一种纯碳质密封环的制造方法技术

一种纯碳质密封环的制造方法根据纯碳质密封环的形状和结构，先将压粉压制成单个的纯碳质石墨密封环的胚料即生料环，再按照烧结曲线进行烧结，同时将生料环置于密封的碳石墨盒中烧结，从而提高纯碳质密封环的生产效率，缩短生产周期，提高产品质量的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种纯碳质密封环的制造方法。
技术介绍
I.炭-石墨材料是ー种新型材料，在密封系统中，作为陶瓷环，碳化硅环的对磨材料。由于它具有自润滑、抗磨损、耐高温，有足够的机械强度，膨胀系数低，导热率高等特点，是汽车内燃机水泵循环系统最佳的密封材料。传统的制造方法是将细颗粒炭粉，经配料、混合、轧辊、磨粉等エ序制造成压粉；然后在大吨位机械压机上，压制成方坯或圆坯，放入炉子中高温烧结；烧结后的毛坯再进行一系列机械加工。由于压粉粉料的自身比重低、粒度细(-325目)、，石墨粉属于非金属材料所以流动性差，粉料装入型腔中时，压粉太轻不会像陶瓷粉，碳化硅粉或者金属粉一祥，自动落实填满，所以型腔内部经常会有孔隙，导致产品压制以后，同等压カ的情况下，压成的炭环，中间有空隙的部分密度就会比装实部分的密度低，导致整个产品的密度和硬度不均匀，同时在制造过程中，要用煤浙青作粘结剂，煤浙青在热处理过程中，需进行一系列的化学反应，使煤浙青中的碳转换成固定碳，产品在加热处理过程中会产生收缩、弯曲、变形，各部尺寸变化较大且难于掌握，从而导致本领域未能使用陶瓷环，碳化硅环生产中使用的单个成型方法。常规的烧结程序炭材料在400° C以上时，会与空气中的氧气发生氧化反应，形成一氧化碳和ニ氧化碳气体而耗损，为解决这ー难点，常规的做法是使用大量的固体炭材料包裹产品，使空气中的氧气与产品外缘的碳发生氧化，不与产品自身直接接触，进而达到抗氧化的目的。极易受挤压变形，并且产品四周堆积的固定碳材料厚薄不均匀易导致产品受热不均匀，直接影响产品质量。从而导致传统的制造方法存在以下缺点 I.生产周期长从投料开始到产成品出来，大约需要1.5 — 2个月。仅高温烧结エ序，从装炉、升温、保温、冷却、出炉等便需要30天。2.生产效率低传统常规加工方法是将毛坯料加工成符合图纸要求的成品密封环，按照现行加工定額，每班(8小吋)产量为200个。3.毛坯利用率低将坯料加工成成品，毛坯利用率低，一般只有15%左右。4.产品质量不均匀由于使用煤浙青做粘结剂，浙青中含有大量的挥发份、游离碳，在烧结升温的过程中，浙青在80° C吋，开始软化、挥发，产品在挥发熔化变软的状况下，产生收缩、变形、开裂等情况；ー块大型毛坯要加工成若干密封环，由于ー块毛坯的内外性能的差异，导致单个环的质量存在差异。5.污染环境大在加工过程中，出现车屑炭粉，防止炭粉飞扬十分困难，致使炭粉浓度难于达标。6.制造成本高由于生产周期长，生产方式落后，造成成本高。
技术实现思路
为了克服上述生产周期长，生产效率低，产品质量不均匀，制作成本高等问题，本、专利技术采用先将压粉压制成单个纯碳质密封环胚料即生料环(以下称生料环)，再烧结的方法，从而提高纯碳质密封环的生产效率，缩短生产周期，提高产品稳定性。本专利技术技术方案为ー种纯碳质密封环的制造方法，包括以下步骤 a.将碳石墨粉与其他辅料按比 例配制加工成压粉； b.根据纯碳质密封环的形状和结构，将压粉压制成纯碳质石墨环胚料即生料环； c.对生料环进行烧结； 将压粉压制成生料环包括以下步骤 a.根据产品图纸，按压粉压制前后的压缩比3:1，设计并制造相应模具； b.将压粉注入到模具型腔中，并将注入的压粉夯实，使模具型腔内的压粉与模具型腔壁之间及压粉中不存在孔隙，从而使模具型腔中的压粉密度一致； c.利用压机对模具型腔中的压粉粉料上下挤压，使压粉粉料在压制后密度达到I. 50-1. 70g/cm3 ； d.形成图纸所要求的形状后，脱模取出压制的胚料即生料环。经过分选，将生料环携带的石墨粉分离掉，等待烧结。按如下焙烧曲线对生料环进行烧结将取得更好的烧结效果 a.预热阶段150分钟，温度匀速地从室温升至300°C; b.升温阶段550分钟，温度匀速地从300°C上升至900°C; c.高温阶段烧结温度保持在900°C至1400°C(优选烧结温度保持在900°C至1100°C)，时间不低于100分钟； d.冷却阶段冷却时间150分钟，使烧结炉内的温度匀速地从900°C以上的烧结高温降到室温。在烧结前，先将单个生料环装入作为烧结保护容器的密闭的碳石墨盒中，使每个生料环在整个烧结过程中分别处于碳石墨盒空间中，将每ー只纯碳质密封环分隔开来不相互挤压、粘连，一方面保证生料环受热温度均匀，收缩自如，浙青炭化后不开裂，不弯曲变形；另ー方面，如遇氧气倒灌进炉体时，首先与盛装生料环的碳石墨盒发生氧化反应，进而阻止氧气与碳石墨盒中的生料环或纯碳质密封环发生氧化反应。盛装纯碳质密封环的碳石墨盒进入炉膛后，先后经过预热，升温，高温和冷却，然后出炉。出炉时经过冷却温度降至室温，不需任何防护手套，即可端出成品。在此烧结炉中可以不使用传统的固体炭材料进行隔氧保护，而选择氨分解出惰性氮气和还原性气体氢气做为保护。氮气属于惰性气体，同氧气不发生反应,而氢气在空气中可燃范围(20°C,101. 325kPa) :4. O 74. 5%，在空气中最低燃点(101. 325kPa) 5700C0 氨分解的通气ロ在高温区，800°以上，因此通入的氢气在炉体中燃烧，由推进碳石墨盒带入的空气。产生的水蒸气从炉膛上方排出炉体。有益效果由于本专利技术，采取了上述压制成型，实现了快速、连续化制造纯碳质石墨密封环，克服了传统生产方法的缺陷。具体数据如下 O大幅度缩短生产周期 由过去的I. 5—2个月，缩短为大约14小时 2)大幅度提闻了生广效率 由过去生产定额为200个，提高到每分钟压制22个，提高了 50多倍。3)大幅度提高了材料的利用率 由过去毛坯加工利用率15%左右，提高到了 100%，实现了无屑加工。4)大幅度提高了产品质量的均匀性 单个环的性能不均匀性，由过去的20-30%，提高到了 5%以下。5)生产环境得到了改善 由于产品实现了无屑加工，消除了炭粉尘排放。6)制造成本大幅度降低采用本专利技术生产的产品制造成本只有传统生产方法的1/2—2/3. ニ.具体实施例方式 I.将碳石墨粉与其他辅料按比例配制加工成压粉的配方比例(重量百分比) 配方一浙青焦粉5%-15% ;稳晶石墨粉10%-30% ;天然气硬质炭黑5%-15%;煤浙青(占干粉比例)20%-40% ;硫磺粉(占干粉比例)20%-40%。配方ニ浙青焦粉10%;稳晶石墨粉20%;天然气硬质炭黑10%;煤浙青(占干粉比例)30% ;硫磺粉(占干粉比例)30%。2.设计并选择专用压机 专用压机的具体技术条件如下 O具有装料、顶出、推出的自动程序； 2)压机的总吨位10-100吨； 3)毎分钟压制数量7-30个； 4)产品的单位压力50-250Mpa 5)产品的压制密度1.50-1. 70g/cm3 6)设计并制造专用模具。保证产品的尺寸，外形达到成品的图纸要求。3.带保护性气氛的连续烧结炉 具体技术条件是 O炉体总长度为10-50米； 2)用氨分解作保护性气氛； 3)连续炉的总功率为50-300KW； 4)连续炉具有预热带、加温带、高温带和冷却带； 5)最高使用温度为900—1700C。； 6)每隔1-3米有ー个测温点，并自动控制。4.夯实的方法往复滚筒压实的给料方法，即将粉料推入型腔后，经过往复滚筒运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种纯碳质密封环的制造方法，包括以下步骤 a.将碳石墨粉与其他辅料按比例配制加工成压粉； b.根据纯碳质密封环的形状和结构，将压粉压制成纯碳质石墨环胚料即生料环； c.对生料环进行烧结。2.根据权利要求I所述的ー种纯碳质密封环的制造方法，其特征在于所述将压粉压制成生料环包括以下步骤 a.根据产品图纸，按压粉压制前后的压缩比3:1，设计并制造相应模具； b.将压粉注入到模具型腔中，并将注入的压粉夯实，使模具型腔内的压粉与模具型腔壁之间及压粉中不存在孔隙，从而使模具型腔中的压粉密度一致； c.利用压机对模具型腔中的压粉粉料上下挤压，使压粉粉料在压制后密度达到I. 50-1. 70g/cm3 ； d.形成图纸所要求的形状后，脱模取出压制的胚料即生料环。3.根据权利要求2所述的ー种纯碳质密封环的制造方法，其特征在于所述对生料环进行烧结按如下焙烧曲线对生料环进行烧结 a.预热阶段150分钟，温度匀速地从室温升至300°C; b.升温阶段550分钟，温度匀速地从300°C上升至900°C; c.高温阶段烧结温度保持在900°C至1400°C，时间不低于100分钟； d.冷却阶段冷却时间150分钟，使烧结炉内的温度匀速地从900°C以上的烧结高温降到室温。4.根据权利要求3所述的ー种纯碳质密封环的制造方法，其特征在于所述高温阶段烧结...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：成都市金宇碳制品有限公司，
类型：发明
国别省市：