非圓設備艙段密封工藝研究

王赫 回志姍 關明月

摘 要：隨著研制產品不斷深入，部分設備已由陸地轉向水下，產品結構也越趨復雜，在完成功能的同時，其工作環境的要求也隨之增加，水下工作的設備要求其控制機構具有防水功能且能承受一定壓力，這對設備艙體的密封也增加一定難度，對此通過幾種密封形式、密封結構的對比研究，得出較為合理可行的結構，為后續產品密封奠定技術基礎。

關鍵詞：非圓艙段；密封試驗；密封膠圈；輔助材料

1 關鍵技術和難點

作為研制產品，為保證在水下密封，因此需要解決的關鍵技術有：對非圓艙段密封方式進行摸索，尋找更好的密封方法；密封所用輔材上進行研究；安裝后螺釘擰緊力矩不明確，需要進一步驗證，如何保證各螺栓的力均勻施加，保證膠圈變形量一致為控制難點；對于艙段密封電連接器而言，過線孔的密封同樣為重要環節，因此摸索并確定非圓艙段的密封特性及影響因素為本次研究難點。

2 研究技術方案和措施

針對密封方式進行分類試驗：對艙段采用端面密封和徑向密封兩種結構，通過試驗驗證方法的有效性；同時對密封面的密封輔助材料進行研究；使用石墨板配合3M膠；使用膠圈配合特221潤滑脂；使用膠圈配合704硅橡膠3種方法，尋找更合理的組合方式；對螺栓安裝時的力矩進行摸索分析：逐一將各個螺栓限定到指定力值；先將螺栓對稱手勁擰緊，再對螺栓對稱限力，摸索兩種方式對密封的影響；作為電器過線孔，中間為穿線灌膠孔，在密封時選用灌線膠密封出線口，另外在選用M3膠做對比試驗，比較兩種效果。

3 研究過程、主要工藝試驗及取得的效果

3.1 密封方式攻關

（1）插接密封艙段驗證

對正在裝配的電機控制艙的密封方式進行研究，首先采用插接的方式進行密封，將密封膠圈安裝到艙蓋密封槽內，將蓋與艙體扣合，使用螺栓將其固定后，根據設備深度將艙體耐壓指標定位成2MPa，根據這一指標，對艙體進行氣密性和耐壓性檢查，發現當壓力達到0.3MPa時，產品狀態完好，逐步升壓，當達到0.5MPa時，產品密封接口出現氣泡，氣密試驗不合格，為排除膠圈因素導不致密封的情況，采取分解檢查更換膠圈的方法，試驗結果還是同樣在到0.5MPa時，密封接口出現氣泡，氣密試驗不合格。

（2）端面密封艙段驗證

為完成對比試驗，設計另一種端面密封結構，將密封膠圈安裝到艙體密封槽內，將蓋與艙體扣合，使用螺栓將其固定后，同樣對艙體進行2MPa耐壓氣密試驗，發現當壓力達到2MPa時，產品狀態完好，沒有發生漏氣現象，當達到2.5MPa時，艙體密封仍完好，為驗證試驗產品密封型，繼續對艙體增加壓力，當達到3.7MPa時，接口出現輕微滲漏。壓力值已經遠遠超過技術要求值，該種密封方式有效可靠。

3.2 輔材選用

首先，采用石墨板配合密封膠的密封方式，操作方法為在艙體上均勻涂抹一層3M密封膠膠液，將石墨板擺放在上面，按平；再使用3M密封膠均勻涂抹在石墨板上面，將艙蓋與艙體合上、對齊，使用螺栓依次緊固。待24小時后，對艙體進行氣密性檢查，要求2MPa壓力下艙體無泄漏。試驗證明，當壓力升到0.2MPa時，艙體已經產生較大的氣泡，沿密封面依次排開，密封效果不好。

其次，采用膠圈配合潤滑脂方式，對上述艙體進行改制，在艙體端面上加工密封槽，使用膠圈配合特221潤滑脂進行密封試驗。裝配時先將潤滑脂均勻涂抹在膠圈上，在將膠圈放入密封槽內搟平，安裝艙蓋，使用螺釘擰緊。在進行壓力試驗時，產品壓力達到3MPa時艙體仍無泄漏現象，繼續升壓，當到4.2MPa時，艙體出現微滲漏，由于已超過設計值，密封方式有效，試驗結束。

最后，采用膠圈配合密封膠的方式，同樣將艙體與膠圈安裝好，在膠圈外涂一層704硅橡膠，使用螺釘緊固，待膠液固化24小時后，將艙體放入水槽中，通入壓力，當壓力達到3MPa時艙體仍無泄漏現象，繼續升壓，當到4.5MPa時無泄漏現象，為防止壓力過大艙體變形，停止增壓，試驗合格。

3.3 力矩摸索

以上在艙段密封時均涉及螺釘緊固，因此該項驗證與上面試驗同步進行。選用M4×20的螺釘，在端面密封的基礎上，對螺釘安裝順序及施加力矩進行摸索，根據查閱資料初步定力矩為6N·m，采用一點逐一安裝和艙體對角逐一安裝兩種方法進行驗證，結果顯示，對角緊固要比逐一緊固的方式更可靠，力矩最小為3.5N·m，為保險起見，力矩定為5N·m。

3.4 電連接件的密封性

由于艙段所用導線必須穿過艙體到達執行機構，因此，驗證過線堵頭的密封性時十分必要的。通過選用膠黏劑、硅酮免墊密封膠和704硅橡膠3種膠液對比堵頭的密封性，并按照使用說明進行固化進行對比試驗。其中膠黏劑要求室溫固化48小時，高溫60℃固化4小時；硅酮免墊密封膠固化12小時；704硅橡膠室溫固化24小時，固化深度3mm。固化后對過線堵頭進行2MPa的密封檢查，結果發現3種膠的均不能滿足設計要求的密封壓力，通過調研選用一種牌號為UR5562的灌線膠，該膠固化24小時，同樣按照2MPa壓力下的密封檢查，結果沒出現泄漏現象，滿足設計要求。

4 技術指標完成情況

通過徑向密封和端蓋密封兩種在非圓艙段上的應用，密封輔材的選取及配合，緊固螺釘力矩的摸索與施加方式，以及艙段過線孔的密封膠選擇四大方面進行研究，驗證非圓艙段的密封性能，查找密封的影響因素，通過摸索、試驗驗證最終確定端面密封為較為可靠的密封結構，使用膠圈配合密封膠進行密封，M4的螺釘擰緊力矩為5N·m，過線孔使用灌線膠進行，初步制定了非圓艙段的密封形式，為設備的密封性和功能實現提供了保障。

5 結論

非圓艙段密封工藝研究歷時半年，通過對產品艙段零件的設計，加工，驗證，再加工，再驗證等途徑，先后摸索了密封結構方式的優缺點、密封輔材的使用、緊固螺釘的力矩值以及灌線膠特性等等，最終完成了產品的密封，試驗方法合理，驗證結果有效，達到研究的要求。并為后續研制產品的工藝研究提供了思路。

參考文獻

[1]朱鳳偉.艙段對接密封電連接器的密封設計[J].機電元件，2003，23（3）：27-30.

（作者單位：沈陽航天新光集團有限公司）