密封件和密封技术
大家晚上好呀，今天下班回来的晚，我们一起学习一下密封设计吧，文章主要来源于：https://www.powermotiontech.com/technologies/seals/article/21883758/seals-and-sealing-technology有兴趣的同学可以阅读原文；密封件和密封技术成功的密封包括将流体包含在流体动力系统和组件中，同时排除污染物。高压密封通常是指在高于 5,000 psi 的压力下限制流体。在这些压力下，标准的自紧 氨基甲酸乙酯唇形密封件和 U 形密封件无需特殊规定即可令人满意地发挥作用，在它们之上，需要某种特殊的密封装置。为了有效，密封件必须执行三个基本功能。他们必须：1.密封 — 密封元件必须足够紧密地贴合配 合表面（例如，杆到密封槽和/或活塞槽 到气缸孔） 的微观不规则性， 以防止压力流体渗透或通过，图 1。图 1.（ a ） 密封材料必须符合金属表面的不规则性 ， 以阻止流体通过;（b） 为了适应间隙大小的变化 ，密封件必须迅速膨胀或压缩以跟随尺寸变化;（ c ） 为了抵抗被迫进入挤压间隙 ，密封件必须具有足够的模量和硬度， 以承受系统压力产生的剪切应力。2.适应间隙变化- 密封件必须具有足够的弹 性， 以适应气缸行程期间配合面之间距离 的变化。此间隙会因圆柱体零件的圆度和 直径的变化而改变尺寸。间隙也可能根据 侧向载荷改变大小。当间隙大小发生变化时，密封件必须与尺寸变化相匹配， 以保持对相邻配合表面的压缩密封力。3.抗挤压 — 密封件必须抵抗由密封件的加 压侧和非加压侧之间的压差产生的剪切力。这些剪切力试图将弹性密封件推入相邻 金属表面之间的间隙中，图 2 。密封件必须具有足够的强度和刚度， 以防止变形到间 隙中并损坏或破坏。更高的压力改善密封 弹性体材料还必须密封，同时适应由制造公差、侧向载荷和压力下的气缸变形引起 的尺寸变化。了解一般来说，密封会随着流体压力的增加而改善。密封件表面的系 统压力试图轴向压缩密封件。这种压缩迫使密封件更紧密地进入压盖，并有助于提 高密封件与其接触金属表面的一致性。如果在行程过程中间隙增加，压缩弹性密封件的弹性使其径向膨胀并保持对金属表面的密封力。系统压力与密封弹性相结合，当间隙增加时，会增加压缩密封力。一般来说，如果密封设计正确，随着系统压力的增加，密封力和由此产生的密封效果 也会增加。 密封件的内部剪切应力随着系统压力的增加而增加。随着压力的增加，应力最终超 过密封弹性体的物理极限，并挤压到间隙中。高压带来的困难主要不是密封问题， 而是在保持密封的同时保持其结构完整性的问题，因为系统压力的增加会迫使密封 件进入间隙。图 2. 随着系统流体压力的增加，（ a ） 到（b） ，O 形圈密封件逐渐被迫进入挤出间隙。最后，（ c ） 已超过密封材料的物 理限制。几乎所有的高压密封设计和使用技术都涉 及保护弹性密封件免受高系统压力引起的 潜在破坏性变形。通过适当的备份以减小 间隙的大小，相对脆弱的弹性体可以成功 密封极高的压力。在室温下处理 90 硬度的通电聚氨酯唇形 密封件或 U 形杯时，密封件似乎由非常 硬、坚韧的材料制成。它需要精心设计的实验和/或复杂的计算机模拟， 以可视化液压缸内这种密封件在正常工作温度和压力下的状态。在 70 度丁腈橡胶低至 600 psi 和 90 度聚氨酯低至 1,500 psi 的压力 下，密封横截面明显变形。它几乎会立即改变形状， 以响应压力峰值或间隙大小的 变化。密封挤出 密封件抵抗挤压到间隙中的能力取决于以下因素的相互作用：• 系统工作压力， • 系统工作温度，• 间隙的大小和类型，• 密封材料，以及 密封设计。 系统工作温度在高压应用中尤为重要，因为大多数弹性体在较高温度下会软化并失 去抗挤压能力。一些有助于降低高系统温度的设计方法包括使用低摩擦材料、增加 流体体积和降低系统的循环速率。然而，当环境温度较高且工作条件极端时，系统 温度可能会超过设计参数。在这种情况下，通常需要升级密封件，并使抗挤压装置 更具耐温性。挤出间隙的大小可以在气缸、活塞、杆和端盖的整个设计和制造过程中进行控制。 然而，减小制造公差会增加气缸成本，也可能增加金属对金属干涉的可能性。此 外，减小挤压间隙尺寸本身受到配合金属部件的热膨胀差的限制。挤压间隙的实际尺寸是以下因素的函数：• 设计到圆柱体中的标称间隙，• 制造公差，包括直径变化和椭圆度， • 系统压力引起的圆柱体直径膨胀， • 侧向载荷， 以及径向承载表面的磨损。 由于所有这些因素各不相同，并且由于差异可能是累积的，因此密封件设计和材料 必须能够抵抗在设计压力和温度下可能遇到的最大间隙的挤压。正确的材料是必不可少的高压密封的关键是使用具有足够撕裂强度、硬度和模量的材料或材料组合， 以防止 通过间隙挤压。在 5000 至 7000 psi 的压力下，标准密封配置中最坚固的弹性材料 无需加固即可抵抗挤压。在较高压力下，弹性密封元件必须由更高模量和更硬的材 料支撑。多年来，各种或多或少的标准备份配置已经证明了它们的有效性。在超过 20,000 psi 的压力下，必须闭合挤出间隙，并且必须通过一系列逐渐变硬、 更高模量的材料来保护弹性密封件。如果设计得当，这种材料进展可以防止弹性密 封件的挤压、撕裂、切割或其他破坏性变形，并将载荷更均匀地分布到桥接间隙的 元件。 设计和材料 图 3.改性氨基甲酸乙酯（如钼） 中的标准 PolyPak 可在高达 5,000 psi 的压力下使 用。在基本 PolyPak 配置中，高模量弹性合金（如 PolyMyte ）可在中等温度和标准公差下成功运行至 7,000 psi。 在高压应用中,高模量、撕裂强度、 自润 滑和耐磨性等材料特性变得越来越重要。 以下密封配置和材料特别适用于高压应用.尽管这些示例引用专有化合物为典型 化合物，但其他制造商提供自己的专有化 合物，这些化合物通常具有相似的特性。耐磨和自润滑材料应在高压下使用，因为 那里的摩擦会增加。其中一些材料是：增强型聚氨酯 — 在高压连续体的下端（5,000 psi） ， 由弹性 O 形圈弹性体提供 动力的改性聚氨基甲酸乙酯的标准 PolyPak 配置就足够了（图 3） 。聚氨酯基材料 -如钼（浸渍二硫化钼以提供干润滑以及与工作流体润滑性能的良好相容性 - 适用于高 达 5,000 psi 的应用压力，无需备用。钼烷采用 90-Shore A 硬度配方，用于PolyPak 密封件，采用 65-Shore D 硬度配方，具有更高的模量，可提高抗挤压装置 的抗挤压性。Ultrathane K-24 是一种高强度、低摩擦、增强聚氨酯材料，也适用于 5,000 psi 的无加固应用。 图 4.带有弹性合金模块化支承环（如 PolyMyte ）的标准 PolyPak 将成功密封至12,000 psi。弹性合金共聚物 — 各种弹塑性或弹性合金共聚物，例如 PolyMyte ，一种具有高撕 裂强度、耐磨性、硬度 （Shore D 65） 和模量的材料，可提供高压性能。PolyMyte 配置为 PolyPak 并由弹性弹性 O 形圈提供动力，适用于高达 7,000 psi 的应用，无 需备用。高硬度 PolyMyte 模块化备份 Figure 4 与 Molythane PolyPak 一起用于导 电，可承受高达 12,000 psi 或更高的压力。 非弹性材料 。非弹性体包括聚酰胺树脂，如尼龙和改性尼龙以及金属支承环，通常 是延展性青铜或黄铜。 一种非弹性体是 Nylatron ，一种玻璃填充的聚酰胺树脂。图 5 中插入了正向驱动 Nylatron 支撑环以弥合挤出间隙的 Molythane PolyPak ，可在高达 10,000 psi 的压 力下成功使用。图 5.改性氨基甲酸乙酯（如钼） 的正向活 化 PolyPak 与 Nylatron 的支承环可以密 封至 10,000 psi。对于一个方向的极端压力，建议使用三部 分密封系统，如图 6 所示。密封件由 B 型 PolyPak 制成，背衬为 30° 斜面的填充聚 酰胺模块化支撑。 由延展性青铜或黄铜加 工而成的楔形、车削切割的分体环放置在 斜面模块化支撑的后面。金属支撑和密封 槽以 45° 角配合。在压力下，楔形金属环 膨胀以缩小挤压间隙。这种设计已在高达 100,000 psi 的压力下成功运行，用于制 造合成钻石。PolyPak 压缩，径向膨胀以填充凹槽并防 止密封元件挤压。如果没有额外的防挤压装置，弹塑模块化备份将在 100,000 psi 的 压力下遇到塑料流入间隙。较软、撕裂强度较低的氨基甲酸乙酯支撑元件会被金属 支撑环啃咬或切割，尤其是在金属环分裂的地方。 图 6.在极端压力下，需要延展性青铜或黄 铜制成的金属抗挤压装置和高强度、高硬 度的模块化支承环。这些经过验证的设计和材料是可用于提高 动态应用中弹性密封件压力能力的典型设 计和材料。许多其他材料也适用于高压应用。通常， 密封材料的选择取决于流体介质、系统工 作温度、成本或系统压力。高压系统可能 更高的效率以略微的成本溢价为代价。用 于高压的密封材料更昂贵，并且密封设计 通常更复杂。较高的密封压力会增加密封 力和摩擦力。摩擦力增加会导致磨损率更 高，可能需要更频繁地更换密封件，但摩 擦力和磨损率的增加速度通常比压力的增 加慢。今天的液压系统设计似乎经常集中在戏剧 性的高压应用上。例如，航空航天业目前 正在特殊测试台（如洛克希德-佐治亚州的 HTTB） 中评估未来飞机的 8,000 psi 系 统。许多成功的高压系统在静态和动态作 模式下都采用了创新的密封设计。 氨基甲酸乙酯和植物油聚氨酯的特性使其成为各种液压密封应用的流行材料。然而，一个负面因素是它对 水解的敏感性。在生产聚氨酯时，水是化学反应的副产品。如果水稍后在足够高的 温度下（通常为 140° F）重新引入聚氨酯中以引起第二次化学反应，则聚合物键会 断裂，聚氨酯开始变质。材料变硬，然后剥落。这种现象称为水解。如果聚氨酯密 封件长时间暴露在环境水中，尤其是热水或蒸汽中，密封件可能会完全解体。 许多植物油具有固有的吸水特性。如果此类油安装在液压系统中，其水成分会引入 流体混合物，从而危及密封性能。这种现象禁止在常见的液压应用中使用带有植物 油（以及水基或水混合流体） 的传统聚氨酯密封件 - 这些应用通常在足够高的温度 下运行以沉淀水解。低压注意事项然而，几乎每个液压系统都会面临设备不运行且压力降至零的情况。或者，在某些 应用中，系统的压力可能永远不会超过 100 psi 。这些是定义为低压的典型作类型;也 就是说，当受限流体介质对密封元件施加很小或没有压力来影响或增强密封时。7.在压盖装配过程中挤压力如何压缩组 合垫片/O 形圈密封件的简单表示。在低压密封的框架内，几个主要的设计考 虑因素会影响密封性：• 密封挤压、压缩永久变形、 • 密封力、• 压盖表面光洁度条件和• 成型飞边。 挤密封部件通常安装在加工到要密封的表面 之一的凹槽中。当两个表面聚集在一起形成一个压盖时，它们会挤压密封件的直径横截面。机械挤压作用使密封横截面变形;变形程度显然是挤压力的函数。在低压应用中，挤压的弹性体倾向于保持其原始形状，从而形成密封。当弹性体形状在其压 盖中变形时，它会对配合表面施加等于挤压它的力的抵消（反作用）力（图 7） ，因 此提供可用的密封力。因此，挤压是一个主要的低压考虑因素。推荐的挤压水平是密封横截面、应用条件 以及应用是动态还是静态的函数。 由于密封磨损和摩擦的考虑，动态压缩通常低于静态压缩。 压缩集反映了由于时间效应而导致的部分内存损失。在极端温度范围内运行的液压 系统中，压缩型密封件（如 O 形圈）在低压下泄漏流体的情况并不少见，因为它们 会永久变形或在使用一段时间后变形。术语压缩永久变形是指在暴露于特定温度水 平的情况下，完全释放挤压载荷后密封件中剩余的永久挠度。与低压密封有关，设 置--记忆的损失--降低压缩密封力。0% 的压缩永久变形值表示从压缩载荷 中完全恢复，从而产生最大可能的压缩密封力。100% 的设定值表示根本没有恢复或 反弹。在这种情况下，密封件将不再提供密封力，因此无法充当低压密封件。图 8 中的条形图描述了各种密封弹性体的典型压缩永久变形值范围。当然，压缩永久变 形性能是影响低压密封弹性体选择的主要因素，但并非唯一因素。还必须考虑与各 种液压油的兼容性。图 8.流体动力系统中使用的典型密封弹性 体系列所表现出的压缩永久变形百分比。 密封力影响密封力的因素有几个：• 材料硬度、• 挤压百分比和• 密封横截面尺寸。 对于一定量的挤压，密封力与低压应用中密封材料的硬度或弹性模量直接相关。材料越硬,初始密封力越大。密封材料具有非线性应力-应变曲线，需要用特殊的材料 模型来描述。为简单起见，通常使用线性模量，例如 Young 模量和剪切模量，因为 它们与材料硬度直接相关。通常用于规范目的的模量是指定伸长率下的拉伸应力。例如，伸长率为 100% 时的模量是对应于该伸长率的拉伸应力。 硬度通常是用硬度计测量的--通常使用邵氏A级的标度。该量具测量橡胶试样的平面 偏转所需的力，并带有一个尖头指示器。A 级范围从 0 到 100;90 邵氏 A 化合物将被 指定为硬质（或高粘度）材料，并且比 60 邵氏 A 化合物（被归类为软质） 的化合物 表现出更高的压缩力。对于特定材料，弹性材料的密封压缩力随着密封件直径横截面挠度百分比的增加而 增加。出于摩擦和相关磨损的考虑，动态挤压水平通常应限制在 12% 左右。静态挤 压水平可高达 30%。 9.三种不同密封材料硬度的压缩载荷与 O 形圈密封横截面的关系图。通常建议最小为 0.009 英寸。 由于考虑压 缩永久变形，在径向密封横截面上会引起 挤压。最大径向挤压应保持在 30% ，因为 更大的挤压会导致装配困难和弹性体变质。压缩密封载荷也与密封件横截面的大 小直接相关，图 9。压盖表面处理 密封接触带区域的两个物理特性会影响可 用密封力的传递程度。这些是：• 密封件上的分型线投影和飞边， 以及• 密封压盖中的表面光洁度。 与密封件接触的机加工表面的光洁度是实现最佳密封性能的重要因素。饰面可以由 不同的系统定义，这些系统在水力设计中经常被误解，有时甚至被错误地指定。美 国标准协会提供了一组术语和符号来定义基本表面特征，例如轮廓、粗糙度、波纹 度、瑕疵和层距。粗糙度是最常见的特性，通常以 μin 为单位表示。粗糙度是表面不规则性与穿过表 面的平均平面的偏差的量度。在大多数情况下，几何平均粗糙度或均方根 （RMS） 是首选方法。RMS 测量对给定样品长度上偶尔出现的峰和谷很敏感。与低压密封有关，密封元件必须穿透这些微小的缺陷和不规则性， 以阻止流体介质 穿过接触带区域。人们普遍接受并建议动态接口不应超过 16 μin 的 RMS 值。或 0.4 μm 。静态接口不应超过 32 μin 的 RMS 值。或 0.8 μm 。特殊流体介质将受益于表 2 中列出的更光滑的表面。 分型线投影和毛边正如压盖表面存在粗糙形式的不规则性一样，密封元件上也存在不规则性或不完美 之处，称为分型线突起和飞边。分型线投影是沿着模具两半在模制橡胶密封件（如O 形圈和 T 形圈） 的内径和/或外径处汇合的连续材料脊。它是由于模具边缘上磨损 或扩大的圆角半径造成的。 Flash 是一种较薄的胶片状材质，从分型线投影中挤出。它是由于引入材料时出现模 具分离或成型后修整或抛光不充分引起的。 由于在蛤壳型压缩成型工艺中不可避免 地会出现飞边线，因此必须控制飞边的程度。控制在低压应用和密封气-油界面的应 用中尤为关键。MIL-STD-413E 等标准和橡胶制造商协会 （RMA） 手册中的标准为 制造商和用户提供了有关允许闪光标准的指南。通过完全消除动态和静态密封界面的闪蒸线，可以增强密封性能特征。这种做法在 蓄能器应用和需要低粘度流体介质（如硅油） 的应用中尤其可取。制造商可能会为 这些严格的应用提供可选的无飞边密封设计。垫片/O 形圈密封组合10.安装前后组合垫片/O 形圈密封件的 横截面草图。目前使用三种主要的静态密封方法。平垫 圈是三者中最古老的。在不需要可重复使 用性并且可以容忍一些泄漏的可能性的情 况下，扁平垫片可能是最佳选择。O 形圈 代表了对平垫圈的显着改进，适用于可以 容忍很少或没有泄漏的安装。组合垫片/O 形圈密封件（图 10）代表了对凹槽中的平垫圈和 O 形圈的显着改进， 可在静态应用中实现近乎零泄漏的密封。组合垫片/O 形圈密封件的优点是：• 易于安装，• 密封元件精确模制到位，• 密封件暴露于液体侵蚀的区域有限， • 组装后可明显检查，• 无需重新拧紧， • 可靠性高， 以及无需对配合法兰表面进行特殊加工（无凹槽）。图 11.组合垫片/O 形圈密封件的基本元件是一个在一个或多个表面上带有凹槽的保持 器，弹性体被模制到该固定器中。 种密封/应力关系会有所不同。组合垫片/O 形圈密封件由一个或两个元 件中带有凹槽的固定板组成。这种密封件 可以通过化学方式粘合到凹槽上，也可以 通过凹槽中的交叉孔机械锁定到位，如图 11 所示。组合垫片/O 形圈密封件比 O 形 圈相对昂贵。FEA 辅助密封设计 对于任何密封方法来说，至关重要的是密 封件能够在产生足够的弹性体应力以提供 足够的密封和不产生太大的应力之间实现 适当的平衡，因为应力会过早地降低密封 件的性能。根据密封件的类型和要求，这 12.左图是 U 形杯横截面的 FEA 网格模 型，右图是安装后的变形形状。随着有限元分析 （FEA） 的出现，对弹性 体应力及其与密封效果的关系的研究得到 了显著加强。FEA 是一种数值建模技术，已非常成功地用于密封应用。FEA 可以预 测安装、运行和各种条件下的密封件变形 形状和应力分布。这些信息在评估稳定性、密封性、热变形、膨胀和密封寿命时非 常重要。FEA 正在成为密封设计优化的非常强大的工具。FEA 辅助密封件设计的过程可以总结如下：• 密封件形状草图， • 材料选择，• 材料特性测试（如拉伸应力应变曲线、体积模量、热常数、摩擦常数等）， • 材料模型选择（Mooney-Rivlin 、Ogden 等）， • 网格建模，边界条件定义， • 数值分析，• 后处理 （输出） ， 以及查看是否需要修改密封形状。 图 12 显示了 FEA 图的示例。FEA 还用于流动性和模具分析，这是弹性体加工控制 所需的。 表 2 ：特殊介质的表面光洁度流体介质 动态 （RMS） 静态（RMS） 低温/低分子气体 4-8 英寸 6-12 英寸 低粘度 流体和气体 6-12 英寸 6-16 英寸密封材料 在过去 20 年中，设计采用液压和气动技术的设备的全球行业发生了巨大变化，这在 很大程度上是为了响应最终用户日益增长的期望。从密封的角度来看，这些期望现 在要求无论何种应用，都需要有效的无泄漏系统。世界上大多数领先的 OEM 都曾经有自己的可接受性曲线，有抱负的供应商必须达到 或超越这些曲线。然而，今天，审批程序只是简单地规定零泄漏是标准。这种情况 在很大程度上归功于市场对质量的看法，这当然需要无泄漏的系统。1970 年代的欧洲以严格的新质量标准以及制造、设计和采购审查来回应日本大型非 公路设备制造商的出动。这些审查的一个结果是朝着更高的系统压力迈进， 以提高机器产量。典型的欧洲非公路设备现在在 5,000 至 8,000 psi 之间运行。其他行业也 遵循这一趋势，今天我们在许多不同的行业中看到了 5,000 psi 和更高压力的液压系 统。为了应对这些挑战，领先的国际密封件制造商已经修改了现有材料并开发了新材料。这些材料使今天几乎可以制造任何轮廓和配置的密封件。现代液压和气动系统 通常使用下表中列出的密封材料。热塑性聚氨酯和聚酯弹性体热塑性聚氨酯 （TPU） 在密封材料方面取得了最大的进步。早期 TPU 的初始限制 已被克服。 目前的 TPU 可以承受高达 250° F 的系统工作温度，而不会严重损失唇口 预紧力，并且通常不需要 O 形圈通电。现在，一些配方的耐水解性非常好， 以至于 TPU 密封件用于使用高水基耐火流体的地下采矿钢瓶。 气缸设计师也从 TPU 材料的进步中受益。TPU 密封件满足了对极低摩擦和超长使用 寿命的要求，它提供 50% 的丁腈橡胶突破摩擦，并在 2 英寸中持续 12 × 10 6 次循 环。孔径，10 英寸。带非润滑空气的冲程气缸。 热塑性聚酯弹性体 （TPE） 也有所改善。对 TPE 进行化学工程改造， 以产生出色的 耐磨性和耐流体性等理想性能。这些特性使它们成为许多密封应用的首选 - 特别是作 为活塞密封件，通过适当的通电，可以产生极其高效的性能。这些 TPE 密封件中 许多与 PTFE 元件竞争，其中 TPE 的弹性特性使它们更容易安装，并且还可以防止 活塞漂移。一个例子是在车载起重机支腿中，弹性体可以粘合到相邻的表面光洁度 中。TPE 具有卓越的耐磨性和拉伸强度，非常适合这种用途。 在欧洲，TPE 在采矿和钢铁行业等特种密封应用中越来越重要。例如，TPE 的耐热 性和耐流体性在轧机中表现良好。对于通过港口的应用，例如定相气缸，通过利用 TPE 的耐磨性和硬度，可以专门设计密封件来克服通常与此类气缸设计相关的问题。 密封件制造商在当今行业取得成功的关键在于将最新的材料技术与创新的型材相结 合，为客户提供有效的解决方案。未来趋势 随着环境问题继续影响几乎所有行业，液压行业也不例外。在欧洲和美国，正在开发所谓的环保型液体。 已经尝试过植物油，例如油菜油和葵花籽油，但它们会给系统（在 180 ° F 以上形成树脂） 以及密封件和其他组件（在任何存在的水中形成酸，从而侵蚀弹性体）造成问题。其他液体竞争者包括聚乙二醇和合成酯，但这些也存在问题 - 其中最重要的是成本高达矿物油的十倍。需要新的材料和混合物来对抗这些 流体的影响，同时仍提供用户期望的密封完整性。初步工作表明，如果这个问题成为现实，还有很长的路要走。 弹性密封化合物的基本特性 尽管航空航天密封件中使用的弹性化合物来自相对较少的基础聚合物（如丁腈、氟 橡胶和乙丙烯） ，但每个密封件制造商通常会开发这些基础聚合物的特殊化合物， 以增强或抑制不同的化学或物理特性， 以满足应用的特定要求。这些化合物的专有配方是保密的。即使是对成品弹性体密封件的分析也呈现出原始 弹性体化合物的不完整情况，因为一些成分在加工过程中会消耗。在所有化合物特性中，最关键的是发生的变化。每种化合物的每种特性都会随着年 龄、温度、流体、压力、挤压和其他因素而变化。 已经开发了标准化测试来提供化 合物之间变化的可比性。性质变化倾向最小的化合物最容易使用;它们产生的密封件 适用于更多应用。为应用程序评估的属性数取决于条件的严重性。这些因素高度相互依赖，但通常包 括弹性和记忆、耐磨性、摩擦系数和流体相容性。让我们仔细看看这些。弹性和记忆力被定义为化合物在去除变形力后恢复到原始形状和尺寸的能力。韧性 意味着快速回归，而记忆意味着缓慢回归。在密封件中，弹性很重要，因为它允许 动态密封跟随密封表面的变化。尽管弹性体弹性经常在 Bashore 硅酸盐仪上测量， 但需要现场经验才能将评级与密封性能联系起来。低温应用需要额外注意。当温度 过低时，化合物会失去记忆。耐磨性 — 与移动表面接触时的耐磨性 — 是其他特性的乘积，包括弹性、硬度、热 稳定性、流体相容性和抗撕裂/切割性。它还受到化合物在其表面保持一层保护润 滑剂的能力的影响。 较硬的化合物通常更耐磨，因此 85 硬度化合物的动态密封件很常见。但是，如果 密封件遇到高温，最好指定更硬的材料来补偿热的软化效应。在低温应用中，可能 首选较软的材料，因为弹性体往往会使温度下降变硬 摩擦系数（通常仅在动态密封件中重要）是特定于化合物的，并且对于运行和突破 不同。通常，爆发摩擦力较高。断裂摩擦会随着循环之间的时间而增加。 摩擦系数受温度、润滑和表面光洁度的影响。老化和工作液对化合物的影响也可能 影响硬度，进而影响破裂和运行摩擦。就流体相容性而言，如果流体引起的特性变化足以降低密封功能和/或缩短化合物 的使用寿命，则认为流体与化合物不相容。不同的化学结构是流体相容性的关键。 对于非极性液体（如碳氢化合物燃料和油） ，通常使用腈、碳氟化合物或氟硅聚合 物。对于极性液体，例如磷酸酯液压油，乙丙化合物是最令人满意的。 处理管螺纹配件 毫无疑问，在新设备设计中不应指定管螺纹。管螺纹容易泄漏，尤其是在拆卸和重 新组装后。此外，许多更现代的螺纹牙型随处可见，即使在多次组装和重新组装后 也能提供长期、无泄漏的性能。尽管如此，尽管性能不佳，但管螺纹仍在各个行业 中使用。因此，接受仍然会遇到管螺纹，本次讨论回顾了减少管件缺点的方法。常用四种方法来密封管螺纹： 产生金属 。密封界面的面积有限，力度不受限制，因此会发生屈服。金属流填充错 位和泄漏路径。这些 dryseal 接头可能有效，但它们通常不能在不泄漏的情况下拆 卸和重复使用。使用干燥或不干燥的涂料是最古老且成本最低的螺纹密封方法。 由 各种成分制成，从虫胶中的碎核桃壳到其他填充剂和油，通常含有一些稀薄的挥发 物，它们本身就很弱，当挥发物蒸发时会收缩。捕获弹性体 。受限的 O 形圈可以有效密封，但也可能会出现组装草率的问题。损 坏的螺纹或夹紧的环也会导致泄漏。O 形圈通常用于高压流体动力系统，在这些系 统中，额外的成本更容易证明，并且特别需要无污染。 固化树脂 。这些厌氧丙烯酸材料有时被称为机械胶粘剂，通过固化产生强度。他们 对公差、工具痕迹和轻微的错位非常宽容。它们使锥形接头与 O 形圈一样有效，而 成本只是其中的一小部分。它们锁定独立式配件，例如仪表。它们还可以将屈服金 属接头的 98% 效率提高到 100% 。必须选择正确的牌号，因为它们的强度范围很 广，这样就不会妨碍拆卸。 固化材料在密封螺纹方面非常有效，因此通常用于进入或堵塞压力容器的直螺纹。 此外，即使锥形螺纹受到轻微的扭矩，固化材料也非常有效。轻微扭力的螺纹（直 螺纹或锥形螺纹）不会在壳体或阀门中留下高残余应力，这些残余应力会使阀体变 形至无法运行或长期疲劳失效的程度。 密封配件中最重要的事件可能是使用 TFE 材料开发厌氧管道密封剂。 自从这些材料 首次出现以来，许多公司都在他们的生产线中添加了厌氧螺纹密封剂。新的密封胶 技术具有多种优势：固化方便 。 由于厌氧，它可以在没有空气的情况下固化，在部件组装之前保持未固 化状态。事先没有蒸发、硬化或其他工作生活问题。润滑性 。该材料含有 TFE 填料，可消除磨损或其他组件组装问题。这些产品可防 止过度扭转而影响密封。填充线程 。 由于具有高润湿能力，该材料可以很好地填充螺纹，不会发生泄漏过的 划痕、划痕和凹痕。试穿运动 。使用厌氧密封剂组装的系统可以在不破坏螺纹密封的情况下进行初始重 新调整。抗振性 。厌氧密封剂不允许接头因振动而松动。可 重用。用丙烯酸和乳胶基材料密 封的配件可以在现场拆卸和重新使用密封剂，而不会有泄漏的危险。无污染 。与最常被厌氧材料取代的胶带不同，密封胶不会破裂而污染管路和阀门。 对四氟乙烯 （TFE） 化合物和填料材料的重要性能特性的回顾表明，该树脂在许多 没有填料的应用中表现良好。事实上，填料会降低 TFE 出色的电气和化学性能。然 而，在机械应用中，TFE 和无机填料的化合物具有更好的耐磨性，减少了初始变形 和蠕变，并提高了刚度和导热性。硬度增加，热膨胀系数降低。这些化合物可以在 无法使用未填充树脂的应用中获得 TFE 的优势。许多不同的填料可以与 TFE 混合，但大多数应用要求都已使用五种填料材料满足： 玻璃纤维、碳、石墨、青铜和二硫化钼。任何化合物的性能都取决于填料的类型和 浓度以及加工条件。化合物（例如普通 TFE）通过模塑、挤出或机械加工制成成品 零件。 TFE 树脂和填料应用的一个例子是由 TFE 制成的 O 形圈。它们用于需要耐溶剂和 其他化学品或极高或耐低温的地方。这些是弹性材料不适用的应用。在某些应用中，TFE O 形圈的另一个优点是材料的低摩擦系数和防粘性能。典型应用是旋转、 活塞和阀门密封件以及垫圈。 来源：气瓶设计的小工程师
