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密封材料的分類以及發展

文章出處:新華密封技術部 │ 網站編輯:新華密封 │ 發表時間:2015-05-04 08:06

  

由于密封的工況越來越復雜,顯然采用單一的密封材料,無論如何也難于滿足密封系統越來越苛刻的要求。隨著密封技術的進步,密封材料的種類也越來越多。也正因為這一點,目前,對于密封材料還無一個統一的分類方法。而最常見的是把密封材料分為固體密封材料和液體密封材料兩大類。固體密封材料包括非金屬密封材料和金屬密封材料二類。

  非金屬密封材料主要包括:

  (1)陶瓷密封材料;

  (2)石墨密封材料;

  (3)橡膠密封材料;

  (4)樹脂型高分子密封材料;

  (5)其他非金屬密封材料(皮革、石棉、紙、毛氈等)。

  金屬密封材料主要包括:黑色金屬密封材料和有色金屬密封材料。

  在液體密封材料中,主要包括膠粘劑和近代發展起來的磁流體密封材料。

  膠粘劑常分為樹脂基膠粘劑、橡膠型膠粘劑以及無機膠粘劑。磁流體密封材料分為油基磁流體密封材料、水基磁流體密封材料、二酯磁流體密封材料和氟碳基磁流體密封材料等。

  密封材料的發展趨勢

  任何工程構件對所使用的材料都有一定的技術要求。對于密封裝置所使用的材料,除了一般要求,如經濟性、工藝性、安全可靠性之外,還提出了不同于其它機械工程的特殊要求;或者要求雖同,在使用過程中卻有著不同的重要意義。

  密封材料首先應具有對密封介質的不滲透性,并能保證充滿接觸間隙,以及使運動的配合表面微觀不平度壓緊,構成耐摩擦副組對,保證密封接觸壓力的恒定。對密封材料的技術要求,雖然都有重要意義,但是重點要解決的是減少和消除介質的漏泄,這首先要使密封材料能夠填充到連接處的間隙中去,由此可見,理想的密封材料應當具有結構流動性,近似于液體的流動性。這一點對于軸轉速不斷增加,向高速機組發展的現代技術來說特別重要。

  另一方面,液態結構特性不能在密封壓力及其它外界因素作用下保證密封穩定性。為抵抗密封介質壓力,密封材料還應當具有固體性質,即具有足夠的剛度,保證形狀不變及阻抗變形的能力。因此,理想的密封材料應同時兼有液體和固體的性質。

  由于摩擦、溫度變化、腐蝕等外界因素的影響,接觸密封的密封材料使用條件與理想狀況相差很遠。在這種情況下,有決定性意義的是,在許多不利因素作用下,獲得密封材料長久工作能力的準則。尤其隨著現代技術的發展,各種工況下的密封不斷涌現,對密封材料提出耐溫性、耐壓性、耐腐蝕性、耐磨損性、不滲透性、耐輻射性等許多要求。在這種情況下,密封材料要滿足密封裝置的要求,除了要開發研制新型耐高溫材料、耐腐蝕材料、耐磨材料、高強度材料、耐輻射材料及不透性材料以外,還必須開發復合材料,使之獲得比單一材料的各種性能更佳的材料。比如,某些聚合物材料的彈性缺陷,其中包括氟塑料,可以用橡膠與之組合來補償這個缺陷。這樣復合的材料不僅具有良好的彈性,同時還保持了氟塑料本身所具有的良好耐腐蝕性。為提高動密封的使用壽命,可在密封材料中加些耐磨填充劑,在橡膠密封圈的摩擦表面上形成氟化碳氫化合物薄膜,金屬箔包覆彈性填料,石墨浸漬有色金屬等。

  對密封材料越來越苛刻的要求,要求使之具有一些相互矛盾的性能,這對于單一材料來說往往是滿足不了的。把一些不同性能的材料組合起來,取長補短。開發研制新型復合材料,顯然代表著密封材料的發展趨勢。目前新型復合密封材料開發趨勢大致為:

  (1)研制出強度可與鋼材相比,但要兼有彈性的復合密封材料。

  (2)能長時間耐熱500℃以上,而強度要在1000MPa以上,并易機械加工的纖維增強復合密封材料。

  (3)研制出機械性能和耐熱性能超過鋁合金,并可進行塑性加工的樹脂基纖維增強復合密封材料。

  (4)研制高硬度低脆性材料。

  (5)研制比鋼強,比橡膠彈性好,而且又可焊接的材料。

  (6)研制由纖維增強的新型陶瓷材料。

  在密封材料的開發方面,還可以采用噴涂一層新的熱固性塑料及噴鍍有色金屬粉末的方法,這是符合理想密封材料結構準則的。這種覆面層可用于石油天然氣鉆井套管的密封,鉆井深度要達到幾千米,甚至上萬米,擺在鉆采機械面前的任務就是要提高連接的密封性。復合的聚乙烯——鋅覆面層可以滿足這種密封性要求。從密封角度來看,接近理想的覆面層結構是可以形成的。形成共混組織的覆面層可由相態及組分粒度來控制。它可以是多相系統的覆面層,也可以是金屬有機化合物覆面層。

  目前,密封材料開發的另一個趨勢,就是液體密封材料的研制。這里面包括二部分內容,一方面是大力開發耐高溫密封膠、耐低溫密封膠、無機膠、瞬干膠、無溶劑膠、低毒膠、無毒膠,水基膠、低溫固化高溫使用的密封膠,以及其它高性能、耐久性優異的新型密封膠。另一方面,就是磁流體密封材料的開發,這對于解決其它密封材料難于解決的密封課題是卓有成效的。

  不斷涌現的新型密封材料會大大促進密封技術的發展;同時,近代工程對密封技術所提出的越來越高的要求,也會刺激密封材料的加速研制。可以頂見,隨著技術的進步,密封材料的開發將會有一個令人鼓舞的飛躍。

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