Способ изготовления фторопластовой ленты, устройство для получения таблетки при изготовлении фторопластовой ленты и устройство для экструзии фторопластовой ленты

 

Использование: изобретение относится к области переработки политетрафторэтилена и может быть использовано при изготовлении уплотнительных колец и прокладок в машиностроении и транспорте. Сущность изобретения: в способе изготовления фторопластовой ленты прессование таблетки осуществляют из неуплотненной пасты. Пасту предварительно формируют в виде различных по диаметру слоев с различным содержанием и составом наполнителя. При этом получают таблетку с полностью или частично разделенными в диаметральном направлении слоями. Экструзию ленты осуществляют через сменный насадок экструдера, имеющий калибрующую щель. Кроме того, формирование слоев с различным содержанием и составом наполнителя осуществляют путем введения перед засыпкой пасты в гильзу пресса разделительных труб различного диаметра. Указанные трубы удаляют после засыпки всех отсеков гильзы неуплотненной пастой различного состава. После термообработки ленты осуществляют калибровку ее по толщине путем подбора фильер в насадке экструдера. Устройство для получения таблетки при изготовлении фторопластовой ленты снабжено набором разделительных труб различного диаметра с фиксирующими кольцами и пробками-заглушками и коническим упорным кольцом. Кольцо установлено на нижнем плунжере. В устройстве для экструзии фторопластовой ленты коническая поверхность корпуса имеет угол при вершине 60^o, а коническая поверхность фильеры -40^o. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области переработки политетрафторэтилена (фторопласт 4Д) и может быть использовано при изготовлении уплотнительных колец и прокладок в машиностроении и транспорте.

Известен способ изготовления фторопластовой ленты [1] в котором осуществляют приготовление гомогенной пасты из смеси порошков фторопласта с наполнителем или без него и органической смазки, засыпку пасты в гильзу пресса, получение из пасты таблетки путем прессования и поршневую экструзию ленты через насадок с последующей термообработкой.

Однако, данный способ не позволяет получать ленту со слоями, отличающимися друг от друга концентрацией и составом наполнителя, и весьма трудоемок из-за значительного числа вспомогательных операций (резка, разворачивание трубки, калибровка и т.п.), что ограничивает ассортимент получаемой ленты и увеличивает трудозатраты при выпуске готовой продукции.

Известно устройство для получения таблетки при изготовлении второпластовой ленты [2] содержащее гильзу, в которой размещены верхний плунжер с верхней съемной крышкой и нижний плунжер, связанный со штоком силового цилиндра.

Устройство для получения таблетки при изготовлении ленты формирует таблетки заготовки из однородной по составу пасты, что ограничивает ассортимент и качество продукции.

Известно устройство для экструзии фторопластовой ленты [3] содержащее цилиндр с размещенным в нем средством для выдавливания материала и насадок, включающий корпус, фланец и сменную фильеру, выполненную из двух половин, формирующих калибрующую щель, причем корпус и фильера со стороны, обращенной к внутренней полости цилиндра, выполнены с конической поверхностью, имеющей разные углы при вершине.

В известном устройстве формование ленты осуществляется с помощью профилированной щели, что ограничивает ассортимент и материал изготавливаемой ленты.

Техническим результатом изобретения является изготовление лент с функциональными слоями, расширение ассортимента изготавливаемых изделий.

Для достижения технического результата в способе изготовления фторопластовой ленты, в котором осуществляют приготовление гомогенной пасты из смеси порошков фторопласта с наполнителем или без него и органической смазки, засыпку пасты в гильзу пресса, получение из пасты таблетки путем прессования и поршневую экструзию ленты через насадок с последующей термообработкой, согласно изобретению, прессование таблетки осуществляют из неуплотненной пасты, которую предварительно формируют в виде различных по диаметру слоев с различным содержанием и составом наполнителя для получения таблетки с полностью или частично разделенными в диаметральном направлении слоями, а экструзию ленты осуществляют через сменный насадок экструдера, имеющий калибрующую щель. Кроме того, формирование слоев с различным содержанием и составом наполнителя осуществляют путем введения перед засыпкой пасты в гильзу пресса разделительных труб различного диаметра с последующим удалением их после заполнения всех отсеков гильзы неуплотненной пастой различного состава. После термообработки ленты осуществляют калибровку ее по толщине путем подбора фильер в насадке экструдера.

Устройство для получения таблетки при изготовлении фторопластовой ленты, содержащее гильзу, в которой размещены верхний плунжер с верхней съемной крышкой и нижний плунжер, связанный со штоком силового цилиндра, согласно изобретению, снабжено набором разделительных труб различного диаметра с фиксирующими кольцами и пробками заглушками и коническим упорным кольцом, установленным на нижнем плунжере.

В устройстве для экструзии фторопластовой ленты, содержащем цилиндр с размещенным в нем средством для выдавливания материала и насадок, включающий корпус, фланец и сменную фильеру, выполненную из двух половин, формирующих калибрующую щель, причем корпус и фильера со стороны, обращенной к внутренней полости цилиндра, выполнены с конической поверхностью, имеющей разные углы при вершине, согласно изобретению, коническая поверхность корпуса имеет угол при вершине 60^o, а коническая поверхность фильеры 40^o.

Описываемые способ и устройства позволяют получить листовые изделия с функциональными слоями за счет применения легко перенастриваемой технологической оснастки, обеспечивающей введение разделительных перегородок перед заполнением гильзы пресса пастой и удалением из после заполнения всех отсеков перед прессованием, а также введения сменного набора плоских фильер в насадок экструдера.

Введение операции ввода разделительных перегородок перед заполнением гильзы пресса пастой позволяет сформировать отсеки для заполнения их набором паст разного состава.

Введение операции наполнения каждого из сформированного отсека пастой с определенным содержанием наполнителя, позволяет создать таблетку заготовку с заданным набором характеристик.

Введение операции удаления из гильзы разделительных перегородок после заполнения полостей пастой позволяет запрессовать заготовку с функциональными слоями на обычном технологическом оборудовании.

Введение операции подбора проходного сечения насадка, за счет смены плоских фильер позволяет осуществить калибровку фторопластовой ленты непосредственно в процессе экструзии.

Описываемый способ обеспечивает получение однородного по базовому составу материала (фторопласта), содержащего, в то же время, функциональные слои, т. е. наполнитель в составе базового состава, чего нет в ленточных изделиях, реализуемых известными способами изготовления.

Введение разделительных труб различного диаметра обеспечивает формирование таблетки заготовки с любым соотношением функциональных слоев.

Введение составного насадка в виде корпуса, фланца и сменных плоских фильер обеспечивает быструю перенастройку экструдера на ленту другой толщины, а также калиброку ленты при выпуске листового изделия с жестким допуском на толщину.

Введение разных углов раскрытия конусов в корпусе и фильерах составного насадка обеспечивает сокращение его длины и, соответственно, массы, что важно при демонтаже насадка с экструдера для калибровки ленты или при переходе на новую толщину ленты.

На фиг. 1 изображена технологическая последовательность реализации способа; на фиг. 2-5 таблетировочный пресс на различных стадиях изготовления таблетки; на фиг. 6 экструдер; на фиг. 7 вид А на фиг. 6.

Устройство для получения таблетки при изготовлении фторопластовой ленты (таблетировочный пресс, фиг. 2-5) содержит гильзу 1, с размещенным внутри верхним плунжером 2 со съемной крышкой и нижним плунжером 3, связанным со штоком 4 силового цилиндра. Кроме того, гильза 1 содержит коническое упорное 5 и фиксирующее 6 кольца, в которых устанавливается разделительная труба 7, снабженная пробкой заглушкой 8. Устройство снабжено набором разделительных труб 7 различного диаметра с фиксирующими кольцами 6 и пробками заглушками 8.

Устройство для изготовления фторопластовой ленты (экструдер, на фиг. 3) содержит цилиндр 9, внутри которого закреплен с помощью накидной гайки 10 составной насадок 11, включающий корпус 12 и фланец 13, соединенные между собой винтами 14 и фиксирующие сменную составную плоскую фильеру 15 с проходным сечением (б х в). Экструдер содержит также средство для выдавливания материала в виде размещенного в цилиндре поршня (на черт. не показан), фильера 15 выполнена из двух половин, формирующих калибрующую щель. Корпус 12 и фильера 15 со стороны, обращенной к внутренней полости цилиндра, выполнены с конической поверхностью, имеющей разные углы при вершине. При этом коническая поверхность корпуса 12 имеет угол при вершине 60^o, а коническая поверхность фильеры 15 имеет угол при вершине 40^o. Таким образом, предварительная формовка смеси осуществляется в конической части корпуса и фильеры, которая двухкаскадная, т.е. образуется из поверхностей с углами Ψ₁=60° и Ψ₂= 40°. При этом в случае устройства с большим углом раскрытия Ψ₁=60° насадок имеет малые габаритные размеры, но для проталкивания экструдата требуется огромные усилия. С другой стороны, малый угол раскрытия диффузора Ψ=0-20° желателен для формования ленты, но при этом длинновые габариты насадка становятся неприемлемы. Кроме того, в этом случае появляется значительный отход экструдата, который остается в "мертвой зоне" экструдера, т.е. в пространстве между поршнем и насадком.

В данном случае угол принят равным Ψ₂=40° так как пробное прессование фторопластовой ленты показало, что в этом случае давление развиваемое в цилиндре экструдера находится в рамках допустимого по прочности оборудования.

Другой проблемой, которая возникает при выборе угла раскрытия диффузора, это жесткость насадка. Жесткость насадка (разрезного) существенно влияет на разброс геометрических размеров ленты. Угол Ψ₂=40° позволяет обеспечить получение ленты с допуском (±0,01).

Выбор начального угла диффузора в Ψ₁=60° принят из условия сокращения "мертвой зоны" и допустимого усилия прессования.

Технологическая последовательность реализации описываемого способа (фиг. 1) включает следующие основные операции.

Операция 1 приготовление различных наборов гомогенной пасты из смеси порошков фторопласта, инертного наполнителя и органической смазки в разных сочетаниях.

Операция 2 таблетирование, заключающееся в формировании таблеток - заготовок с полностью или частично разделенным слоями из неуплотненных предварительно приготовленных наборов гомогенной пасты, сопровождающееся введением в гильзу пресса разделительных перегородок, заполнением образованных полостей пастой соответствующего состава, удалением разделительных перегородок и уплотнением образованной многослойной композиции паст прессованием.

Операция 3 получение из таблетки заготовки ленты методом поршневой экструзии через плоскую щель (разъемную фильеру).

Операция 4 термообработка экструдата (сушка, спекание и закаливание).

Операция 5 контроль толщины ленты. В случае выхода толщины за допуск реализуется операция 6.

Операция 6 калибровка щели путем замера сменных плоских фильер, формирующих ленту на другие.

Особенностью рассмотренного технологического процесса является повторяемость оп. 3, 4 и 5 при реализации оп. 6. Однако, возможен вариант, где оп. 6 исключается. Это происходит в том случае, если реализация оп. 3 осуществляется с требуемой фильерой. Сменные фильеры позволяют, с одной стороны, обеспечить калибровку щели (с точностью до 0,01 мм), а с другой - легко перейти на новую продукцию, т.е. на ленту другой толщины.

Способ изготовления фторопластовой ленты реализуется при работе устройства.

В гильзу 1, зафиксированную в тисках, вводят штоком 4 силового цилиндра нижний плунжер 3 и устанавливают в нем упорное кольцо 5. Затем устанавливают разделительную трубу 7 с пробкой заглушкой 8 и с фиксирующим кольцом 6. Засыпают в кольцевую полость неуплотненную пасту базового состава "б" (т.е. без наполнителя). Затем снимают пробку заглушку 8 и засыпают во внутреннюю полость разделительной трубы 7 неуплотненную пасту с наполнителем (состав "а"). После заполнения разделительной трубы 7, последняя вытягивается вместе с фиксирующим кольцом 6, а на ее место устанавливается верхний плунжер 2 с крышкой, которая фиксируется болтами на гильзе 1. Затем подачей нижнего плунжера 3 осуществляется прессование двухслойной пасты. Образованный после прессования брикет вытягивается из гильзы 1, снимается упорное кольцо 5 и устанавливается в цилиндре 9 экструзионного пресса.

Под действием усилия поршня экструдера происходит выдавливание брикета через щель плоской фильеры 15. Для улучшения процесса формообразования брикета экструдата в ленту "входное устройство" составного насадка 11 выполнено в виду двух элементов с разными углами в 40^o и 60^o, и состоит из корпуса 12 и фильеры 15. Для перехода на изделие с другой толщиной, вначале необходимо свинтить гайку 10, а затем снять составной насадок 11, содержащий фланец 13 и корпус 12. Снятый с экструдера составной насадок 11 закрепляется в тисках и разбирается путем выворачивания винтов 14, а затем устанавливается новая составная плоская фильера 15 или осуществляется замена одного из плоских элементов в составе ее.

Пример. Изготовление трехслойной фторопластовой ленты толщиной 0,88± 0,03 мм, шириной 14 мм с толщиной внешних слоев 0,04 мм и внутреннего 0,8 мм. Способ реализуется в последовательности, изображенной на фиг. 1 с формированием таблетки заготовки предложенным способом.

Операция 1 (приготовление пасты).

Для формирования внутреннего слоя таблетки заготовки применяют пасту следующего состава: порошок фторопласта 4Д марки Э ГОСТ 14906-77. 100 мас.ч. дисульфит молибдена ДМ-2 (ТУ-48-19 133-8) 5 мас.ч. порошок бронзы (ТУ-Д 26-502М) 9 мас.ч. и органическая смазка изооктан по ГОСТ 5394-70 18 мас.ч. Для формирования внешнего слоя таблетки заготовки применяют пасту следующего состава: порошок фторопласта 4Д марки Э по ГОСТ 14906-77 100 мас.ч. и органическая смазка изооктан по ГОСТ 5394-70 18 мас.ч.

Операция 2.

Оборудование таблетировочный пресс С-1387. В гильзу пресса диаметром Ф 112 мм устанавливают тонкостенную металлическую разделительную трубку (Ф 95 мм) и фиксируют кольцами. Внутреннюю полость трубы заполняют пастой состава "а". Внешнюю полость трубы заполняют пастой состава "б". Затем втаскивают разделительную трубу, после чего производят уплотнение образованных слоев путем сжатия нижним плунжером. Давление прессования 24 кг/см².

Операция 3 (экструдирование).

Оборудование экструзионный пресс УАСС-1. Полученную после операции 2 таблетку заготовку помещают в экструзионный пресс и подвергают экструзии под давлением 150 кг/см² через фильеру с щелью 0,88 мм^0,01.

Операция 4 (термообработка).

Полученный после операции ленточный экструдат подвергают сушке при 30^oC90^oС, спеканию 380^oC410^oС и последующей закалке с нагревом до 345^oC375^oС и охлаждению в водяной ванне.

Операция 5 (контроль).

Полученную ленту замеряют микрометром с индикатором. В случае выхода толщины ленты за допуск, например 0,92 мм, вводится операция 6.

Операция 6 (калибровка).

Заменяют фильеру на другие с щелью 0,83-0,01 мм и повторяют оп. 3, 4, 5.

Изготовленные по вышеизложенной технологии калибровочные многослойные фторопластовые ленты используются в качестве прокладок, уплотнительных колец, хомутов, которые затем подвергаются лабораторно-стендовым испытаниям.

В результате испытаний установлено, что эксплуатационная долговечность ленты, изготовленной по описываемому способу, превышает долговечность аналогичных лент, изготовленных по известному способу.

Формула изобретения

1. Способ изготовления фторопластовой ленты, согласно которому осуществляют приготовление гомогенной пасты из смеси порошков фторопласта с наполнителем или без него и органической смазки, засыпку пасты в гильзу пресса, получение из пасты таблетки путем прессования и поршневую экструзию ленты через насадок с последующей термообработкой, отличающийся тем, что прессование таблетки осуществляют из неуплотненной пасты, которую предварительно формируют в виде различных по диаметру слоев с различным содержанием и составом наполнителя для получения таблетки с полностью или частично разделенными в диаметральном направлении слоями, а экструзию ленты осуществляют через сменный насадок экструдера, имеющий калибрующую щель.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование слоев с различным содержанием и составом наполнителя осуществляют путем введения перед засыпкой пасты в гильзу пресса разделительных труб различного диаметра с последующим удалением их после заполнения всех отсеков гильзы неуплотненной пастой различного состава.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что после термообработки ленты осуществляют калибровку ее по толщине путем подбора фильер в насадке экструдера.

4. Устройство для получения таблетки при изготовлении фторопластовой ленты, содержащее гильзу, в которой размещены верхний плунжер с верхней съемной крышкой и нижний плунжер, связанный со штоком силового цилиндра, отличающееся тем, что устройство снабжено набором разделительных труб различного диаметра с фиксирующими кольцами и пробками-заглушками и коническим упорным кольцом, установленным на нижнем плунжере.

5. Устройство для экструзии фторопластовой ленты, содержащее цилиндр с размещенным в нем средством для выдавливания материала и насадок, включающий корпус, фланец и сменную фильеру, выполненную из двух половин, формирующих калибрующую щель, причем корпус и фильера со стороны, обращенной к внутренней полости цилиндра, выполнены с конической поверхностью, имеющей разные углы при вершине, отличающееся тем, что коническая поверхность корпуса имеет угол при вершине 60^o, а коническая поверхность фильеры 40^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7