[發(fā)明專利]一種純碳質(zhì)密封環(huán)的制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210107381.4
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102674841A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權）人: 成都市金宇碳制品有限公司
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C04B35/64;F16J15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種純碳質(zhì)密封環(huán)的制造方法。

背景技術

1.?????炭-石墨材料是一種新型材料，在密封系統(tǒng)中，作為陶瓷環(huán)，碳化硅環(huán)的對磨材料。由于它具有自潤滑、抗磨損、耐高溫，有足夠的機械強度，膨脹系數(shù)低，導熱率高等特點，是汽車內(nèi)燃機水泵循環(huán)系統(tǒng)最佳的密封材料。傳統(tǒng)的制造方法是：將細顆粒炭粉，經(jīng)配料、混合、軋輥、磨粉等工序制造成壓粉;然后在大噸位機械壓機上，壓制成方坯或圓坯,放入爐子中高溫燒結;燒結后的毛坯再進行一系列機械加工。由于壓粉粉料的自身比重低、粒度細（-325目）、，石墨粉屬于非金屬材料所以流動性差，粉料裝入型腔中時，壓粉太輕不會像陶瓷粉，碳化硅粉或者金屬粉一樣，自動落實填滿，所以型腔內(nèi)部經(jīng)常會有孔隙，導致產(chǎn)品壓制以后，同等壓力的情況下，壓成的炭環(huán)，中間有空隙的部分密度就會比裝實部分的密度低，導致整個產(chǎn)品的密度和硬度不均勻，同時在制造過程中，要用煤瀝青作粘結劑，煤瀝青在熱處理過程中，需進行一系列的化學反應，使煤瀝青中的碳轉換成固定碳，產(chǎn)品在加熱處理過程中會產(chǎn)生收縮、彎曲、變形，各部尺寸變化較大且難于掌握，從而導致本領域未能使用陶瓷環(huán)，碳化硅環(huán)生產(chǎn)中使用的單個成型方法。

常規(guī)的燒結程序：炭材料在400°C以上時，會與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應，形成一氧化碳和二氧化碳氣體而耗損，為解決這一難點，常規(guī)的做法是使用大量的固體炭材料包裹產(chǎn)品，使空氣中的氧氣與產(chǎn)品外緣的碳發(fā)生氧化，不與產(chǎn)品自身直接接觸，進而達到抗氧化的目的。極易受擠壓變形，并且產(chǎn)品四周堆積的固定碳材料厚薄不均勻易導致產(chǎn)品受熱不均勻，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。從而導致傳統(tǒng)的制造方法存在以下缺點：

1.?????生產(chǎn)周期長：從投料開始到產(chǎn)成品出來，大約需要1.5—2個月。僅高溫燒結工序，從裝爐、升溫、保溫、冷卻、出爐等便需要30天。

2.?????生產(chǎn)效率低：傳統(tǒng)常規(guī)加工方法是將毛坯料加工成符合圖紙要求的成品密封環(huán)，按照現(xiàn)行加工定額，每班（8小時）產(chǎn)量為200個。

3.?????毛坯利用率低：將坯料加工成成品，毛坯利用率低，一般只有15%左右。

4.?????產(chǎn)品質(zhì)量不均勻：由于使用煤瀝青做粘結劑，瀝青中含有大量的揮發(fā)份、游離碳，在燒結升溫的過程中，瀝青在80°C時，開始軟化、揮發(fā),產(chǎn)品在揮發(fā)熔化變軟的狀況下，產(chǎn)生收縮、變形、開裂等情況；一塊大型毛坯要加工成若干密封環(huán)，由于一塊毛坯的內(nèi)外性能的差異，導致單個環(huán)的質(zhì)量存在差異。

5.?????污染環(huán)境大：在加工過程中，出現(xiàn)車屑炭粉，防止炭粉飛揚十分困難，致使炭粉濃度難于達標。

6.?????制造成本高：由于生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)方式落后，造成成本高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量不均勻，制作成本高等問題，本發(fā)明采用先將壓粉壓制成單個純碳質(zhì)密封環(huán)胚料即生料環(huán)（以下稱生料環(huán)），再燒結的方法，從而提高純碳質(zhì)密封環(huán)的生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。

?本發(fā)明技術方案為：一種純碳質(zhì)密封環(huán)的制造方法，包括以下步驟：

a．將碳石墨粉與其他輔料按比例配制加工成壓粉；

b．根據(jù)純碳質(zhì)密封環(huán)的形狀和結構，將壓粉壓制成純碳質(zhì)石墨環(huán)胚料即生料環(huán)；

c．對生料環(huán)進行燒結；

將壓粉壓制成生料環(huán)包括以下步驟：

a.?????根據(jù)產(chǎn)品圖紙，按壓粉壓制前后的壓縮比3:1，設計并制造相應模具；

b.?????將壓粉注入到模具型腔中，并將注入的壓粉夯實，使模具型腔內(nèi)的壓粉與模具型腔壁之間及壓粉中不存在孔隙，從而使模具型腔中的壓粉密度一致；

????c．利用壓機對模具型腔中的壓粉粉料上下擠壓，使壓粉粉料在壓制后密度達到1.50-1.70g/cm3；

d.?????形成圖紙所要求的形狀后，脫模取出壓制的胚料即生料環(huán)。

?????經(jīng)過分選，將生料環(huán)攜帶的石墨粉分離掉，等待燒結。

??按如下焙燒曲線對生料環(huán)進行燒結將取得更好的燒結效果：

a．預熱階段：?150分鐘，溫度勻速地從室溫升至300℃;

b．升溫階段：?550分鐘，溫度勻速地從300℃上升至900℃;?

c．高溫階段：燒結溫度保持在900℃至1400℃（優(yōu)選燒結溫度保持在900℃至1100℃），時間不低于100分鐘;

d．冷卻階段：冷卻時間150分鐘，使燒結爐內(nèi)的溫度勻速地從900℃以上的燒結高溫降到室溫。