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怎样选择聚四氟乙烯垫片

聚四氟乙烯垫片质量主要体现在厚度公差上,聚四氟乙烯并不是良好的密封材料,当然膨体四氟例外, 普通四氟垫片无论再生材质还是纯原料的都存在冷流性,即在长期应下厚度会发生改变,用一段时间就要紧紧压紧螺丝,所以厚度公差是聚四氟乙烯垫片质量的首选项,还有一种加工工艺复杂的分散树脂做的垫片,据说质量优异,但价格会很贵。

1、聚四氟乙烯垫片片的结构参数
聚四氟乙烯垫片是由金属与非金属成型带螺旋相间缠绕而成,成型前的金属与非金属平带宽度是在剖析了国外著名密封件公司如日本Valqua公司、Pillar公司和美国Flextalic公司并综合国内厂家经验数据的基础上确定的。4.5mm厚度系列的缠绕式垫片的金属平带宽度一般有5.1、5.3和5.5mm三种,非金属平带根据不同材质又有不同的宽度。笔者仅选择了应用十分广泛的柔性石墨带材作为填充料进行研究,其宽度为5.8~6.0mm。
  金属平带经过一对特殊设计的成型轮压制成型,为保证绕制后的垫片厚度为4.5+0.4mm、钢带不露带、表层填料纹理清晰,则成型钢带宽度B,平钢带宽度B ',厚度t,成型角度2α和成型直边宽度b(如图1所示)之间通过几何关系的推导,可得各结构参数。
1、金属缠绕垫片的结构参数平钢带宽度B′(mm)5.15.35.5成型带宽度B(mm)4.1成型带高度h(mm)1.5成型角度2α(°)99.384.268.3直边宽度b(mm)0.240.701.04
2、金属缠绕垫片生产工艺参数
除了金属缠绕垫片的结构参数外,生产过程中的工艺参数对垫片的性能影响很大。工艺参数主要是指绕制垫片时的压紧力和钢带所需的拉紧力,通过调节气缸内气体压力p和施加于电磁离合器上的激磁电压U就可分别调整它们的大小。设压紧轮上的压紧力为Fc则
Fc=πD2p/4    (1)
式中 D——气缸活塞直径。
由文献[1]得到电磁离合器的扭矩T为
T=KμRmU2    (2)
式中 K——与电磁离合器结构有关的常数;
   μ——摩擦片间的动摩擦系数; 缠绕垫片
   Rm——摩擦面的平均直径。
  对于选定的电磁离合器,其K、μ、Rm均不变。若成型钢带盘直径为D ′,则钢带的切向拉紧力Fp为
Fp=2KμRmU2/D′    (3)
改变激磁电压U即可调节钢带上拉紧力的大小。
3、金属缠绕垫片结构与工艺参数的优化
金属缠绕垫片的结构和工艺参数直接影响垫片的性能。笔者对表1所列三种不同结构参数的成型钢带,对应于不同的工艺参数,以自行研制的新型缠绕机绕制出的垫片作为试验样品,在多功能全自动垫片综合性能试验机[2]上进行力学性能(压缩率、回弹率)和密封性能试验。试样为DN80、PN5.0的内外环型柔性石墨缠绕式垫片,试验条件为:预紧比压70MPa,试验介质99.9%氮气,介质压力5.5MPa,室温,加载、卸载速度0.5MPa/s。采用三因子三水平正交试验,即根据L9(34)安排试验,以寻求佳结构参数与工艺参数的匹配。
  试验用垫片的结构和工艺参数为
  α——成型带半角,α1=49.6°,α2=42.1°,α3=34.2°;
  Fp——缠绕拉紧力,Fp1=11.8N,Fp2=14.7N,Fp3=17.6N;
  Fc——缠绕压紧力,Fc1=251.3N,Fc2=314.2N,Fc3=377.0N。
  做了9组不同结构和工艺参数组合的垫片性能试验[3],对其中泄漏率数据进行方差分析后列于表2中。可以看出成型钢带角度2α与缠绕压紧力Fc对垫片的密封性能有显著影响。根据GB4622.3—93《缠绕式垫片技术条件》中的技术指标,柔性石墨缠绕式垫片的压缩率为18%~30%,回弹率≥17%,泄漏率≤1.0×10-4(石化行业推荐)。而优化的目标就是要在满足国标规定要求的前提下,泄漏率小,回弹率高。试验中的α2Fp2Fc3组合[3]虽满足泄漏率小的要求,但回弹率不达标。因此,在Fp水平不变的情况下,改变对性能影响显著的两水平α和Fc,再进行垫片性能试验,得出的结果如表3所示。
泄漏率数据[3]方差分析方差
来源偏差平
方和S自由度
f均方
S/fF比显著度
βα8.0224.01 24.830.01

发表于:2013.06.06
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