垫片密封行为性能
粗糙度对垫片密封性能的影响
什么是表面粗糙度
高度特征参数
√ 轮廓算术平均偏差 Ra:在取样长度(Lr)内轮廓偏距绝对值的算术平均值。在实际测量中,测量点的数目越多,Ra越准确。
√ 轮廓最大高度 Rz:轮廓峰顶线和谷底线之间的距离。
对机械零件的影响
√ 配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系,对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。
对密封连接接头的密封性能有重要影响
表面粗糙度对垫片密封性能的影响
表面粗糙度对密封的影响机理
√降低紧密度,提高泄漏率
√提高紧密度,降低泄漏率
其主要原因是:一方面不同粗糙度会对密封件与密封面表面的啮合性产生影响;另一方面,适当的粗糙度可以增加密封的“有效密封面宽度”,即w’>w。
对于线密封性质的金属环垫,如金属椭圆垫,其与被密封的法兰金属面之间属于“硬接触“,粗糙度会导致啮合性下降,导致紧密度下降,所以,这类密封连接,一般要求控制密封面的粗糙度不超过1.6μm。
对于平面密封性质的柔性密封,如宝骅的BMC产品:橡胶垫片、无石棉橡胶垫片、PTFE垫片、石墨缠绕垫片等,其自身具有良好的啮合性,能有效“填补”法兰表面由“粗糙”引起的“凹凸”,但有两个前提,一是密封件通过啮合“填充”,其波谷处的应力水平仍然有效,即σgo’min不低于有效的工作密封应力。
因此,粗糙度也不能过大;二是,加工时所形成的“水纹线”尽量采用同心圆,尤其是在粗糙度接近6.3μm的时候,采用螺旋线(虽然ASME B16.5第6.4.5.3节允许)对于密封紧密度要求较高(如以随机单孔漏率检测的紧密度≤10-6P.m3/s)的接头而言,会有影响。
表面粗糙度对垫片密封性能的影响
表面粗糙度对密封的影响机理
提高抗吹出载荷
对于平面密封而言,适当的粗糙度提高了密封件和被密封表面的摩擦力,从而提高密封件的吹出抗力,即摩擦力F’>F
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