredd” är det maximala avståndet mellan de exponerade skurna sidorna hos tätningsanordningen) utan någon signifikant deformering av materialet och utan att slita ut skärverktygen i förtid. Ytterligare fördelar som uppnås med den föreliggande uppfinningen innefattar några eller alla följande fördelar: precisionsskärning av materialet och resulterande begränsad deformering, frånvaro av - eller starkt begränsad - rundning av kanter, och den begränsade brottytan betyder att tillverkningsprecisionen är hög och det är möjligt att uppnå mycket höga geometriska toleranser, de skurna kanterna är huvudsakligen raka, 16 537 057 ingen värme används vid skärförfarandet och materialets egenskaper påverkas därför inte, inga grader eller spän produceras vid skärförfarandet.

Fig. 7 visar ett schematiskt tvärsnitt genom en uppsättning stansar i enlighet med ytterligare en utföringsform av uppfinningen. I motsats till den förra utföringsformen av uppfinningen, där de skärande bladens plana ytor är parallella med varandra, är det också möjligt för de inre ytorna 93' hos de skärande bladen att vara vinklade bort frän varandra med en vinkel (i detta fall 2ci) för att ändra friktionen under skärningen, som det visas här i figur 7.

Fastän uppfinningen har illustrerats med ett exempel pä en enkel linjär stansningsanordning är det möjligt att använda konceptet med hydraulisk tryckstansning från motsatta sidor av ett räämne i alla typer av lämpliga pressar, exempelvis excentriska pressar, skruvpressar, rotationspressar etc.

Tätningar i enlighet med den föreliggande uppfinningen kan, bland annat, ersätta kompressions- eller injektionsgjutna tätningar gjorda av solitt gummi (”spagettipackningar”) eller polymerer, när tätningsfunktioner krävs. Möjliga tillämpningsomräden innefattar tätningar för produkter inom industri, elektricitet, transport, sjöfart, flyg etc, Typiska tillämpningsomräden skulle kunna utgöras av tätningar för höljen, motorer, behållare för växellädsolja, tätande skydd och lock.

Ovan beskrivna konstruktioner, anordning och förfaranden har endast illustrerande syfte och är inte avsedda att begränsa omfattningen av de följ ande patentkraven. 17

Claims (13)

537 057 Patentkrav

1. Tätningsanordning innefattande ett styvt substrat med två huvudsakligen parallella huvudytor (106, 108), vari nämnda huvudytor separeras av en skuren yta, kännetecknad av att nämnda skurna yta (1 10) innefattar ett första slätt område (119) med höjden pl och ett andra slätt område (121) med höjden p2, varvid det första och det andra släta området separeras av en grov brottyta (123) med höjden b.

2. Tätningsanordning enligt patentkrav 1, vari höjden b hos nämnda grova brottyta är lika med eller mindre än 0,2 mm, föredraget lika med eller mindre än 0,02 mm och mest föredraget lika med eller mindre än 0,01 mm.

3. Tätningsanordning enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att nämnda substrat på minst en av huvudytorna är täckt av ett elastiskt material.

4. Tätningsanordning enligt något av patentkraven 1 till 3, kännetecknad av att nämnda substrat på båda de nämnda huvudytorna är täckt av ett elastiskt material.

5. Tätningsanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att den har två huvudsakligen parallella skurna ytor.

6. Tätningsanordning enligt patentkrav 5, kännetecknad av att nämnda skurna ytor separeras av ett avstånd som är större än eller lika med 1,2 mm.

7. Förfarande för att framställa en tätningsanordning enligt något av föregående patentkrav, innefattande följande steg: att placera ett substrat av ett styvt material mellan två varandra motstående skärverktyg, varvid substratet har två varandra motsatta huvudytor, att stansa nämnda substrat med nämnda två varandra motstående skärverktyg, kännetecknat av att: 18 537 057 stansningen sker huvudsakligen samtidigt på båda de nämnda huvudytorna och att nämnda två varandra motstående skärverktyg vart och ett är försett med minst ett skärande blad, att de skärande bladen på motsatta skärverktyg är huvudsakligen i linje med varandra, och att deras rörelse styrs på ett sådant sätt, att vid den största utsträckningen av stansningsslaget spetsarna (89) på de skärande bladen separeras inuti det styva materialet med ett snuddningsavstånd k som är lika med eller mindre än 0,2 mm.

8. Förfarande enligt krav 7, vari snuddningsavståndet är lika med eller mindre än 0,03 mm.

9. Förfarande enligt krav 7, vari snuddningsavståndet är lika med eller mindre än 0,01 mm.

10. Anordning för utförande av förfarandet enligt patentkrav 7, 8 eller 9, innefattande en stansmaskin med ett skärverktyg (55) mittemot ett andra skärverktyg (59), kännetecknad av att omkretsen hos det andra skärverktyget är en spegelbild av nämnda första skärverktygs omkrets och varvid maskinen har anordnats för att föra ett eller båda av nämnda första och andra skärverktyg mot varandra tills de befinner sig på avståndet k från varandra.

11. 1 1. Anordning enligt patentkrav 10, kännetecknad av att de första och andra skärverktygen har anordnats för att förflytta sig huvudsakligen samtidigt.

12. Uppsättning skärverktyg för användning i anordningen enligt något av patentkraven 10 till 11, innefattande ett första och ett andra skärverktyg, kännetecknad av att varje skärverktyg innefattar ett par av huvudsakligen parallella skärande blad och av att de skärande bladen hos nämnda andra skärverktyg är spegelbilder av de skärande bladen hos nämnda första skärverktyg. 19 537 057

13. Användning av en tätningsanordning enligt något av patentkraven 1 till 6, för förseglíng av ytor vända mot varandra i oljebehållare, kåpor, skydd och lock, eller liknande. 20