阅读说明：本技术 密封元件的加工方法、密封元件及真空泵 (Machining method of sealing element, sealing element and vacuum pump ) 是由 丁印明 雷晓宏 魏民 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种密封元件的加工方法、密封元件及真空泵,其中,密封元件的加工方法,包括：在马氏体相变下,将合金件在圆柱销上进行缠绕,并将合金件的两端对接以形成环形支撑件；将环形支撑件和橡胶原料放置在模具中；去除密封元件毛坯的毛边；清洗去除毛边后的密封元件毛坯,得到清洗过的密封元件毛坯；清洗过的密封元件毛坯通过平板模压进行二次硫化成型得到密封元件中间件；对密封元件中间件进行冷却处理,以得到密封元件。本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的O型圈在密封过程中,容易受到工作中气体的侵蚀而快速老化以及弹性降低导致密封性能降低的问题。(The invention provides a processing method of a sealing element, the sealing element and a vacuum pump, wherein the processing method of the sealing element comprises the following steps: under the martensite phase transformation, winding the alloy piece on a cylindrical pin, and butting two ends of the alloy piece to form an annular support piece; placing the annular support and rubber feedstock in a mold; removing burrs of the sealing element blank; cleaning the seal element blank after the burrs are removed to obtain a cleaned seal element blank; carrying out secondary vulcanization molding on the cleaned sealing element blank through flat plate die pressing to obtain a sealing element intermediate piece; and cooling the sealing element intermediate piece to obtain the sealing element. The technical scheme of this application has solved O type circle among the correlation technique effectively and in the sealing process, receives the erosion of gas in the work and rapid ageing and elasticity reduce the problem that leads to the sealing performance to reduce easily.)

密封元件的加工方法、密封元件及真空泵

技术领域

本发明涉及真空源领域，具体而言，涉及一种密封元件的加工方法、密封元件及真空泵。

背景技术

现有的真空泵是泛半导体行业、化工行业、医疗医药行业所必需的真空源设备。由于使用行业的特殊性，因此对真空泵的密封性要求非常严格。通常在真空泵的定子或者泵体的连接处多使用O型圈进行密封。

但是在使用O型圈密封过程中，容易受到工作中气体的侵蚀而快速老化，导致连接处泄露，影响设备的使用寿命。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种密封元件的加工方法、密封元件及真空泵，以解决相关技术中的O型圈在密封过程中，容易受到工作中气体的侵蚀而快速老化以及弹性降低导致密封性能降低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种密封元件的加工方法，包括：在马氏体相变下，将合金件在圆柱销上进行缠绕，并将合金件的两端对接以形成环形支撑件；将环形支撑件和橡胶原料放置在模具中，通过平板模压进行一次硫化成型得到密封元件毛坯，一次硫化成型步骤满足：硫化温度在170℃-180℃的范围内，硫化时间在5min-20min的范围内，硫化压力在10Mpa-20Mpa的范围内；去除密封元件毛坯的毛边；清洗去除毛边后的密封元件毛坯，得到清洗过的密封元件毛坯；清洗过的密封元件毛坯通过平板模压进行二次硫化成型得到密封元件中间件；对密封元件中间件进行冷却处理，以得到密封元件。

进一步地，二次硫化成型步骤满足：硫化温度在200℃-260℃的范围内，硫化时间在4h-24h的范围内。

进一步地，对密封元件中间件进行冷却处理的时间在1h-1.5h的范围内。

进一步地，在得到密封元件步骤之后还包括：检测密封元件是否合格，合格的密封元件满足：密封元件的邵氏A硬度在75-80的范围内，密封元件的外观无缺胶、披风、气泡、缩水、熔接痕、气泡、条纹、翘曲、分层以及脱皮。

进一步地，在合金件形成环形支撑件的步骤中包括：在相变温度范围内，以使马氏体的合金件转变成奥氏体的环形支撑件；在形成环形支撑件之后的步骤中包括：对环形支撑件进行热处理，其中，热处理包括固溶处理和时效处理，固溶处理的温度在650℃-850℃的范围内，时效处理的温度在450℃-550℃的范围内。

根据本发明的另一方面，提供了一种密封元件，密封元件通过上述的密封元件的加工方法得到，密封元件为密封圈，密封元件包括环形支撑件和包裹在环形支撑件的外侧的密封本体。

进一步地，环形支撑件的内表面和外表面均为弧形面。

进一步地，密封本体的材质为氟橡胶或者全氟橡胶或者三元乙丙橡胶。

进一步地，环形支撑件的材质为Ni-Ti合金或者Cu基合金或者Fe基合金或者TiPdNi合金。

根据本发明的另一方面，提供了一种真空泵，包括泵体组件，泵体组件包括定子主体、盖设在定子主体上的盖体以及位于定子主体和盖体之间的密封元件，定子主体上设置有密封槽，密封元件位于密封槽内，密封元件为上述的密封元件。

应用本发明的技术方案，密封元件的加工方法包括：马氏体状态下，将合金件在圆柱销上进行缠绕，并将合金件的两端对接以形成环形支撑件；将环形支撑件和橡胶原料放置在模具中，通过平板模压进行一次硫化成型得到密封元件毛坯，一次硫化成型步骤满足：硫化温度在170℃-180℃的范围内，硫化时间在5min-20min的范围内，硫化压力在10Mpa-20Mpa的范围内；去除密封元件毛坯的毛边；清洗去除毛边后的密封元件毛坯，得到清洗过的密封元件毛坯；清洗过的密封元件毛坯通过平板模压进行二次硫化成型得到密封元件中间件；对密封元件中间件进行冷却处理，以得到密封元件。这样，密封元件通过密封元件的加工方法得到能够有效地提高密封元件的硬度、耐油性，耐温性，耐老化性以及耐腐蚀性。将密封元件安装至真空泵的定子或者泵体的连接处，由于提高了密封元件的耐老化性以及耐腐蚀性，在提高密封性能的同时，能够有效地抵抗工作中气体的侵蚀，避免快速老化。因此，本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的O型圈在密封过程中，容易受到工作中气体的侵蚀而快速老化以及弹性降低导致密封性能降低的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的密封元件的加工方法的实施例的流程示意图；

图2示出了根据本发明的密封元件的实施例的透视示意图；

图3示出了图2的密封元件的横向剖切后的剖视示意图；

图4示出了图2的密封元件的纵向剖切后的剖视示意图；

图5示出了图2的密封元件的Ni-Ti合金中不同Ni摩尔分数下的相变温度曲线图；以及

图6示出了根据本发明的真空泵的实施例的局部示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、定子主体；3、盖体；4、密封槽；10、密封元件；11、环形支撑件；12、密封本体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1和图2所示，本申请提供了一种密封元件的加工方法。密封元件的加工方法包括：在马氏体相变下，将合金件在圆柱销上进行缠绕，并将合金件的两端对接以形成环形支撑件；将环形支撑件和橡胶原料放置在模具中，通过平板模压进行一次硫化成型得到密封元件毛坯，一次硫化成型步骤满足：硫化温度在170℃-180℃的范围内，硫化时间在5min-20min的范围内，硫化压力在10Mpa-20Mpa的范围内；去除密封元件毛坯的毛边；清洗去除毛边后的密封元件毛坯，得到清洗过的密封元件毛坯；清洗过的密封元件毛坯通过平板模压进行二次硫化成型得到密封元件中间件；对密封元件中间件进行冷却处理，以得到密封元件10。

应用本实施例的技术方案，密封元件的加工方法包括：在马氏体状态下，将合金件在圆柱销上进行缠绕，并将合金件的两端对接以形成环形支撑件；将环形支撑件和橡胶原料放置在模具中，通过平板模压进行一次硫化成型得到密封元件毛坯，一次硫化成型步骤满足：硫化温度在170℃-180℃的范围内，硫化时间在5min-20min的范围内，硫化压力在10Mpa-20Mpa的范围内；去除密封元件毛坯的毛边；清洗去除毛边后的密封元件毛坯，得到清洗过的密封元件毛坯；清洗过的密封元件毛坯通过平板模压进行二次硫化成型得到密封元件中间件；对密封元件中间件进行冷却处理，以得到密封元件10。这样，密封元件通过密封元件的加工方法得到能够有效地提高密封元件的硬度、耐油性，耐温性，耐老化性以及耐腐蚀性。将密封元件安装至真空泵的定子或者泵体的连接处，由于提高了密封元件的耐老化性以及耐腐蚀性，在提高密封性能的同时，能够有效地抵抗工作中气体的侵蚀，避免快速老化，提高了使用寿命。因此，本实施例的技术方案有效地解决了相关技术中的O型圈在密封过程中，容易受到工作中气体的侵蚀而快速老化以及弹性降低导致密封性能降低的问题。

发明人发现，由于真空泵在长时间的工作中一直处于高温状态，这样作为橡胶材质的O型圈会受到高温及工作气体的影响，使得O型圈回弹性降低，甚至出现永久形变，导致密封效果降低。在本实施例中，由于密封元件内含有环形支撑件，环形支撑件为记忆合金。利用记忆合金在相变温度范围以外发生塑形变形，当达到相变温度内又能回复原来的宏观形状的特性。密封元件在密封过程中受到挤压，阻碍了环形支撑件发生形状变化，使得环形支撑件将按照自身的拉伸或收缩应力曲线产生一个回复力，这种回复力对密封元件的整体提供了支撑力，降低了密封元件的整体的塑性变形趋势，以保持密封元件的整体弹性处于良好的状态，以达到较久的密封效果。

如图1和图2所示，二次硫化成型步骤满足：硫化温度在200℃-260℃的范围内，硫化时间在4h-24h的范围内。这样，密封元件10通过密封元件的加工方法得到还能够有效地提高密封元件的拉伸强度，断裂伸长率，低温脆性温度以及压缩永久变形。

如图1和图2所示，对密封元件中间件进行冷却处理的时间在1h-1.5h的范围内。密封元件中间件经过在1h-1.5h的范围内的冷却处理的时间后，大大提高了密封元件中间件的硬度。

如图1所示，在得到密封元件10步骤之后还包括：检测密封元件是否合格，合格的密封元件满足：密封元件10的邵氏A硬度在75-80的范围内，密封元件10的外观无缺胶、披风、气泡、缩水、熔接痕、气泡、条纹、翘曲、分层以及脱皮。这样能够进一步保证密封元件10的密封性能。

如图1所示，密封元件的加工方法还包括：在合金件形成环形支撑件的步骤中包括：在相变温度范围内，以使马氏体的合金件转变成奥氏体的环形支撑件；在形成环形支撑件之后的步骤中包括：对环形支撑件进行热处理，其中，热处理包括固溶处理和时效处理，固溶处理的温度在650℃-850℃的范围内，时效处理的温度在450℃-550℃的范围内。这样，满足上述条件的环形支撑件，使得密封元件具有良好的复原特性。

如图1所示，环形支撑件11的材质为Ni-Ti合金或者Cu基合金或者Fe基合金或者TiPdNi合金。这样，根据具体的相变温度，在将环形支撑件和橡胶原料放置在模具中之前，便可以选择材质为Ni-Ti合金或者Cu基合金或者Fe基合金或者TiPdNi合金其中一种的环形支撑件11，以使通过密封元件的加工方法得到的密封元件能够应用到不同的环境中。如Ni-Ti合金，具体分别为Ni50.4Ti49.6，Ni50.2Ti49.8，Ni50Ti50，其中，不同Ni摩尔分数下的相变温度曲线如图5所示，由图5中可以看出随着Ni摩尔分数的减少，正相变与逆向变温度同时增加，图5中关键参数对照信息如下：

①Ms——为冷却过程中，马氏体相变开始温度；

②Mf——为冷却过程中，马氏体相变终了温度；

③As——为加热过程中，马氏体逆相变开始温度；

④Af——为加热过程中，马氏体逆向变终了温度；

⑤Rs——为冷却过程中，R相变(预马氏体)开始温度；

⑥Rf——为冷却过程中，R相变(预马氏体)终了温度。

本申请还提供了一种密封元件，如图2至图4所示，本实施例的密封元件通过上述的密封元件的加工方法得到。密封元件10为密封圈，密封元件10包括环形支撑件11和包裹在环形支撑件11的外侧的密封本体12。由于密封元件的加工方法能够解决相关技术中的O型圈在密封过程中，容易受到工作中气体的侵蚀而快速老化以及弹性降低导致密封性能降低的问题，通过上述的密封元件的加工方法得到的密封元件具有同样的效果。

如图4所示，环形支撑件11的内表面和外表面均为弧形面。这样，弧形面的设置使得环形支撑件11在保证其自身具有足够支撑力外，能够均匀地向密封本体12施力，以使密封元件10具有良好的密封效果。环形支撑件11在密封本体12的内部，在环形支撑件11的作用下可以在常温状态时被改变形状，更有利于密封元件的安装，不会出现相关技术中O型圈快速回弹的现象。

如图2至图4所示，密封本体12的材质为氟橡胶或者全氟橡胶或者三元乙丙橡胶。由于密封本体12的材质可以从氟橡胶或者全氟橡胶或者三元乙丙橡胶中选择任一种，使得密封元件能够针对不同工况，选用与该工况相匹配材质的密封本体12，使得密封元件能够达到更可靠的密封效果。

需要说明的是，在通过平板模压进行一次硫化成型得到密封元件毛坯之前，对密封元件毛坯之前的橡胶原料的材质的缩水率进行考虑，由于密封元件在高温中使用，因此相应的提高橡胶原料的硬度，以保证经冷却处理后得到的密封元件的密封性能。在选择橡胶原料的材质是应该参照以下数据：

1)氟橡胶(FKM)的缩水率在3.4％-2.8％的范围内，邵氏A硬度在75-80的范围内；

2)全氟橡胶(FFKM)的缩水率在3.4％-2.8％的范围内，邵氏A硬度在75-80的范围内；

3)三元乙丙橡胶(EPDM)的缩水率在2.0％-1.8％的范围内，邵氏A硬度在75-80的范围内。

本申请还提供了一种真空泵，如图6所示，真空泵包括泵体组件。泵体组件包括定子主体1、盖设在定子主体1上的盖体3以及位于定子主体1和盖体3之间的密封元件10，定子主体1上设置有密封槽4，密封元件10位于密封槽4内，密封元件为上述的密封元件。由于密封元件能够解决相关技术中的O型圈在密封过程中，容易受到工作中气体的侵蚀而快速老化以及弹性降低导致密封性能降低的问题，包括密封元件的真空泵具有同样的效果。密封元件在受到定子主体1和盖体3的两侧的挤压变形后，密封元件能够将密封槽4填充满，起到了良好的密封效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。