Способ изготовления деталей из порошкообразных политетрафторэтилена или наполненных композиций на его основе

Способ изготовления деталей из порошкообразных политетрафторэтилена или наполненных композиций на его основе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА ИЛИ НАПОЛНЕННЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ЕГО ОСНОВЕ,включающий прессование заготовок, спекание и формирование в пресс-форме из полученных заготовок деталей при нагревании под давлением 10-12 МПа и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности геометрических размеров деталей, формирование деталей производят при 190-210 С в течение 60-80 мин.

СОЮЗ ОООЕТСНИХ

ОП,И Л

РЕСПУ6ЛИН ам (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AB TOPCNOMV СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪФ (21) 3563918/23-05 (22) 14.03.83 (46) 15.01 85. Бюл. В 2 (72) О.А.Адрианова, А.В.Виноградов, В.И.Маланичев, Л.Г.Мунтян и И.Н.Черский (71) Институт физико-технических проблем Севера Якутского филиала

СО АН СССР (53) 678.743.41(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 7615!8, 1978.

2. Справочник по пластическим массам. Под ред. В.М.Катаева и др.

Т. 1, изд.-во "Химия", 1975, с. 13)135(прототип).

4(51) В 29 С 43/56; В 29 К 27/18,.(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА ИЛИ НАПОЛНЕННЫХ КОМПОЗИЦИЙ .НА ЕГО ОСНОВЕ, включающий прессование заготовок, спекание и формирование в пресс-форме из полученных заготовок деталей при нагревании под давлением

10-12 МПа и последукщее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности геометри- ° ческих размеров деталей, формирование деталей производят при 190-210 С в течение 60-80 мин.

II34372

Изобретение относится к производству точных деталей из политетрафторзтилена или наполненных композиций на его основе и может быть использовано при изготовлении уплотнительных элементов пар вращательного и возвратно-поступательного перемещения в различных областях техники.

Известен способ изготовления дета- 10 лей иэ политетрафторэтилена(ИТФЭ), включающий прессование заготовки из порошка ЛТФЭ, нагрев заготовки до

300-320 С, штампование заготовки в о пресс-форме при 20-60 С и давление 15 о

l 50-200 МПа jI) .

Процесс получения изделий известным способом проводится при высоком давлении формования и высокой температуре нагрева заготовки, применение которых вызывает возникновение внутренних напряжений в материале и образование микротрещин. Кроме того, нагревание заготовок способствует протеканию деструктивных 25 процессов в материале и снижению

его физико-механических показателей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления деталей из порошкообразных политетрафторэтилена или наполненных композиций на его основе, включающий прессование заготовок, спекание, формирование в пресс-форме из полученных заготовок деталей при нагревании до 320-380 С под давлео нием IO-35 МПа и последующее охлаждение (2).

Однако у деталей, полученных данным способом, точность геометри- 40 ческих размеров невелика.

Цель изобретения — повышение точности геометрических размеров деталей.

Поставленная цель достигается 45 тем, что согласно способу изготовления деталей из порошкообразных политетрафторэтилена или наполненных композиций на его основе, включающему прессование заготовок, спекание и формирование в пресс-форме из полученных заготовок деталей при нагревании под давлением 10-12 МПа и последующее охлаждение, формирование деталей производят при 190-210 С в о течение 60-80 мин.

На фиг. 1-3 изображена уплотнительная манжета; на фиг. 4 — уплотнительный элемент; на фиг. 5 — кольцо; на фиг. 6 — втулка.

Пример 1 ° Изготавливают уплотнительную.манжету(фиг. 1), для этого расчетную навеску порошкообразного

ПТФЭ, взятую с точностью +IX, помещают в пресс-форму, у которой размеры A и Ь взяты на ЗЕ больше, чем соответствующие размеры готового изделия, а размер С вЂ” на 5Х. Порошок прессуют при температуре рабочего помещения в три приема, для чего используют пуансоны, обеспечивающие равномерное уплотнение порошка. Давление прессования 50 МПа. Заготовку уплотнительной манжеты, отвечающей по профилю готовой детали, извлекают из пресс-формы и о спекают в электропечи при 375 С. Скорость подъема температуры 120 С/ч.

Выдержка при 375оС составляет

90 мин. Охлаждают заготовку вместе с печью. Далее из заготовки формируют деталь, для этого заготовку помещают в пресс-форму, имеющую размеры А,В,С на 0,7Е больше соответствующих размеров готовой детали.

Пресс-форму с заготовкой нагревают до 210 С и выдерживают при этой о температуре 80 мин. Охлаждают деталь вместе с пресс-формой под давлением

12 МПа и извлекают готовую деталь.

Пример 2. Изготавливают уплотнительную манжету(фиг. 2) иэ порошкообразного ПТФЭ, для чего расчетную навеску помещают в прессформу, у которой размеры A и Ь взяты на ЗЖ больше, чем соответствующие размеры готовой детали, а размер

С вЂ” на 57. Порошок прессуют с использованием пуансонов, обеспечивающих его равномерное уплотнение. Давление прессования 50 МПа. Далее заготовку уплотнительной манжеты, соответствующей по профилю готовой детали, йэвлекают иэ пресс-формы и спекают в электропечи при 380 С. Скорость подъема температуры 120 С/ч. Выдержка при 370 С составляет 90 мин. о

Охлаждают заготовку вместе с печью.

Далее. заготовку формируют в деталь, для чего помещают ее в пресс-форму, имеющую размеры А,В, С на 0,67. больше соответствующих размеров гото. вой детали. Пресс-форму с заготовкой о нагревают до 200 С и выдерживают при этой температуре 70 мин. Охлаждают деталь вместе с пресс-формой под давле-. нием 12 МПа и извлекают готовую деталь.

1134372

П р е р 3. Изготавливают уплотнительную манжету(фиг. 3), для чего

Ф расчетную навеску порошкообразного

ПТФЭ помещают в пресс-форму, у которой размеры А, B взяты на 2,5Х больше, чем соответствующие размеры готовой детали, а размер С вЂ” на 5Х. Прессование порошка производят пуансонами, обеспечивающими равномерное уплотнение всего профиля детали. Давление .1р прессования 50 МПа. Далее заготовку уплотнительной манжеты, соответствующей по прдфилю готовой детали, извлекают из пресс-формы и спекают при

370 С. Скорость подъема температуры

О

120 С/ч. Вьдержка при 370 С составо о ляет 90 мин. Охдаждают заготовку вместе с печью. Далее заготовку формируют в деталь, для чего помещают ее в пресс-форму, имеющую размеры

4, 3. C на 0,67 больше соответствующих размеров готовой детали.

Пресс-форму с заготовкой нагревают до 210 С и вьдерживают при этой о температуре 60 мин. Охлаждают деталь вместе с пресс-формой под давлением

12 МПа и извлекают готовую деталь.

Пример 4. Изготавливают уплотнительный элемент(фиг. 4), для чего расчетную навеску порошкообразного

ПТФЭ помещают в пресс-формуру которой размеры А, 9 взяты на 2,57 больше соответствующих размеров готовой детали, а размер С вЂ” на 4Х.Прессование порошка производят с использованием пуансонов, обеспечивающих 35 равномерное уплотнение. Давление прессования 45 МПа. Заготовку уплотнительного элемента, отвечающую по профилю готовой детали, извлекают из пресс-формы и далее спекают в -40 электропечи при 375 С. Скорость подьо ема температуры 100 С/ч. Вьдерживают при 375 С в течение 100 мин. Охлажо

/ дают заготовку вместе с печью. Далее заготовку формируют в деталь, для чего ее помещают в пресс-форму, имеющую размеры A, B, С на 0,6Х больше, чем соответствующие размеры готовой детали. Пресс-форму с заготовкой нагревают до 210 С и выдерживают при

S0 этой температуре 70 мин. Охлаждают деталь вместе с пресс-формои под давлением 11 MIa извлекают готовую .. деталь.

Пример 5. Изготавливают 55 уплотнительный элемент(фиг. 4), для чего расчетную навеску из порош кообразного ПТФЭ помещают в прессформу, у которой размеры А и В взяты на 37 больше соответствующих размеров готовой детали, а размер

С вЂ” на 4,5Х. Прессование порошка производят пуансонами, обеспечивающими его равномерное уплотнение. Давление прессования 47 МПа. Заготовку уплотнительного элемента, соответствующую по профилю готовой детали, извлекают из пресс-формы и далее спекают при о

375 С. Скорость подъема температуры о

120 С/ч. Выдерживают при 375 С в течение 100 мин. Охлаждают заготовку вместе с печью. Далее заготовку формируют в деталь, помещая ее. в прессформу, имеющую размеры A В и C на 0,77 больше, чем соответствующие размеры готовой детали. Пресс-форму с заготовкой нагревают до 200 С и выдерживают при этой температуре

80 мин. Охлаждают деталь вместе с пресс-формой под давлением 12 MIIà и извлекают готовую деталь.

Пример 6. Изготавливают уплотнительный элемент(фиг. 4), для чего расчетную навеску порошкообразного ПТФЭ помещают в пресс-форму,у которой размеры А и 8 взяты на

2,5Х больше соответствующих размеров готовой детали, а размер С вЂ” на

4,57.. Прессование порошка производят пуансонами, обеспечивающими его равномерное уплотнение. Давление прессования 45 МПа/см2. Заготовку уплотнительного элемента, соответствующую по профилю готовой детали, извлекают из пресс-формы и далее спекают при 375 С. Скорость подъема о температуры 120 С/ч. Вьдерживают при температуре 375 С в течение о

100 мин. Охлаждают заготовку вместе с печью. Далее заготовку формируют в деталь, помещая ее в пресс-форму,. имеющую размеры A, S, С на 0,7Х больше, чем соответствующие размеры готовой детали. Пресс-форму с заготовкой нагревают до 200 С и вьдерживают при этой температуре 60 мин.

Охлаждают деталь вместе с пресс-формой под давлением 12 МПа и извлекают готовую деталь.

Hp и м е р 7. Изготавливают кольцо(фиг. 5)иэ порошкообразного

ПТФЭ. Навеску полимера помещают в прессформу,у которой размеры А,В,С взяты на

ЗХ больше соответствующих размеров готовой детали. С помощью пуансона равномерно уплотняют порошок. Давлеи ние прессования 45 МПа/см . Заготов1134372 ку кольца извлекают из пресс-формы и спекают в электропечи при 375 С, 0

Скорость подъема температуры 120ОС/ч.

; Выдерживают при температуре 375 С в о течение 90 мин. Охлаждают заготовку вместе с печью. Заготовка по профилк соответствует готовой детали, Далее заготовку формируют в деталь, для чего ее помещают в пресс-форму, имеющую размеры Д, о,С íà 0„5X

10 больше, .чем соответствующие размеры готовой детали. Пресс-форму с заготовкой нагревают до 190 С и вьщержио вают при этой температуре 60 мин.

Охлаждают деталь вместе с прессформой под давлением 10 МПа и извлекают готовую деталь.

Пример 8. Изготавливают втулку(фиг. 6)из порошкообразного ПТФЭ

Для этого расчетную навеску полимера помещают в пресс-форму, у которой размеры Д,В взяты на 2,5Х больше, а размер С вЂ” на 5Х соответствующих размеров готовой детали и равномерно уплотняют материал. Давление

25 прессования 45 МПа /см . Заготовку втулки извлекают иэ пресс-формы и спекают в электропечи при 370 С. о о

Скорость подъема температуры 120 С/ч.

Выдерживают при 370 С в течение 90 о мин. Охлаждают заготовку вместе с печью. Далее заготовку формируют в деталь, для чего помещают ее в пресс-форму,.имеющую размеры Й,В и С на 0,7Х больше, чем соответствующие размеры готовой детали. Прессформу нагревают вместе с заготовкой до 190 С и выдерживают при этой тем- пературе 70 мин. Охлаждают деталь вместе с пресс-формой под.давлением

10 МПа и извлекают готовую деталь.

Hp и м е р 9. Изготавливают втулку(фиг. 6)из порошкообразного

ПТФЭ, для.чего расчетную навеску полимера помещают в пресс-форму, у которой размеры A и В взяты на

2,5Х, а размер С вЂ” на 5Х больше соответствующих размеров готового изделия, и равномерно уплотняют. Давление прессования 45 МПа. Заготовку

i SO втулки извлекают из пресс-формы и спекают в электропечи при 370 С.

Скорость подъема температуры 120 С/ч.

Выдержка при 370 С в течение 90 мин.

Охлаждают заготовку вместе с печью.

Далее заготовку формируют в деталь, 55 для чего помещают ее в пресс-форму, имеющую размеры А, В и 2 на 0„7X больше соответствующих размеров готовой детали. Пресс-форму с заготовкой нагревают до 190 С и выдерживают при этой температуре 80 мин.

Охлаждают деталь вместе с прессформой под давлением 10 МПа и извлекают готовую деталь.

Пример 10. Изготавливают уплотнительную манжету(фиг. 1),для этого расчетную навеску композиции состава, мас.Х: 95 политетрафторэтилена и 5 нитрида кремния, взятую с точностью +IX помещают в прессформу, у которой размеры 4, $ взяты íà 2>7Х больше, чем соответствующие размеры готового изделия, а размер С вЂ” на 4,8Х. Прессуют композицию в три приема, для чего используют пуансоны, обеспечивающие равномерное уплотнение,крмпозиции. Давление прессования 50 МПа/см "; Заготовку уплотнительной манжеты, соответствующую по профилю готовой детали, извлекают из пресс-формы и спекают при 375 С. Скорость подъема температуры 100 С/ч. Выдерживают при температуре 375ОС в течение 90 мин..

Охлаждают заготовку вместе с печью.

Далее из заготовки формируют деталь, для чего заготовку помещают в прессформу, имеющую размеры А, Ь и С : на

0,65Х больше соответствующих размеров готового иэделия. Пресс-форму с заготовкой нагревают до 2!О С и о выдерживают при этой температуре

80 мин. Охлаждают деталь вместе с пресс-формой под давлением 12 МПа и извлекают готовую деталь.

П р.и м е р 11. .Изготавливают уплотнительную манжету(фиг. 2), для чего расчетную навеску композиции состава, мас. : 97 политетрафторэтилена и 3 Ясиалона общей формулы

Sir-x A1<0 Na „, где х=0,8-4,помещают в пресс-форму, у которой размеры и б взяты на 2,8Х больше, чем соответствующие размеры готовой детали, а С вЂ” на 4,9Х. Прессование композиции производят с использованием пуансонов, обеспечивающих равномерное уплотнение композиции. Давление прессования 50 МПа. Далее заготовку уплотнительной манжеты, соответствукнщую по профилю готовой детали, извлекают иэ пресс-формы и о спекают в электропечи при 375 С в течение 90 мин. Охлаждают загбтовку вместе с печью. Далее заготовку формируют в деталь, для чего помещают ее в пресс-форму, имеющую размеры

1134372 и С на О,б больше соответствующих размеров готовой детали.

Пресс-форму с заготовкой нагревают о до 200 С и вьдерживают при этой температуре 70 мин. Охлаждают 5 деталь вместе с пресс-формой под давлением 12 МПа и извлекают готовое изделие.

Пример 12. Изготавливают уплотнительный элемент(фиг. 4). Расчетную навеску композиции состава, мас. : 90,политетрафторэтилена и 10 дисульфида молибдена, помещают в ° пресс-форму, у которой размеры A и б взяты на 2,75Х. больше а размер 15

С на 4,85Х больше соответствующих размеров готовой детали. Прессуют композицию с использованием пуансонов, обеспечивающих равномерное уплотнение композиции. Давление 20 прессования 45 МПа. Заготовку уплотнительного элемента, соответствующую по профилю готовой детали, извлекают из пресс-формы и спекают в электроо печи при 375 С. Скорость подъема тем-2S о пературы 100 С/ч. Вьдержка при температуре 375 С в течение 100 мин.

Охлаждают заготовку вместе с печью.

Далее заготовку формируют в де аль, для этого ее помещают в пресс-форму, З0 имеющую размеры A 8 и С на О,бО больше соответствующих размеров готовой детали. Пресс-форму с заготовкой нагревают до 210 С и вьдержи-. вают при этой температуре 70 мин.

Охлаждают деталь вместе с пресс-фор35 мой под давлением ll МПа и извлекают готовую деталь.

Пример 13. Изготавливают кольцо(фиг. 5). Расчетную навеску композиции состава, мас.Х: 9б,75

40 политетрафторэтилена; 3,0 фторопласта 4МБ; 0,15 нитрида кремния;

0,1 алюмината кобальта, помещают в пресс-форму, у которой размеры A 11

45 и 1 „ взяты на 3,5Х больше соответствующих размеров готовой детали.

Давление прессования 45 МПа. 3аготовку кольца извлекают из прессформы и спекают в электропечи при

375 С. Скорость подъема температуры о о

100 С/ч. Вьдержка при температуре

370 С в течение 100 мин. Охлаждают о заготовку вместе с печью. Далее заготовку формируют в деталь, для чего. ее помещают в пресс-форму, имею-5S щую размеры А, 6 и С на 0,55Х больше . соответствующих размеров готовой детали. Пресс-форму с заготовкой нагревают до 190 С и вьдерживают при этой температуре 60 мин. Охлаждают деталь вместе с пресс-формой под давлением 10 МПа и извлекают готовую деталь.

Пример 14.Изготавливают уплотнительную манжету(фиг. 1) . Для этого расчетную навеску композиции состава, мас.Х: 80 политетрафторэтилена и 20 кокса, помещают в прессформу, у которой размеры A,Ь взяты на З, а размер С íà 5Х больше соответствующих размеров готовой детали.

Прессуют композицию в три приема.

Для этого используют пуансоны, обеспечивающие равномерное уплотнение.

Давление прессования 50 МПа. Заготовку уплотнительной манжеты, соответствующую по профилю готовой детали, извлекают иэ пресс-формы и спекают в электропечи при 375 С. Скорость подъема температуры 1200С/ч. Выдержка при температуре 375 С в течение

90 мин. Охлаждают заготовку вместе с печью. Далее заготовку формируют в деталь, для чего помещают ее в пресс-форму, имеющую размеры A jj и С на 0,7Х больше соответствующих размеров готовой детали. Пресс-форму с заготовкой нагревают до, 210 С и вьдерживают при этой температуре

80 мин. Охлаждают вместе с прессформой под давлением 12 ЙПа и извле» кают готовую деталь.

В таблице приведены результаты измерения размеров деталей, изготовленных предлагаемым и известным способами. . Как видно из таблицы предлагаемый способ изготовления деталей из политетрафторэтилена или наполненных композиций на его основе позволяет повысить точность геометрических размеров деталей.

Предлагаемый способ . е требует специального оборудования, так как для его осуществления могут быть применены обычные серийные гидравли-. ческие, механические или гицромеханические прессы. Способ позволяет исключить потери дефицитного сырья и механическую обработку заготовки для получения точных тонкостенных деталей, при этом получают иэделия с .улучшенными физико-механическими характеристиками и улучшенным качеством поверхности.

1134372

«0

Режимы формирования

Время, Фактические размеры мин деталей, мм

ТемпеДеталь ратура,С о ф22+0,052 210 80 ф 38-0,039

I Манже та Политетра22 38 ° 8 5 фторэтилен-100

Политетра- ф 22+0,052 фторэтилен — 100 ф 38-0,039 ф 22+ (0,35-0,050) 2 Манжета

22 ° 38-10

200 70

Р 38-(0,020-0,035) Политетра- ф25+0,052 фторэтилен-100 40-0,039

9f 25+ (0,30-0,045) 3 Манжета

25 40 8

210 60 40-(0,020-0 035) Политетра- Р 28+0,052 фторэтиф 28+ (0,020-0,040) 210 70 ф 42-0,039 ф 42-(0,020-0,037) лен-100

ПЬлитетра- ф 28+0,052 фторэтилен-100 ф 42-0,039 ф 28+(0,020-0,015) 200 80 ф 42-(0,025-0,035) Полите тра- Р 28+0,052 фторэтилен-100 ф 42-0,039

6 Уплотнительный элемент

28 ° 42 ° 10 ф 28+(0,025-0,045) 200 60

«Ф 42-(0,025-0,035) 7 Кольцо

Политетра- 22+0,052 фторэтилен-100 ф 30-0,039 ф 22+ (0,30-0,045) 190 60

22 ° 30 3 ф 30-(0,020-0,030) Политетра- ф 22+0,052 фторэти8 Кольцо

22 26 8 ф 2 2+ (О, 30-0,045) 190 70 ф 26-0,039 ф 26-(0,0«5-0,030) лен-!00

9 Кольцо Политетра- ф 22+0,052

22 26.8 фторэтиф 22+(0,030-0,050) 190 80

/ 26-0,039 ф 26-(0,020-0,030) лен-100

Политетра- Р 22+0,052 210!

О,Манжета

22 38 ° 8,5 ф 22+(0,035-0,050) 80

Р 38-0,039 ф 38-(0,020-0,035) ! 1 Манжета

22 38 !О

Политетра- ф 22+0,052 фторэтилен-97; !!38-0,039

200

70 ф38-(0,020-0,035) Р -сиалон-3

Пример, N

Уплотнительный элемент

28 42 Ie

Уплотнительный элемент

28 ° 42 ° 10

Материал детали, мас.X фторэтилен-95, нитрид кремния-5

Требуемые размеры деталей, ф 22+ (0,040-0,050) ф 38-(0,025-0,035) ф 22+ (0,030-0,045) °

1134372

Продолжение таблицы

Режимы формир вания

Температура,С

Деталь

Фактические размеры деталей, мм

Материал детали, мас.Х

Требуемые размеры деталей, -Прн..

14ар »

O0+W

210 70 ф28+(0,020-0,045) (f42-(0,025-0,035) Политетра- 28-0,052 фторэтилен-90,ди- ф42-0,039 сульфид; молибден-10

ПТФЗ- 1 22+0,052

96,75

Фторо- 30-0,039 пласт

4МБ-3

Нитрид кремния0,15; алюминат кобальта0,10

Уплотнительный элемент

28 42 10

60 ф 22+(0,030-0,045) ф 30-(0,020-0 030) 13 Кольцо

22 30 ° 3

190

14 Манжета ПТФЭ-80; ф 22+0,052

22 ° 38 8,5 кокс-20 ф 38-0,039

210 80 ф 22+ (0,030-0,050) ф 38-(0,025-0,035) Изготов- ф22+(2,30-2,70) лена по способу- ф38-(2,50-2,90) прототипу

15 Манжета Политетра- р 22+0,052

22 38 8,5 фторэтилен-100 ф 38-0,039

П р и м е ч а н и е: Размеры всех деталей измеряют через 24 ч после их изготовления и затем еще раз через 48 ч.

Манжета, изготовленная по способу-прототипу, через

10-12 сут теряет форму, т.е.."усы 1манжеты загибаются внутрь. Конусность составляет 3-5

1134372

Составитель А.Рожков

Редактор Т;Парфенова Техред Л.Микеш Корректор Г.Решетник

Заказ )0011/13 Тираа 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ушгород, ул. Проектная, 4