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密封材料的分类以及发展

   由于密封的工况越来越复杂,显然采用单一的密封材料,无论如何也难于满足密封系统越来越苛刻的要求。随着密封技术的进步,密封材料的种类也越来越多。也正因为这一点,目前,对于密封材料还无一个统一的分类方法。而最常见的是把密封材料分为固体密封材料和液体密封材料两大类。固体密封材料包括非金属密封材料和金属密封材料二类。

  非金属密封材料主要包括:

  (1)陶瓷密封材料;

  (2)石墨密封材料;

  (3)橡胶密封材料;

  (4)树脂型高分子密封材料;

  (5)其他非金属密封材料(皮革、石棉、纸、毛毡等)。

  金属密封材料主要包括:黑色金属密封材料和有色金属密封材料。

  在液体密封材料中,主要包括胶粘剂和近代发展起来的磁流体密封材料。

  胶粘剂常分为树脂基胶粘剂、橡胶型胶粘剂以及无机胶粘剂。磁流体密封材料分为油基磁流体密封材料、水基磁流体密封材料、二酯磁流体密封材料和氟碳基磁流体密封材料等。

  密封材料的发展趋势

  任何工程构件对所使用的材料都有一定的技术要求。对于密封装置所使用的材料,除了一般要求,如经济性、工艺性、安全可靠性之外,还提出了不同于其它机械工程的特殊要求;或者要求虽同,在使用过程中却有着不同的重要意义。

  密封材料首先应具有对密封介质的不渗透性,并能保证充满接触间隙,以及使运动的配合表面微观不平度压紧,构成耐摩擦副组对,保证密封接触压力的恒定。对密封材料的技术要求,虽然都有重要意义,但是重点要解决的是减少和消除介质的漏泄,这首先要使密封材料能够填充到连接处的间隙中去,由此可见,理想的密封材料应当具有结构流动性,近似于液体的流动性。这一点对于轴转速不断增加,向高速机组发展的现代技术来说特别重要。

  另一方面,液态结构特性不能在密封压力及其它外界因素作用下保证密封稳定性。为抵抗密封介质压力,密封材料还应当具有固体性质,即具有足够的刚度,保证形状不变及阻抗变形的能力。因此,理想的密封材料应同时兼有液体和固体的性质。

  由于摩擦、温度变化、腐蚀等外界因素的影响,接触密封的密封材料使用条件与理想状况相差很远。在这种情况下,有决定性意义的是,在许多不利因素作用下,获得密封材料长久工作能力的准则。尤其随着现代技术的发展,各种工况下的密封不断涌现,对密封材料提出耐温性、耐压性、耐腐蚀性、耐磨损性、不渗透性、耐辐射性等许多要求。在这种情况下,密封材料要满足密封装置的要求,除了要开发研制新型耐高温材料、耐腐蚀材料、耐磨材料、高强度材料、耐辐射材料及不透性材料以外,还必须开发复合材料,使之获得比单一材料的各种性能更佳的材料。比如,某些聚合物材料的弹性缺陷,其中包括氟塑料,可以用橡胶与之组合来补偿这个缺陷。这样复合的材料不仅具有良好的弹性,同时还保持了氟塑料本身所具有的良好耐腐蚀性。为提高动密封的使用寿命,可在密封材料中加些耐磨填充剂,在橡胶密封圈的摩擦表面上形成氟化碳氢化合物薄膜,金属箔包覆弹性填料,石墨浸渍有色金属等。

  对密封材料越来越苛刻的要求,要求使之具有一些相互矛盾的性能,这对于单一材料来说往往是满足不了的。把一些不同性能的材料组合起来,取长补短。开发研制新型复合材料,显然代表着密封材料的发展趋势。目前新型复合密封材料开发趋势大致为:

  (1)研制出强度可与钢材相比,但要兼有弹性的复合密封材料。

  (2)能长时间耐热500℃以上,而强度要在1000MPa以上,并易机械加工的纤维增强复合密封材料。

  (3)研制出机械性能和耐热性能超过铝合金,并可进行塑性加工的树脂基纤维增强复合密封材料。

  (4)研制高硬度低脆性材料。

  (5)研制比钢强,比橡胶弹性好,而且又可焊接的材料。

  (6)研制由纤维增强的新型陶瓷材料。

  在密封材料的开发方面,还可以采用喷涂一层新的热固性塑料及喷镀有色金属粉末的方法,这是符合理想密封材料结构准则的。这种覆面层可用于石油天然气钻井套管的密封,钻井深度要达到几千米,甚至上万米,摆在钻采机械面前的任务就是要提高连接的密封性。复合的聚乙烯——锌覆面层可以满足这种密封性要求。从密封角度来看,接近理想的覆面层结构是可以形成的。形成共混组织的覆面层可由相态及组分粒度来控制。它可以是多相系统的覆面层,也可以是金属有机化合物覆面层。

  目前,密封材料开发的另一个趋势,就是液体密封材料的研制。这里面包括二部分内容,一方面是大力开发耐高温密封胶、耐低温密封胶、无机胶、瞬干胶、无溶剂胶、低毒胶、无毒胶,水基胶、低温固化高温使用的密封胶,以及其它高性能、耐久性优异的新型密封胶。另一方面,就是磁流体密封材料的开发,这对于解决其它密封材料难于解决的密封课题是卓有成效的。

  不断涌现的新型密封材料会大大促进密封技术的发展;同时,近代工程对密封技术所提出的越来越高的要求,也会刺激密封材料的加速研制。可以顶见,随着技术的进步,密封材料的开发将会有一个令人鼓舞的飞跃。

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时间:2018-04-08 编辑:admin 来源:未知 点击:

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