一種非金屬閥芯及其成型工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非金屬閥芯及其成型工藝，屬于閥門密封技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)的閥門結(jié)構(gòu)中，能夠耐低溫到高溫的閥門以全金屬閥芯結(jié)構(gòu)為主，其耐介質(zhì)性能可根據(jù)金屬材料性質(zhì)加以選擇，但全金屬閥芯的密封比壓很大，在低壓下密封性能較差，如果閥門口徑較大，則密封性能更差，且由于金屬對金屬密封，容易磨損掉渣，對于運(yùn)載火箭而言就是多余物，會導(dǎo)致火箭發(fā)生故障。而以橡膠作為密封面的閥芯，會因低溫導(dǎo)致玻璃化不能使用；以聚四氟乙烯作為密封面的閥芯，其一與金屬之間只能冷粘再滾邊收口成型閥芯，可靠性較差，其二聚四氟乙烯具有較大的冷流性，長時間使用后導(dǎo)致密封性能下降。以工程塑料如聚酰亞胺等作為閥芯，則可能因純氧相容性問題無法使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題:為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種非金屬閥芯及其成型工藝，使其在液氧90K?氣氧500K范圍內(nèi)仍能保持良好密封效果，且能夠重復(fù)使用。
[0004]解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案:
[0005]一種非金屬閥芯，包括閥頭和具有導(dǎo)向功能的閥桿，閥頭和閥桿為一體鋁材料結(jié)構(gòu)的金屬骨架，閥頭底面中部位置設(shè)置有燕尾槽，槽夾角為20-25度，槽開口的寬度為4-5_，深度為2-3_，其內(nèi)設(shè)有經(jīng)熔融后的塑料聚全氟乙丙烯。
[0006]一種非金屬閥芯成型工藝，具體步驟為:
[0007](I)將權(quán)利要求1所述的金屬骨架用汽油、無水乙醇清洗，去除表面雜質(zhì)；
[0008](2)吹砂:用20-24目石英砂或棕剛玉砂對閥頭底面及燕尾槽進(jìn)行吹砂，壓縮空氣氣流壓力為0.4?0.7MPa，并對吹砂后金屬表面的毛刺進(jìn)行打磨；
[0009](3)清洗吹砂面:用汽油或酒精清洗金屬骨架2-3遍，65-75°C干燥30min，冷卻后保存在干燥器中；
[0010](4)配助粘接液:三氧化鉻2g，蒸餾水10ml，磷酸2.6g，聚全氟乙丙烯分散液34g，混合均勻待用；
[0011](5)涂助粘接液:助粘接液均勻涂在吹砂面上，涂I?2遍，干燥后將金屬骨架保存在干燥器中；
[0012](6)熱壓:將置于干燥器中的金屬骨架置于成型模具中，在燕尾槽內(nèi)及閥頭底面添加塑料聚全氟乙丙烯約2.5?3.5g ;將裝好塑料的模具置于熱壓機(jī)中，升溫到300±10°C，加壓力3?6MPa，到溫度后恒溫lOmin，塑料高溫熔融，與金屬骨架粘接；
[0013](7)冷壓:將成型模具從熱壓機(jī)中取出至冷壓機(jī)，加壓力4_6MPa，待模具冷卻到室溫取出得到閥芯毛坯，將閥芯毛坯加工成閥芯的預(yù)制品，對預(yù)制品進(jìn)行表面處理，表面處理后的預(yù)制品再經(jīng)寶石刀車去多余塑料，使塑料表面粗糙度達(dá)到0.6以上，得到閥芯成品。
[0014]所述成型模具由上模和下模組成，上模為柱狀，截面為工字形，中間設(shè)有便于閥穿過的通孔；下模為圓柱狀，中間開有圓柱狀槽，底部設(shè)有便于取出金屬骨架的孔，側(cè)面設(shè)有測溫孔。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016](I)本發(fā)明的塑料與金屬骨架之間采用熱壓成型工藝，保證了塑料與金屬的粘接性能，粘接強(qiáng)度達(dá)到17MPa以上，500K下粘接強(qiáng)度大于3.5MPa，可靠性高；
[0017](2)本發(fā)明的閥芯在口徑80mm的氧箱閥門上應(yīng)用，在90K液氧、500K氣氧、溫域?yàn)?0?500K范圍內(nèi)保持較好密封性能。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明金屬骨架圖；
[0019]圖2為本發(fā)明閥芯毛坯圖；
[0020]圖3為本發(fā)明閥芯預(yù)制品圖；
[0021]圖4為本發(fā)明閥芯圖；
[0022]圖5為本發(fā)明成型模具示意圖；
[0023]圖6為本發(fā)明閥芯成型工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
:
[0024]如圖1所示，一種非金屬閥芯，包括閥頭和具有導(dǎo)向功能的閥桿，閥頭和閥桿為一體鋁材料結(jié)構(gòu)的金屬骨架，閥頭底面中部位置設(shè)置有燕尾槽，槽夾角為20-25度，槽開口的寬度為4-5_，深度為2-3_，其內(nèi)設(shè)有經(jīng)熔融后的塑料聚全氟乙丙烯。
[0025]如圖6所示，一種非金屬閥芯成型工藝，具體步驟為:
[0026](I)將權(quán)利要求1所述的金屬骨架用汽油、無水乙醇清洗，去除表面雜質(zhì)；
[0027](2)吹砂:用20-24目石英砂或棕剛玉砂對閥頭底面及燕尾槽進(jìn)行吹砂，壓縮空氣氣流壓力為0.4?0.7MPa，并對吹砂后金屬表面的毛刺進(jìn)行打磨；
[0028](3)清洗吹砂面:用汽油或酒精清洗金屬骨架2-3遍，65-75°C干燥30min，冷卻后保存在干燥器中；
[0029](4)配助粘接液:三氧化鉻2g，蒸餾水10ml，磷酸2.6g，聚全氟乙丙烯分散液34g，混合均勻待用；
[0030](5)涂助粘接液:助粘接液均勻涂在吹砂面上，涂I?2遍，干燥后將金屬骨架保存在干燥器中；
[0031](6)熱壓:將置于干燥器中的金屬骨架置于成型模具中，在燕尾槽內(nèi)及閥頭底面添加塑料聚全氟乙丙烯約2.5?3.5g ;將裝好塑料的模具置于熱壓機(jī)中，升溫到300±10°C，加壓力3?6MPa，到溫度后恒溫lOmin，塑料高溫熔融，與金屬骨架粘接；
[0032](7)冷壓:將成型模具從熱壓機(jī)中取出至冷壓機(jī)，加壓力4_6MPa，待模具冷卻到室溫取出得到閥芯毛坯，如圖2所示，將閥芯毛坯加工成閥芯的預(yù)制品如圖3所示，對預(yù)制品進(jìn)行表面處理，表面處理后的預(yù)制品再經(jīng)寶石刀車去多余塑料，使塑料表面粗糙度達(dá)到0.6以上，得到閥芯成品，如圖4所示。
[0033]如圖5所示，所述成型模具由上模和下模組成，上模為柱狀，截面為工字形，中間設(shè)有便于閥穿過的通孔；下模為圓柱狀，中間開有圓柱狀槽，底部設(shè)有便于取出金屬骨架的孔，側(cè)面設(shè)有測溫孔。
[0034]將試驗(yàn)閥門進(jìn)行密封性能測試:
[0035]在常溫0.08,0.39MPa 下，閥門漏率小于 5.0XKT4Pa.m3/s ;在 500K 氣氧下，0.08、0.39MPa 閥門漏率小于 5.0XKT4Pa.m3/s ;在 70K 液氧下 0.08MPa 漏率小于 0.15Pa.m3/s、0.39MPa漏率小于0.03Pa *m3/s ;經(jīng)過低溫1000次、常溫1000次動作后，常溫0.08,0.39MPa下，閥門漏率小于5.0X10 4Pa.m3/so
[0036]本發(fā)明未公開技術(shù)屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非金屬閥芯，其特征在于，包括閥頭和具有導(dǎo)向功能的閥桿，閥頭和閥桿為一體鋁材料結(jié)構(gòu)的金屬骨架，閥頭底面中部位置設(shè)置有燕尾槽，槽夾角為20-25度，槽開口的寬度為4-5_，深度為2-3_，其內(nèi)設(shè)有經(jīng)熔融后的塑料聚全氟乙丙烯。
2.一種非金屬閥芯成型工藝，其特征在于，具體步驟為: (1)將權(quán)利要求1所述的金屬骨架用汽油、無水乙醇清洗，去除表面雜質(zhì)； (2)吹砂:用20-24目石英砂或棕剛玉砂對閥頭底面及燕尾槽進(jìn)行吹砂，壓縮空氣氣流壓力為0.4?0.7MPa，并對吹砂后金屬表面的毛刺進(jìn)行打磨； (3)清洗吹砂面:用汽油或酒精清洗金屬骨架2-3遍，65-75°C干燥30min，冷卻后保存在干燥器中； (4)配助粘接液:三氧化鉻2g，蒸餾水10ml，磷酸2.6g，聚全氟乙丙烯分散液34g，混合均勻待用； (5)涂助粘接液:助粘接液均勻涂在吹砂面上，涂I?2遍，干燥后將金屬骨架保存在干燥器中； (6)熱壓:將置于干燥器中的金屬骨架置于成型模具中，在燕尾槽內(nèi)及閥頭底面添加塑料聚全氟乙丙烯約2.5?3.5g ;將裝好塑料的模具置于熱壓機(jī)中，升溫到300±10°C，加壓力3?6MPa，到溫度后恒溫lOmin，塑料高溫熔融，與金屬骨架粘接； (7)冷壓:將成型模具從熱壓機(jī)中取出至冷壓機(jī)，加壓力4-6MPa，待模具冷卻到室溫取出得到閥芯毛坯，將閥芯毛坯加工成閥芯的預(yù)制品，對預(yù)制品進(jìn)行表面處理，表面處理后的預(yù)制品再經(jīng)寶石刀車去多余塑料，使塑料表面粗糙度達(dá)到0.6以上，得到閥芯成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非金屬閥芯成型工藝，其特征在于，所述成型模具由上模和下模組成，上模為柱狀，截面為工字形，中間設(shè)有便于閥穿過的通孔；下模為圓柱狀，中間開有圓柱狀槽，底部設(shè)有便于取出金屬骨架的孔，側(cè)面設(shè)有測溫孔。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非金屬閥芯，包括閥頭和具有導(dǎo)向功能的閥桿，閥頭和閥桿為一體鋁材料結(jié)構(gòu)的金屬骨架，閥頭底面中部位置設(shè)置有燕尾槽，槽夾角為20-25度，槽開口的寬度為4-5mm，深度為2-3mm，其內(nèi)設(shè)有經(jīng)熔融后的塑料聚全氟乙丙烯。本發(fā)明的塑料與金屬骨架之間采用熱壓成型工藝，保證了塑料與金屬的粘接性能，粘接強(qiáng)度達(dá)到17MPa以上，500K下粘接強(qiáng)度大于3.5MPa，可靠性高。
【IPC分類】F16K51-00, B29C65-02
【公開號】CN104595576
【申請?zhí)枴緾N201510050686
【發(fā)明人】朱軍, 劉鳳英, 王幫武, 趙建設(shè), 伍芃
【申請人】航天材料及工藝研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月30日