用于切割复合材料的方法和装置及复合材料制的密封装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及密封装置、用于制成密封装置的方法及用于制成密封装置的设备，其中，密封装置包括刚性基板，该刚性基板具有两个大致平行的主表面(106、108)，其中，所述主表面由切割面(110)分开。该切割面(110)包括高度为p1的第一光滑部(119)和高度为p2的第二光滑部(121)，其中所述第一光滑部和所述第二光滑部由高度为b的粗糙断裂部(123)分开。
【专利说明】用于切割复合材料的方法和装置及复合材料制的密封装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合材料制的密封装置、适用于这种密封装置的复合材料以及用上述复合材料制成密封装置的方法和设备。
【背景技术】
[0002]在许多应用中使用诸如密封圈和密封带等的密封装置以在配合面之间提供气密密封和液密密封。在诸如盖和开口的配合面之间的密封等的应用中，配合面中的至少一个通常设置有定位槽、肩部或平坦区域以用于接收弹性密封材料环或弹性密封材料圈或弹性密封材料带形式的密封装置。在单个定位槽或肩部的特定情况下，密封装置的尺寸被设定成:使得在配合面接触之前该密封装置可以延伸超过定位槽的边，并且在两个配合面准确定位且接触之后该密封装置与两个配合面接触并施加抵靠该两个配合面的密封力。由于弹性密封装置只能改变形状而在体积上通常不能发生大量改变，所以密封装置的尺寸与该密封装置将要使用到的定位槽的尺寸必须配合仔细，显而易见，密封装置的体积必须比该密封装置将要使用到的定位槽的容积小。在对向配合面中的每一个均设置一个槽的两个定位槽的情况下，密封装置的总高度通常比两个定位槽的组合深度大。目前的密封装置通常由弹性材料制成，以起弹性且最好柔软(即，它们由具有低杨氏模量的材料制成)的密封件(seal)的作用。因为密封装置的刚性比较像煮熟的意面而使得该密封装置容易下垂变形，所以难以使高弹性的较大密封装置和槽的配合自动化。这意味着，该密封装置和槽通常需要手动配合。
[0003]在处理或运输部件时，可以容易地将弹性密封装置(特别是当该装置的周长小于约30cm时)配合且保持在仅具有凹形弯曲的槽(例如环形槽)中，但是在包括凸形弯曲的形状更为复杂的槽中，由于该密封装置具有弹性使其可能采用不期望的方向(例如该密封装置容易与弯曲的内半径接触而可能不是位于槽的中间)和/或不均匀伸展(因此，例如，在弯曲区域中变得不理想的薄)或者甚至从槽中脱落，所以难以将密封装置准确定位且保持在槽中。为了克服这些问题，如图1a)和图1b)所示，密封装置I可以设置有等间隔的横向突出部3，该横向突出部3可以捕获形成于部件11的配合面9中的槽7的壁5，由此可以在适当的位置保持该装置。这种突出部增加了密封装置的成本，由于这种突出部对密封装置的刚性增加不大，因而不能解决如何将弹性密封装置容易地且可靠地配合到槽中的问题。
[0004]为了克服上述问题，已知提供如下的垫片式密封件，该密封件由例如金属或复合材料的薄刚性片材形式的基板制成，该密封件在一个或多个面上设置有例如橡胶的弹性材料。通常在两背向面上设置弹性材料。从EP690252中可知将这种垫片用作内燃机的气缸盖密封件的示例。根据该专利，垫片可以通过从复合材料片中切割期望的形状来形成，该复合材料片包括在两弹性体层之间定位的增强电镀金属片。在两转动刀片之间发生切割。当使用该方法切割金属片时产生的问题是，受到刀片转速的限制，这是一个缓慢的过程，这意味着最终塾片的成本很闻。
[0005]GB1272523涉及用于生产包括金属原材层(stock layer)的刚性垫片或密封圈的方法，该金属原材层具有一个或两个垫片原材层。金属原材层通常是金属平板，该金属平板具有由该板的厚度分开的平行的两个主表面。垫片原材层材料包括橡胶片，该橡胶片具有由该橡胶的厚度分开的两个主表面。该专利描述了用于制造垫片的两个基本方法。第一个方法是，通过使金属板和橡胶片的主表面接触而使金属和垫片材料接合在一起，并且模切作为整体的金属和垫片材料。在模切中，待被裁切的部件载置在冲头和模具之间。通过冲头和模具的边缘经过彼此实现部件的期望的形状。通常，模具的开口比冲头大以允许冲头顺利进入模具中。第二个方法是，分别模切金属和垫片材料，然后将它们接合在一起。第一个方法的问题是，不可能精确地控制最终垫片的宽度或直径。这是因为模切会由于对材料进行的切割而导致表面破损并且容易使复合材料弯曲(bow)或翘曲(warp)，S卩，垫片的主表面不再是平直的平行面。这可以从图2至图4中看出，图2-4示出现有技术中已知的简单模切。图2a)示意性示出了冲头21和模具23，冲头21和模具23用于切过复合材料25的片(即母体原料22)以形成部分24。复合材料25由为刚性片材的基板27制成，该基板27在两主面分别包覆有弹性材料的上片29和下片31。冲头21具有切割边缘33，该切割边缘33可以如箭头所示地上下移动。模具23具有切割边缘35，该切割边缘35从冲头切割边缘33跟随的路径移位了距离d。该距离d是切割间隙。通过将冲头21移动到如虚线所示的位置来实现复合材料25的切割。在该位置，冲头切割边缘33与模具切割边缘35间隔距离d并与模具切割边缘35平行地穿过复合材料25，由此将部分24与母体原料22分开。
[0006]图2b)示意性示出了经过复合材料的被这种冲头和模具切割的部分24的典型截面图。弹性材料的上层29的切割边缘30具有凸截面，该凸截面是在断裂之前一些弹性材料被冲头的包围冲头切割边缘的平坦面拉伸和拖拉产生的。下层的切割边缘32具有凹截面。由于刚性材料的基板27在穿透和断裂之前塑性变形，所以该刚性材料的基板27的切割边缘向下弯曲。从图2b)所示的放大图中可以看出，刚性基板27的切割边缘38包括:高度为“r”的边缘翻转部的上区域37，在该上区域37发生塑性变形；高度为“P”的擦亮平滑或光滑中间部39，在擦亮平滑或光滑中间部39发生穿透；高度为“f”的粗糙下部41，该粗糙下部41产生于材料断裂，并且还可能具有高度为“e”的毛刺边缘43。
[0007]图3a)示意性示出了冲头21 ’和模具23 ’，冲头21 ’和模具23 ’用于将复合材料25的片切成条。冲头21具有两个切割边缘33 ’、34 ’，该两个切割边缘33 ’、34 ’可以如箭头所示地一起上下移动。模具23具有切割周边35 '，该切割周边35'从两切割边缘33'、34'跟随的路径移位切割间隙距离d。通过将冲头移动到虚线所示的位置来实现复合材料25的切割。在该位置，冲头切割边缘33 ' ,34 /与模具切割边缘35'间隔距离d并且与该模具切割边缘35丨平行地穿过复合材料25。
[0008]图3b)示意性示出了穿过通过这种冲头和模具切割的复合材料的片的典型截面图。最终板36'不是平的而是圆拱形。弹性材料的上层29的切割边缘30 '具有凸截面，该凸截面是在断裂之前一些弹性材料被冲头切割边缘拉伸和拖拉产生的，在穿透和断裂之前，由于刚性材料的基板27塑性变形，所以该刚性材料的基板27的切割边缘38向下弯曲，并且由于下层31的切割边缘32丨被下降的切割边缘撕破，所以下层31的切割边缘32丨具有凹截面。基板的切割边缘38' ,40 /均包括:翻转部的上区域，在该上区域发生塑性变形；擦亮平滑或光滑中间部，在擦亮平滑或光滑中间部发生穿透；粗糙下部，当材料断裂时产生粗糙下部并且该粗糙下部还可能具有毛刺边缘。
[0009]图4a)示意性示出了冲头21 "和模具23 "，冲头21 "和模具23 "用于切割复合材料25的片以形成诸如垫圈等的圆形片。冲头21 "具有外径切割边缘33 "和内径切割边缘34 "，该外径切割边缘33 "和该内径切割边缘34 "可以如箭头所示地一起上下移动。模具23具有外切割边缘35a "和内切割边缘35b "，该外切割边缘35a "和该内切割边缘35b "分别从冲头切割边缘33 "、34 "跟随的路径移位了切割间隙距离d。通过将冲头移动到如虚线所示的位置来实现复合材料25的切割。在该位置，冲头切割边缘33
34 "与模具切割边缘35a "和35b "间隔距离d并平行于该模具切割边缘35a "和35b "地穿过复合材料25。
[0010]图4b)示意性示出了穿过通过这种冲头和模具切割的复合材料的片的典型截面图。最终垫圈36 "不是平的而是圆拱形。弹性材料的上层29的切割边缘30 "具有凸截面，该凸截面是在断裂之前一些弹性材料被冲头的割边缘拉伸和拖拉产生的，在穿透和断裂之前，由于刚性材料的基板27塑性变形，所以该刚性材料的基板27向下弯曲，并且由于弹性材料的下层31的切割边缘32 "被下降的切割边缘撕破，所以切割边缘32 "具有凹截面。基板的切割边缘38 "、40 "均包括:边缘翻转部的上区域，在该上区域发生塑性变形；擦亮平滑中间部，在擦亮平滑中间部发生穿透；粗糙下部，材料在该粗糙下部发生断裂并且该粗糙下部还可能具有毛刺边缘。
[0011]对于制造公差不断变小的现代制造工业，借助于模具冲剪以整体方式形成的弓形垫片是不能接受的。由于单独地切割各部件，并将其组装成一个整体，所以GB1272523中描述的第二方法是昂贵的。这需要费时且昂贵的对齐和粘合步骤。此外，与柔性密封装置相t匕，由于垫片的周边包围了较大区域，所以这种刚性垫片和密封装置的储存和运输是更昂贵的。
【发明内容】
[0012]在本发明的一实施方式中，提供了一种如下的提供密封装置的方法，该方法包括冲切刚性板的步骤，该刚性板在其主表面中的一个或两个上设置有弹性覆层，其中使用两对向冲头进行冲剪，该两对向冲头具有大致彼此对准的切割边缘，并且该切割边缘都穿透刚性板，但不接触。
[0013]在本发明的另一实施方式中，提供了一种如下的提供密封装置的方法，该方法包括冲切刚性板的步骤，该刚性板在其主表面中的一个或两个上设置有弹性覆层，其中使用两对向冲头进行冲剪，该两对向冲头具有大致彼此对准的切割边缘，并且该切割边缘大致同时穿透刚性板，但不接触或重叠。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1a)示出了现有技术的弹性密封装置的示例的平面图，而图1b)示出了经过图1a)的线1-1的放大截面图。
[0015]图2示意性示出了经过现有技术的模切配置的截面图和经过最终产品的截面图，在该模切配置中使用单个切割面切割板材。
[0016]图3a)至图3b)示意性示出了经过现有技术的模切配置的截面图和经过最终产品的截面图，其中使用一对间隔开的切割面从板材中切下片材。
[0017]图4a)至图4b)示意性示出了经过现有技术的模切配置的截面图和经过最终产品的截面图，其中使用中央孔切模和周边切模从板材中切下环状材料。
[0018]图5a)至图51)示意性示出了在根据本发明的第一方法的步骤中的冲剪配置的截面图和经过最终产品的截面图，其中使用一对对向冲头从复合材料板中切下复合材料片。
[0019]图6a)示出了根据本发明的示例的弹性密封装置的平面图，图6b)示出了经过图6a)的线V1- VI的放大截面图，而图6c)不出了图6b)的截面图中的一部分放大图。
[0020]图7示意性示出了经过根据本发明的又一实施方式的一组冲头的截面图。
【具体实施方式】
[0021]图5a)至图51)示出了在根据本发明的用于从复合材料生产密封装置的方法的实施方式中的步骤。在根据本发明的方法中，使用两对向切割工具切割两侧包覆有弹性材料的刚性材料的基板制成的材料，从而能够以不使刚性材料基板翘曲并且同时实现基板材料的两直线切割边缘的方式切割该材料。在根据本发明的方法中，该对向切割工具的切割边缘的尺寸、形状、布置和移动被配置成使得该切割边缘:
[0022]基本上互为镜像；
[0023]被配置成彼此相对；以及
[0024]在切割操作期间，能够朝向彼此移动但不超过彼此。
[0025]这能够通过两切割工具朝向彼此移动或者，优选地通过一个切割工具被保持在固定位置而另一切割工具朝向该一个切割工具移动来实现。
[0026]优选地当切割边缘的顶端之间的间隙为0.2mm时、更优选地当该间隙为0.03mm时以及最优选地当该间隙为0.0lmm时，切割边缘朝向彼此的移动被停止。由于切割是从两侧以优选地各侧具有大致相等的穿透度发生，所以刚性材料保持平坦，其主表面在彼此平行的平坦面内。
[0027]图5a)示意性示出了在根据本发明的方法中使用的冲剪机51 (stampingmachine)。仅示出了说明本发明的总体工作的必要元件。冲剪机51包括:第一模座53，其支撑第一切割工具55 ;和第二模座57，其支撑第二切割工具59。第一模座53支撑引导柱61，该引导柱61与第二模座57内的引导套筒63协作以确保精确地控制模座朝向彼此的移动。在冲剪和冲压【技术领域】中技术人员公知类型的诸如螺杆、致动缸、凸轮等的致动部件65被连接到第二模座以便使第二模座朝向和远离第一模座移动。第二模座的移动由技术人员公知类型的机械、电气、电子等的控制部件67控制。第一切割工具55具有第一切割刀片69，在使用期间该第一切割刀片69面向第二切割工具59上的第一切割刀片71并与第二切割工具59上的第一切割刀片71对准。第一切割工具55上的第一切割刀片69的外周形状基本上是第二切割工具59上的第一切割刀片71的外周形状的镜像。第一切割工具55具有第二切割刀片73，该第二切割刀片73优选地配置成大致与第一切割刀片69平行。第一切割刀片和第二切割刀片之间的距离确定随后冲剪出的部件的宽度。在需要冲剪出的部件在其宽度上具有局部变化的情况下，例如，需要设置定位突出部(locating lugs)，那么切割刀片将不会在这些位置平行，但是优选地在各位置处大致平行。在使用期间第二切割刀片73面向第二切割工具59上的第二切割刀片75并与第二切割工具59上的第二切割刀片75对准。第一切割工具55上的第二切割刀片73的外周形状基本上是在第二切割工具59上的对向的第二切割刀片75的外周形状的镜像。这意味着，当第一切割工具和第二切割工具进行切割动作时，由第一切割工具在坯料的一侧切割的形状基本上与由第二切割工具在该坯料的相反侧切割的形状完全地成镜像并且对齐。
[0028]如图5a)中的虚线所示，将要被切割的密封材料77的坯料定位于第一切割工具55和第二切割工具59之间。在该示例中，密封材料77由在两主面上分别包覆有第一弹性片材29'和第二弹性片材31'的刚性片材的基板27'制成。优选地，刚性材料的厚度为0.1mm至5mm,并且各弹性片材的厚度为0.1mm至10mm。刚性材料的杨氏模量为弹性材料的杨氏模量的至少10倍，优选地，为弹性材料的杨氏模量的至少100倍，最优选地，为弹性材料的杨氏模量的至少1000倍。片状的密封材料77可以通过将橡胶片或其他弹性材料片粘附到金属片或其他刚性材料片的一个或两个主表面来制成。例如，为了制造在金属片的每侧均具有弹性层的片状的密封材料，首先，对金属片进行化学预处理以除去任何污染物，从而准备用于接收粘合剂的表面。为了提供加强与主表面的粘合的粗糙表面，该主表面还可以进行机械预处理，例如，通过刷擦。然后，这些预处理的表面涂覆有粘合剂或粘接剂。然后，将弹性层施加到上述每个表面，使得金属和弹性层的接触面粘接在一起。弹性层可以通过使用多层压机(daylight press)、转子固化、压力成型、注射模塑、挤出、丝网印刷等被施加并粘接。弹性材料可以是硫化的、非硫化的乳胶产品或溶剂基产品。在刚性材料不是金属的情况下，化学的和/或机械的预处理应该适用于刚性材料的属性及将要与该刚性材料粘接的材料的属性。
[0029]在切割循环期间，在返回到开始位置之前，由致动部件将第二模座57和第二切割工具59从实线所示的开始位置S移动到虚线所示的切割位置C。在切割位置C中，第一切割刀片69、71彼此对准且彼此接近但彼此不接触，并且第二切割刀片73、75彼此对准且彼此接近但彼此不接触。
[0030]图5b)至图5j)示意性示出了根据本发明的用于成形切割材料带的切割循环步骤中的切割工具的仅一部分和将被切割的材料的相关位置。在本发明的本实施方式中，将被切割的材料在刚性材料的两主面具有大致相等的弹性材料厚度，因为第二切割工具的截面轮廓基本上是第一切割工具的截面轮廓的镜像，所以为了简便，将仅详细描述第一切割工具。第一切割工具55和第二切割工具59均具有切割刀片接收面79、81，并且在使用期间该第一切割工具和该第二切割工具的切割刀片接收面面向彼此。各切割刀片69、71、73、75可以直接地形成在各自的切割刀片接收面79、81或者可以安装到各自的切割刀片接收面79、81。各切割刀片接收面均具有形成于切割刀片接收面的宽度为wl且深度为dl的释放槽83 (relief groove) 0优选地，释放槽的侧壁85、87彼此平行且与切割刀片接收面正交。释放槽防止了产生于片部件的压缩力的形成。各切割刀片具有如下的轮廓:该轮廓从尖端89延伸到宽幅基部91且具有大致与释放槽83的最近侧壁对齐的平坦内面93，并远离切割刀片接收面正交地延伸了距离L。各切割刀片的外表面95从尖端向外倾斜，并且该切割刀片的宽度为W，在该切割刀片的宽度为W处该切割刀片的基部91与切割刀片接收面79的平面相交。如图5c)所示，优选地，具有宽w2和最大深度d2的凹曲面99的材料接收槽97形成在与切割刀片的基部邻接的切割刀片接收面。优选地，材料接收槽的截面面积Ag比邻接切割刀片的截面面积Ab的50%大，更优选地，材料接收槽的截面面积Ag与邻接切割刀片的截面面积Ab相等，或者更优选地，材料接收槽的截面面积Ag比邻接切割刀片的截面面积Ab大，并且该材料接收槽的截面面积Ag用于接收切割期间由切割刀片临时移位的材料,尤其是弹性材料。
[0031]在弹性层的厚度不同的情况下(和在只有一层弹性层的情况下)，优选地，调整第一切割工具和第二切割工具的截面轮廓使得面向最厚的弹性材料层的切割工具具有如下的刀片:该刀片从切割刀片接收面延伸了距离L，并且该刀片的切割刀片接收面比另一切割工具的刀片的切割刀片接收面大。
[0032]图5a)至图5d)示意性示出了在冲头与复合材料接触之前的将要被切割的复合材料的状态。
[0033]图5e)至图5f)示意性示出了两个冲头开始穿透复合材料的弹性层以及如何由切割刀片的轮廓切割并移位这些弹性层29 ^ ,31 ;。在与切割边缘的平坦内面93接触的弹性材料中，该切割边缘的平坦内面93在冲头的移动方向上形成直线切口，相对地，首先，各切割刀片的曲面使与其接触的弹性材料横向地移位，随后使与其接触的弹性材料倾斜地移位。这种被移位的弹性材料在该弹性材料的露出表面上暂时形成脊部R。
[0034]图5g)和图5h)示意性示出了冲头穿透弹性材料直到冲头即将与刚性材料27丨接触。冲头的切割刀片接收面仍没有与在切割刀片的曲面侧的弹性材料接触，归因于被切割刀片的曲面移位的弹性材料的增加量，在切割刀片的曲面侧的弹性材料展现出明显突出的脊部R。
[0035]图5i)至图51)示意性示出了穿透冲剪冲程的尽头的冲头，在该尽头处对向冲头的切割刀片的尖端最靠近彼此。第一切割工具55的切割刀片接收面79已与第一弹性层31丨的露出表面接触，而第二切割工具59的切割刀片接收面81已与第二弹性层29丨的露出表面接触。切割刀片的尖端89间隔窄距k。优选地，将该距离k选择为使得在冲剪冲程中或在冲剪冲程之后进行的处理中刚性材料经过该距离k断裂。优选地，窄距k为小于0.2mm,更优选地，窄距k为小于0.03mm,最优选地，窄距k为0.01mm。切割边缘的每一个平坦内面93均在弹性材料中形成直线切口。各切口在冲头的移动方向上延伸并穿入刚性材料。优选地，在刚性材料的属性在整个深度上为相同的情况下，该切口从各侧以对称的相同深度穿入该刚性材料中，因为这使刚性材料将会变翘曲的风险最小化。相反，如图5j)所示，各切割刀片的曲面使与该曲面接触的弹性材料向一侧暂时移位。该移位的弹性材料在弹性材料的表面上形成临时脊部并被收纳于各冲头的材料接收槽中。
[0036]由于取代了两个钝面之间的剪切而由尖的锥形刀片执行刚性材料的切割，所以片部件(piece part)的刚性材料的与切割刀片接触的切割面和切割刀片的平坦面紧密配合，并且刚性材料的各切割面展现了由粗糙断裂部(rough breakout)分开的两平滑光滑部(smooth burnish)。如图5k)至图51)所示,断裂部的高度b与窄距k大约相等,在该窄距处材料是断裂的而非被切割的。
[0037]图6a)至图6c)示出了根据本发明的使用上述方法形成的冲剪的密封装置101。示出了位于具有壁部105的槽107中的密封装置101，槽107形成于部件111的配合面109。密封装置101包括刚性基板113，该刚性基板113具有由切割面110和11(^分开的上主表面106和下主表面108。优选地,切割面110和110 '由等于或大于1.0mm且等于或小于5mm的距离分开。更优选地，该切割面110和110 '由等于或大于1.1mm且等于或小于4mm的距离分开。最优选地，该切割面110和110丨由等于或大于1.2mm且等于或小于3mm的距离分开。弹性材料的上层115粘附到该刚性基板的上主表面106，并且弹性材料的下层117粘附到该刚性基板的下主表面108。与具有刚性材料层的传统的冲剪的密封装置由于冲剪过程对刚性材料施加不等的力而使原始的平面刚性材料从原始平面变形的情形不同，密封装置101的上主表面106和下主表面108彼此平行，即，上主表面106的平面和下主表面108的平面是平行的且平坦的。切割面110和11(Γ彼此平行，并且切割面110和11(^的平面与主表面106和108的平面垂直。由于不容易从被安装到的平面扭曲，使得密封装置易于安装，并且归因于没有翘曲而没有形状改变，这还允许密封装置的自动安装。可能适合于作为刚性基板使用的材料包括如下的材料，而不限于这些材料:包含铝和钢的金属、复合材料及聚合物材料。
[0038]可能的弹性材料包括如下材料，而不限于这些材料:
[0039]橡胶类聚合物、NBR/PVC共混物(丁腈橡胶/聚氯乙烯)、CR、氯丁橡胶、NBR/EPDM共混物(丁腈橡胶/三元乙丙橡胶)、NBR、丁腈橡胶、EPDM、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶、ACM、丙烯酸类橡胶、BIIR、溴丁基橡胶、BR、丁二烯橡胶、CIIR、氯丁基橡胶、CM、氯化聚乙烯橡胶、CSM、氯磺化聚乙烯橡胶、ECO、环氧氯丙烷橡胶、EPDM、三元乙丙橡胶、FPM、氟橡胶、HNBR、氯化丁腈橡胶、IIR、丁基橡胶、IR、异戍二烯橡胶、MFQ、氟娃橡胶、NR、天然橡胶、PO、氧化丙烯橡胶、Q、硅橡胶、SBR、丁苯橡胶、U、聚氨酯橡胶、AEM、TPE等以及它们的组合。
[0040]这些弹性材料还可以与增强纤维和/或填料共混。取决于特定用途，可以从有机纤维中选择增强纤维。有机纤维的示例包括:芳香族聚酰胺纤维、除了芳香族聚酰胺纤维以外的聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯纤维、聚脲纤维、聚氨酯纤维、聚氟碳化合物、酚醛纤维、纤维素纤维等。在本发明的可能的实施方式中，增强纤维包括纤维素纤维和/或芳香族聚酰胺纤维。在本发明的其他可能的实施方式中，无机纤维可以使用诸如矿物纤维和/或陶瓷纤维和/或金属纤维等。
[0041]如上所述，在从坯料中冲剪密封装置101的过程中，刚性基板113由两切割面切害I]。图6c)示出了刚性基板的露出表面的放大图。从图6c)中可以看出，刚性材料的露出的切割面具有高度为Pl的第一平滑光滑部119和高度为p2的第二平滑光滑部121，该第一平滑光滑部119和该第二平滑光滑部121由高度为b的粗糙断裂部123分开。优选地，高度Pl和p2相等以使材料的翘曲最小化。然而，可以想到的是，例如，如果刚性材料在整个深度上不具有相同的属性，则可以使高度Pl和P2不同。例如，这可能是由于表面涂层施加到材料的一个主表面。这还可能是因为刚性材料由不同属性的多个材料层制成或者因为材料的物理性质在其深度上是变化的，例如，由于硬化处理仅施加到一个主表面。粗糙断裂部123的高度大致与窄距k相等，因此，优选地，该高度b等于或小于0.2mm,更优选地，该高度b等于或小于0.03mm,最优选地，该高度b等于或小于0.01mm。基本上没有边缘翻转部(edge rollover)。由第一切割工具的切割面形成上光滑部，而由第二切割工具的切割面形成下光滑部。粗糙断裂部由留存在两光滑部之间的刚性材料断裂产生。在切割过程或随后的操作(例如，随后的按压操作或弯曲操作)中可以发生这种断裂。
[0042]本发明的一个优势是，提供如下的可能性:仅使用单个切割操作而不需要进一步处理就能使复合材料切割成形。这比其他可能的切割技术更具成本经济性。本发明的又一优势是，在材料没有任何明显的变形且没有切割工具的过早磨损情况下，可以可靠地且一致地切割具有3mm或更小的切后宽度(post-cut width)(该“宽度”是指密封装置的露出的切割侧之间的最大距离)的材料。通过本发明实现的其他优势包括下述优势中的一些或全部:
[0043]进行材料的精确切割和产生有限的变形，使边缘翘曲不存在或大大减少，并且有限的断裂区域意味着制造精度高并可以实现非常高的几何公差；
[0044]切割边缘基本上为直的；
[0045]在切割操作中不使用热，因此，不会影响材料的属性；
[0046]在切割操作中不产生毛边或切屑。
[0047]与传统的O形环或诸如模压密封或“原位按压密封”等的其他橡胶轮廓相比，该密封装置更硬，因此，由于它们的形状稳定，所以该密封装置比上述传统的密封装置更容易装配；以及
[0048]该密封装置可以安装到壁架或支架或平坦面(即，密封装置只需要一个表面支撑，而在传统技术中通常需要将橡胶密封支撑且保持在适当的位置的槽)。
[0049]图7示意性示出了根据本发明的又一实施方式的经过一组冲头的截面图。与在本发明的前述实施方式中切割刀片的平坦面彼此平行的情况相反，这里如图7所示，切割刀片的内表面93丨还可以以一角度(在本情况下为2α)彼此靠近或远离，以改变切割时的摩擦。
[0050]虽然通过简单的直线冲剪设备的示例说明了本发明，然而，可以想到，在所有其他类型的适当的压力机中使用从坯料的两相反侧压切的概念，例如，偏心压力机、螺旋压力机、旋转压力机、液压机等。此外，尽管通过连续的线或具有两切割面(一个切割面在圈的内部而另一切割面在圈的外部)的圈的形式的密封装置的示例说明了本发明，也可以产生具有单个切割面的冲箭密封装置，S卩，围绕密封装置的外周。
[0051]此外，根据本发明的密封装置可以代替压缩成型密封件或注射成型密封件，该压缩成型密封件或注射成型密封件由需要密封功能的固体橡胶(多层式垫圈(spaghettigaskets))或聚合体制成。可能的应用领域包括在工业、电力、交通、船舶、航空等产品中使用的密封件。典型的应用可以是用于壳体、马达和变速箱油底壳、块体、密封盖、盖等的密封件。
[0052]上述的结构、设备及方法仅用于说明的目的，而非用于限制所附的权利要求的范围。
【权利要求】
1.一种冲剪的密封装置，其包括刚性基板，所述刚性基板具有两个大致平行的主表面(106、108)，其中两个所述主表面由冲剪的切割面分开，其特征在于，所述切割面(110)包括高度为Pl的第一光滑部(119)和高度为p2的第二光滑部(121)，其中所述第一光滑部和所述第二光滑部由高度为b的粗糙断裂部(123)分开。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述粗糙断裂部的所述高度b等于或小于0.2mm、更优选地等于或小于0.03mm,最优选地等于或小于0.01mm。
3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，所述基板在两个所述主表面中的至少一个上覆盖有弹性材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述基板在两个所述主表面上均覆盖有弹性材料。
5.根据前述权利要求中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述密封装置具有两个大致平行的切割面。
6.根据权利要求5所述的密封装置，其特征在于，两个平行的所述切割面与两个所述主表面垂直。
7.根据权利要求5或6所述的密封装置，其特征在于，两个所述切割面由大于或等于1.0mm且小于或等于5mm的距离分开。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的密封装置，其特征在于，两个所述切割面由大于或等于1.1mm且小于或等于4mm的距离分开。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的密封装置，其特征在于，两个所述切割面由大于或等于1.2mm且小于或等于3mm的距离分开。
10.根据前述权利要求中任一项所述的密封装置，其特征在于，高度Pl和高度p2相等。
11.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的密封装置的方法，所述方法包括如下步骤: 在两对向切割工具之间定位刚性材料的基板，所述基板具有两背向主表面， 利用所述两对向切割工具冲剪所述基板，其特征在于， 在两个所述主表面上大致同时发生所述冲剪。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述两对向切割工具均设置有至少一个切割刀片，所述对向切割工具上的所述切割刀片大致彼此对准，并且控制所述切割刀片的移动使得在冲剪冲程的最远程度所述切割刀片的尖端(89)间隔窄距k，所述窄距k等于或小于0.2mm、更优选地等于或小于0.03mm,最优选地等于或小于0.01mm。
13.一种用于执行权利要求11或12所述的方法的设备，其包括冲剪机，所述冲剪机具有与第二切割工具(59)相对的切割工具(55)，其特征在于，所述第二切割工具(59)的外周是所述第一切割工具的外周的镜像，其中所述冲剪机被配置成使所述第一切割工具和所述第二切割工具中的一个或两个朝向彼此移动直到所述第一切割工具和所述第二切割工具间隔所述窄距k。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第一切割工具和所述第二切割工具被配置成大致同时移动。
15.一种在权利要求13或14所述的设备中使用的一组切割工具，所述一组切割工具包括第一切割工具和第二切割工具，其特征在于，各切割工具均包括一对大致平行的切割刀片，所述第二切割工具的所述切割刀片是所述第一切割工具的所述切割刀片的镜像。
16.根据权利要求1至10中任一项所述的密封装置的用途，所述密封装置用于油底壳、壳体、块体、罩或盖的彼此对向的表面之间的密封。
【文档编号】B26F1/44GK104321566SQ201380024578
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年3月13日 优先权日:2012年3月13日
【发明者】S·海格伦德, J·安德森 申请人:特瑞堡密封设备卡尔马有限公司, 特瑞堡密封系统德国有限公司