金屬密封墊圈裝配次數探討

秦運德 沈小波 盧力源 李夢喆

摘 要：密封墊片是一種用于機械、設備、管道只要是有流體的地方就是用的密封備件，金屬密封墊片是以金屬板狀材質，經切割，沖壓或裁剪等工藝制成，用于管道之間的密封連接，機器設備的機件與機件之間的密封連接。密封墊設計參數很重要，但如何正確使用密封墊次數對密封功能起到決定性作用。

關鍵詞：金屬密封墊 裝配 次數

1 引言

金屬密封墊片具有精密度高，拉力度強，光潔度好，有韌性，不易折斷的特點，在變速器行業運用廣泛，比如加、放油塞、倒車燈開關等，金屬密封墊常見的失效形式為變形，加工紋路粗糙、安裝平面不平整，最終導致密封失效。影響密封墊密封功能的主要因素有螺栓扭矩，油溫，油壓、殼體配合面精度，及裝配次數等。在此本文通過對裝配次數的研究與墊片變形的規律研究，從而得出使用次數對密封性能的影響。

2 問題描述

某公司一變速器上放油塞使用的密封墊圈金屬墊圈，材料為銅，整車裝配變速箱時，發現油底殼放油螺栓處滲油，密封墊圈的裝配位置如圖1所示。

故障墊圈拆解驗后變形情況如圖2。

3 問題分析

拆解發現墊圈變形嚴重，中間部分因沒有被螺栓法蘭受壓，有明顯的凸起。在校驗室進行測試會拆卸放油螺栓，然后重新擰緊，重新擰緊時，銅墊片已經發生變形，變形為不可恢復塑性變形，二次使用在同等螺栓預緊力情況下，密封墊圈的變形量會有所變化。殼體加工表面會存在粗糙度、變形的問題，它們和墊片之間存在泄漏通道。密封墊圈二次使用后的變形量會有所變化，不能有效填充殼體平面之間的不平整間隙，造成滲油風險，墊片密封原理如圖3。

密封墊圈一次裝配試驗結果如表1所示。

從分析數據分析：

1）一次裝配后墊片變形量最大為0.34，最小為0.27，平均值為δ1=0.296mm，油底殼為沖壓件，沖壓件平面度為Pmax=0.2;

2）一次裝配后，δ1>Pmax，密封墊圈的變形量可以填充殼體不平整度。

密封墊圈二次裝配試驗結果如表2所示

從數據上分析：

1）二次裝配后，變形量最大為0.1，最小為0.05，平均值為δ2=0.064;

2）二次次裝配后，δ2=0.064

綜合上述試驗結果來看，裝配次數對密封墊圈密封性能有很大的影響。

4 理論分析

4.1 密封墊圈變形分析

密封墊圈承受螺栓的軸向預緊力F，在F的作用下，密封墊圈首先會產生變形，根據胡克律的內容為;固體中的應力σ與應變ε成正比，即σ=Ε*ε

σ=F/A

ε=δ/L

即δ=FL/（EA）? ? ?公式1

式中E為常數，稱為彈性模量

F：螺栓的軸向預緊力F

A：密封墊圈有效接觸面積

δ：密封墊圈變形量

L：密封墊圈原始厚度

按照上述公式1，即在圖4中oa段，為彈性變形區域階段。

4.2 應力與應變關系

應力與應變關系如圖4所示

1）從上面試驗分析，二次裝配的螺栓扭矩沒有變化，軸向預緊力沒有變化，但是墊片兩次的變形量有很大的差異。

2）墊片一次裝配過程中，墊圈首先產生了彈性變形，此階段變形量與應力成正比，變形量隨應力增加而增加。

3）從上面試驗分析，一次裝配后的密封墊圈已經產生了塑性變形，不可恢復。二次裝配過程中，此時墊圈處于c階段，進入強化階段，變形量增加必須要增加應力，即軸向預緊力要增加，在應力不變情況下，變形量變化很小。

5 結束語

1）本文通過對密封墊圈裝配次數的試驗分析，找到密封墊圈裝配次數與它變形量的關系，為金屬密封墊圈裝配次數提供試驗依據。

2）通過應力與應變的關系圖找到密封墊圈的變形趨勢，為金屬密封墊圈裝配次數提供風險分析依據;

3）強化階段應力與應變的具體關系還需要大量數據研究。

參考文獻：

[1]《材料力學》 第四版 ?劉鴻文 主編.