Способ изготовления металлических уплотнителей с упругими усами

 

Изобретение относится к уплотнительной технике, а более конкретно к способам изготовления метал1тческих уплотнителей для герметизации крупногабаритных разъемных соединений гистралей, предназначенных для работы в широком диапазоне давлений и температур. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность работы уплотнителей, в том числе позволяет повторное их использование при переработках соединений. Упругие усы уплотнителя после их механической обработки обжимают в гнезде жесткого недеформируемого приспособления, затем наносят предварительный слой покрытия и усы обжимают вновь, при этом , во внутреннюю полость усов подают давление и выдерживают определенное время. Затем наносят окончательный слой покрытия. .Качество изготовления каждого отдельного уплотнителя в партии оценивается по усилию обжатия усов и их герметичности. 2 з.п. ф-лы, 2 табл. i (Л со ел 05 4 ;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5и 4 F 16 J 15 00

":т.-т, ., . е

В .. ""

:13,, щу,ч0 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4079912/25-08 (22) 23.06.86 (46) 07.12.87. Бюл. У 45 (72) Ве М. Барченко, Б. П. Бырин,.

А. И. Горбачев, Б. M. Громыко, B. M. Евграфов, Е. M. Матвеев и P. И. Петренко (53) 62-762 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11р 777296, кл. Г 16 J 15/08, 1980.

I (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ УПЛОТНИТЕПЕЙ С УПРУГИМИ УСАМИ (57) Изобретение относится к уплатнительной технике, а более конкретно к способам изготовления метал тических уплотнителей для герметизации крупногабаритных разъемных соединений магистралей, предназначенных для рабо„„SU„„1357644 А 1 ты в широком диапазоне давлений и температур. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность работы уплотнителей, в том числе позволяет повторное их использование при переработках соединений. Упругие усы уплотнителя после их механической обработки обжимают в гнезде жесткого недеформируемого приспособления, затем наносят предварительный слой покрытия и усы обжимают вновь, при этом . во внутреннюю полость усов подают давление и выдерживают определенное время, Затем наносят окончательный слой покрытия..Качество изготовления каждого отдельного уплотнителя в пар- Я тии оценивается па усилию обжатия усов и их герметичности. 2 е.п. -ma, Щ

2 табл.

С::

7644 2 для стабилизации охватывающего размера по уплотнительным поверхностям усов в каждой детали партии; для выявления дефектов материала и оценки

5 качества изготовления уплотнителей по наличию трещин в усах и отклонению усилия обжатия от заданного усилия (наличие разнотолщинности усов, нодрезки и местных утонений приводит к значительному падению усилия обжатия)» для выравнивания остаточных термических напряжений по длине усов эа счет их перераспределения в процессе нагружения.

Выполнение схватывающего размера по уплотнительным поверхностям усов и осевого размера гнезда жесткого приспособления больше требуемых для обжатия в штатном гнезде на величину усадки усов в процессе нагружения в приспособлении обуслов-. лено влиянием допусков на определяющие размеры усов при изготовлении, 25 а также разбросом механических свойств исходного материала и термических напряжений заготовок на напряженное состояние упругих усов.

Величина усадки усов, упомянутые размеры прокладки и гнезда приспосо-, бления выбираются на основании опытной статистики, так как расчетное их определение весьма затруднительно.

Ограничивающим фактором при выборе указанных параметров является аб35 солютная величина остаточной деформации при обжатии усов, которая в крайнем сочетании всех дефектов (разнотолщинность и асимметрия усов, местные утонения и подрезка, крайние пределы допусков на изготовление, неравномерность материала механических свойств материала заготовок и термических напряжений) не должна

45 превышать согласно экспериментальным данным 30 от величины обжатия в гне зде приспособления. Исходя из штатных размеров для предлагаемого способа - гнездо 5,9 мм, охватывающий

+О, 035 размер по уплотнительным поверхностям усов с учетом покрытия М60Ср42 Ц016

6,4 <0< мм, экспериментально определены следующие размеры: охватывающий размер по усам после изготовления

Характеристика точности выполнения основных размеров и статистика по. дефектам уплотнителя после его изготовления по предложенному способу приведена в табл. 2.

Обжатие упругих усов уплотнителей (после их окончательной мехобработки) в специальном приспособлении с жестким недеформируемым гнездом, выполненным с наперед заданным микрорельефом уплотнительных поверхностей, при этом охватывающий размер уплотнителя по усам после мехобработки и соответствующий размер гнезда приспособления выполняют больше требуемых штатных размеров уплотнителя и гнезда; размер уплотнителя выполняют большим на величину усадки усов при нагружении в жестком гнезде приспособления. Под наперед заданным микрорельефом уплотнительных поверхностей гнезда приспособления понимается обеспечение повышенных требований к шероховатости и со"тоянию этих поверхностей (например, в два раза меньшая, чем в штатном гнезде, высота микронеровностей, огсутствие рисок, царапин, забоин и кольцевых следов от мехобработки, более высокая, по сравнению со .штатным, точность выполнения определяющих размеров гнезда).

Данная технологическая операция предназначена для снижения получаемой в результате мехобработки волнистости уплотнительных поверхностей усов;

1

Изобретение относится к уплотнительной технике, а более конкретно к способам изготовления металлических упругих уплотнителей для герметизации разъемных соединений магистралей, работающих в широком диапазоне давлений и температур, в том числе при одновременном воздействии пульсационных, вибрационных нагрузок, знакопеременных температур и при наличии раскрытия стыков.

Целью изобретения явлется повышение надежности работы уплотнителей при раскрытиях стыка и повторном использовании при переборках соединений за счет уменьшения и стабилизации отклонений уплотнительных поверхностей усов от заданной формы и улучшения их микрорельефа после изготовления.

Основные операции способа изготовления уплотнителей приведены в табл. 1 уплотнителя (до нанесения покрытия)

6,45+ < мм; осевой размер гнезда

+о.оа5 приспособления. 6,16 мм, при этом уплотнитель считается кондиционнйм, зоне.

3 13576 если охватывающий размер по усам после обжатия в приспособлении находится в пределах 6,32 — 6,38 мм.

Возможен контроль уплотнителя после мехобработки и обжатия в гнезде жесткого приспособления. Данный контроль направлен на оценку качества изготовления уплотнителя .

Оцечка производится по величине осевого усилия потребного для обжа- 50 тия усов в жестком гнезде приспособления, охватывающему размеру по усам после обжатия и наличию механических повреждений (трещины, сколы) после обжатия. 55

Уплотнители, не обеспечивающие заданные требования, подлежат отбраковке, Возможно повторное обжатие усов уплотнителя после нанесения предва- 20 рительного слоя покрытия в гнезде жесткого приспособления с одновременнь.м гидронагружением внутренней полости усов при наперед заданном давлении и времени выдержки с целью окон- 25 чательного выравнивания волнистости уплотнительных поверхностей усов, в том числе из-за разнотолщинности покрытия по периметру уплотнительных усов; выравнивания и стабилизации 30 напряженного состояния усов; снижения пластической деформации усов при обжатии в штатном гнезде; оценки работоспособности и герметичности уплотнителя под действующим давлением. 35

Снижение до минимума волнистости уплотнительных усов достигается за счет частичного обмятия и калибровки поверхностей усов под действием осевого усилия от их обжатия в приспосо-40 блении и от давления при гидронагружении внутренней полости усов. Гидронагружение усов давлением не только выравнивает напряженное состояние усов, но и обеспечивает его стабили- 45 зацию в партии деталей. Кроме того, гидронагружение давлением несколько большым рабочего давления приводит к заневоливанию усов, что в конечном разультате обеспечивает работу усов 50 в размерах штатного гнезда в упругой

В то же время введение контроля герметичности уплотнителя в процессе

55 нагружения позволяет судить о работоспособности конкретно каждого уплотнителя и производить их отбраковку.

44 4

Величина давления при гидронагружении и время выдержки уплотнителя под этим давлением выбираются на ос новании расчета прочности, в котором за критерий приняты напряженное сос стояние усов и время релаксации напряжений с последующим их экспериментальным подтверждением.

Для предлагаемого способа (рабог чее давление уплотнителя 700 кгс/см о температура среды минус 580 С) давление гидронагружения с учетом температуры выбрано 735 кгс/см, а время г выдержки уплотнителя под данным давлением два часа. Указанное время выдержки оптимально как по технологичности, так и по достигаемому эффекту, так как согласно опытной статистики основная доля (852) пластической деформации усов при указанном давлении реализуется в первые 2 ч выдержки о под нагрузкой, а оставшаяся часть в течение 20 ч, Перед проведением данной операции на кондиционный уплотнитель после его обжатия в жестком увеличенном по размерам гнезде приспособления наносят медное покрытие М70. Затем уплотнитель вновь обжимают в жестком гнезде приспособления, при этом осевой размер гнезда устанавливается равным размеру штатного гнезда (из приспособления удаляются регулировочные шайбы). После выдержки (в течение

20 мин) внутреннюю полость усов гидz ронагружают давлением 735 кгс/см. и выдерживают в течение двух часов; в процессе выдержки контролируют герметичность уплотнителя. Затем уплоткитель демонтируют, производят контроль размера по усам, дефектуют и производят цветной контроль усов на отсутствие микротрещин. После этих операций на уплотнитель наносят серебряное покрытие Ср42.

Положительный эффект от введения указанных технологических операций в предлагаемом способе изготовления уплотнителей заключается в том, что усы уплотнителя в штатном гнезде ра= ботают практически в упругой области (остаточная деформация усов составляет 57 от величины их обжатия, в то время как в уплотнителе по прототипу она достигает 4SZ), что позволяет многократно использовать уплотнители при переборках (уплотнители по прототипу - одноразового использования);

5 13576 повышена надежность уплотнителей за счет отбраковки некондиционных уплотнигелей в процессе изготовления; повышено качество уплотнительных по5 верхностей усов 3R счет устранения дефектов покрытия (поры, рыхлостность набросы) и органиэации профиля контактирующей поверхности за счет подмятия медного покрытия (серебряное покрытие повторяет исходный профиль поверхности); производится предварительная оценка работоспособности уплотнителя по его герметичности при уровнях рабочего давления.

Кроме того, использование, уплотнителей, изготовленных по предлагаемому способу, значительно повышает надежность и герметичность соединения, 20

1. Способ изготовления металлических уплотнителей с упругими усами для разъемных соединений магистралей, 25 включающий механическую обработку заготовок и нанесение герметизирующего покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы уплотнителей при раскрыти- З0 ях стыков и повторного их использования при переборках соединений за счет уменьшения и стабИлизации отклонений уплотнительных поверхностей

Таблица 1

Изготовление покбвки

Механический пресс

Термическая обработка поковки

Печь термическая

Черновая механическая обработка заготовки

Станок токарный, резцы, опр авки

Чистовая механическая. обработка заготовки с учетом влияния на ее размеры последующего обжатия усов

То же

Обжатие упругих усов уплотнителя в жестком гнезде

Приспособление с гидронагружателем и жестким недеформируемым гнездом

Цветной контроль уплотни- . Гальваническая ванна, электротеля лит

Формула изобретения

44 6 усов от заданной формы и улучшения их микрорельефа, упругие усы уплотнителя после механической обработки обжимают в посадочном месте жесткого недеформируемого приспособления, выполненного с наперед заданным микрорельефом уплотнительных поверхностей, затем на уплотнитель наносят предварительный слой покрытия и усы обжимают вновь, при этом внутреннюю полость между усами уплотнителя гидронагружают и выдерживают при наперед заданном давлении и времени выдержки, после чего наносят окончательный слой покрытия, причем охватывающий размер по уплотнительным поверхностям усов при механической обработке и размер гнезда приспособления выполняют больше на величину усадки усов при нагружении уплотнителя в жестком приспособлении.

2. Способ по п, 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что контроль качества изготовления уплотнителей производят по величине усилия обжатия и степени герметичности усов уплотнителя прн его нагружении в посадочном месте жесткого приспособления.

Э. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что усы нагружают давлением на 5-107 больше рабочего в течение не менее одного часа, 8

П одолжение табл.1

1357644

Иеднение уплотнителя

Полировка уплотнительных поверхностей

Повторное обжатие упругих усов и гидронагружение в жестком гнезде при давлени« ях на 5-10% большим рабочего с выдержкой до двух часов

Цветной контроль уплотнителя.

Серебрение уплотнителя

Контроль и дефектация уплот- Иерительный инструмент нителя

Таблица 2

0,05 (допуск, + 0,015 мм односторонний) Осевой размер по уплотнительным поверхностям усов

0,03

До 0,01 мм

Неплоскостность уплотнительных поверхностей усов

0,02 мм на дли- До 0,01 мм по не 20 мм всему периметру

Волнисто сть упло гнительных поверхностей усов

Поры, несплошно- Четкий равномерсти, волосовины ный след контакта не допускаются, с обжатием меди разнотолщинность покрытия — не Состояние покрытия более 0,01 мм хорошее

Отсутствие пор и рыхлостности покрытия

Отсутствие дефектов покрытия после серебрения

Состояние уплотни-...... тельных поверхностей: после меднения и обжатия усов

Приспособление для закрепления детали

Станок токарный, приспособление для полировки

Приспособление с гидронагружателем и жестким недеформируемым гнездом

Гальваническая ванна, электролит приспособление для закрепления детали

1357644

Продолжение табл.2

3 4.

Составитель И. Пащенко

Редактор Г. Гербер Техред М. Ходанич Корректор И. Муска

Тираж 804 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5981/34

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состояние герметич- Негерметичность ности в штатном гнез;, не допускается де при цеховых испытаниях

Из 50 шт. испытан- По результатам раз-. ных устройств два резки двух негермеимели отклонения тичных уплотнитепо герметичности лей обнаружена разнотолщинность усов до 0,22 мм, что явилось причиной негерметичности; данные уплотнители отбракованы