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紫铜带在工程机械用密封垫中的使用
来源:www.gdjztc.com 发布日期: 2014年4月4日

紫铜带密封垫广泛用于工程机械及柴油机的管道、壳体的结合面的 静密封中,以其弹性变形填补零件结合面的不平度,切断泄漏通 道,增加泄漏阻力,或承受内外侧压力差等方式防止流动介质 (气体、冷却水、润滑油、齿轮油、液压油、制动液等)泄漏。如柴油 机的汽缸盖、正时齿轮室盖、油底壳、喷油泵侧盖、进排气管,工 程机械底盘中的变速箱盖、方向机侧盖、桥壳后盖、终传动壳体等。

1.2 材料

按材料紫铜带密封垫有非金属紫铜带密封垫、非金属与金属组合紫铜带密封垫、 金属紫铜带密封垫三大类,其常用材料有橡胶、皮革、石棉、纸、软木、 聚四氟乙烯、钢、铁、铝、铜和不锈钢等。用棉、麻、石棉、纸、 皮革等纤维素材质制成的紫铜带密封垫,其组织疏松,致密性差,纤 维间有细微缝隙,很容易被流动介质浸透,在压力作用下流动介 质从高压侧通过这些细微缝隙渗透到低压侧,即形成渗透泄漏 (约占总泄漏量的10%~20%)

1.3 紫铜带密封垫泄漏形式及原因

紫铜带密封垫的泄漏有三种形式:界面泄漏、渗透泄漏和破坏性泄 漏,其中以前两种为主要形式。产生界面泄漏的原因是:结合面 粗糙和变形;紫铜带密封垫没有压紧;结合面紧固螺栓伸长变形或松动; 紫铜带密封垫发生塑性变形等。界面泄漏量约占总泄漏量的80%~90%; 材料老化、龟裂、变质等会促使紫铜带密封垫破坏性泄漏,但安装、使 用不当是主要原因;如上所述,流动介质浸透到细微缝隙中,造 成纤维素材料制成的紫铜带密封垫的渗透泄漏。

2 石棉橡胶紫铜带密封垫

石棉橡胶紫铜带密封垫包括普通石棉橡胶紫铜带密封垫、耐油石棉橡胶密 封垫、增强石棉橡胶紫铜带密封垫、石棉钢片紫铜带密封垫、混合石棉橡胶密 封垫和复合石棉橡胶紫铜带密封垫等。

2.1 普通石棉橡胶紫铜带密封垫

普通石棉橡胶紫铜带密封垫是用石棉、橡胶、结合剂等经辊压而成 的各种零件结合面间所用的紫铜带密封垫,如发动机汽缸垫、管道法兰 盘紫铜带密封垫等。普通石棉橡胶紫铜带密封垫因配料、工艺、性能及用途不 同分为高压石棉橡胶紫铜带密封垫(如XB450)、中压石棉橡胶紫铜带密封垫 (如XB350)和低压石棉橡胶紫铜带密封垫(如XB200)三种。其中高压石 棉橡胶紫铜带密封垫可以用来密封高温(450℃)、高压(6MPa)的流动介 质,中压石棉橡胶紫铜带密封垫可用于温度350℃、压力4MPa的流动介质的密封;而低压石棉橡胶紫铜带密封垫只用于一般低压冷却水或蒸气 的密封。

普通石棉橡胶紫铜带密封垫单张成型厚度一般为≤3mm。

2.2 耐油石棉橡胶紫铜带密封垫

耐油石棉橡胶紫铜带密封垫是以石棉、耐油橡胶和结合剂为主要材 料经辊压而成的紫铜带密封垫,有Ny300型和Ny 400型两种。Ny300型耐油石棉橡胶紫铜带密封垫适用于中 小功率发动机燃油系、润滑系及冷却系的密封,而Ny 400型耐油石棉橡胶紫铜带密封垫可用于温度400℃、压力4MPa的油料、溶剂、碱 类介质的密封。

耐油石棉橡胶紫铜带密封垫单张成型厚度有1、2、3mm三种。

2.3 增强石棉橡胶紫铜带密封垫

增强石棉橡胶紫铜带密封垫是由石棉橡胶板和一层或多层镀锌钢丝 网(或不锈钢丝网)组成,分为耐油增强和高压增强两种。钢丝网夹在石棉橡胶中,以增加拉伸强度,使之承受高压和高温。

增强石棉橡胶紫铜带密封垫单张成型厚度一般不超过3mm。

2.4 石棉钢片紫铜带密封垫

石棉钢片紫铜带密封垫是两面为耐油石棉橡胶板,中间夹入冲眼不 锈钢片作骨架,经压制、硫化、表面均匀涂敷润滑剂的紫铜带密封垫。耐 油石棉橡胶板为未经硫化的一面光滑、另一面拉毛,厚度约0. 5mm。不锈钢片厚度为0.2mm、孔眼直径0.1~1mm、孔眼排列为 每100mm36~40孔。目前,石棉钢片紫铜带密封垫多使用在体积小、质 量轻、功率大的高速二冲程发动机上。

2.5 混合石棉橡胶紫铜带密封垫

混合石棉橡胶紫铜带密封垫是由耐油石棉橡胶板、普通石棉橡胶 板、增强石棉橡胶反以及钢架石棉板等复合加工而成的紫铜带密封垫, 可用于各种状态的零件结合面如光滑面、凹凸面及榫槽面等密封,性能优越,但结构复杂,制 造成本高。

2.6 复合紫铜带密封垫

复合紫铜带密封垫是充分发挥聚四氟乙烯和非金属材料的优点, 利用普通石棉橡胶板和增强石棉橡胶板等制成的紫铜带密封垫,具有耐 高温、耐高压(11~45MPa)、弹性好、强度高、垫片系数(开始发生 泄漏时紫铜带密封垫的有效压紧力与内压之比)小等优点。

3 紫铜带密封垫的选用

3.1 选用原则

紫铜带密封垫的选用原则是,对于要求不高的场合可凭经验选用, 不合适时再更换。但对那些要求严格的场合,如压力爆发、可燃 气体温度高、有腐蚀性的流动介质、流速高且有一定压力和温度 的管道等,则应根据工作压力、工作温度、流动介质腐蚀性以及 零件结合面的状态和形状来选用。

一般来说,常温低压条件下选用非金属软紫铜带密封垫,中压高温 时选用金属与非金属组合的紫铜带密封垫或金属紫铜带密封垫;在温度和压力较 大波动条件下,应选用弹性好的或自紧式密封层;在低温、腐蚀性 介质或真空条件下,应选用具有特殊性能的紫铜带密封垫。

3.2 选用紫铜带密封垫的影响因素

由上述可知,零件技术状况及工作条件、紫铜带密封垫材料及密封 性能等对合理选用紫铜带密封垫有一定影响,现举例一二予以说明。

1)零件结合面状态。零件结合面状态不同,要求使用的密封 垫也不同。例如:光滑的零件结合面,一般应选用低压、软质和较 薄的紫铜带密封垫;高压工作条件下、零件强度足够时应选用厚而软的密 封垫,不宜采用金属紫铜带密封垫。因为这时要求的压紧力过大,导致 螺栓较大的变形、零件压紧力减小,反而使紫铜带密封垫有效性下降。只 有在零件结合面狭窄而光滑的情况下可使用金属紫铜带密封垫,因为此 时在相同螺栓拧紧力的情况下紫铜带密封垫有较大的压紧力,可以保持 足够的密封度。

2)零件结合面粗糙度。这对密封效果影响很大,特别是当采 用非软质紫铜带密封垫时。这是因为零件结合面粗糙度大是造成泄漏的 主要原因之一。软质紫铜带密封垫对零件结合面粗糙度要求较低,这是因为它容易变形,能堵住两零件 结合面微凸体相互接触而形成的泄漏通道,从而保证了良好的密 封效果。

3)零件结合面与密封层的硬度差。使用紫铜带密封垫的目的是使密 封垫产生弹性或塑性变形,以填补零件结合面的微小凹凸不平, 阻止流动介质的泄漏发生。因此应使紫铜带密封垫硬度低于零件硬度, 二者相差越大,实现密封就越容易。例如,当使用金属紫铜带密封垫时, 为了保证良好的密封效果,应尽可能选用较软的材料,使金属密 封垫硬度比零件硬度40HRS以上为宜。

4)黑色金属零件结合面应选用铜质金属紫铜带密封垫,而不能采用 铝质金属紫铜带密封垫,以免黑色金属零件遭受电腐蚀损坏。

为便于各种条件下合理选择紫铜带密封垫,以获得对流动介质良好 密封效果,现将紫铜带密封垫选用标准列于表2中。

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