导电密封衬垫的设计和环境适应性设计要求

设计
量控制
O型圈
18 ~ 25 % ＞10% 有槽
所需 封闭力 适中
D型圈
18 ~ 25 % ＞8%
有槽需固定 适中
矩型(1:2) 18 ~ 20 % ＞8%
有槽需固定 大
平垫
18 ~ 15 % ＞5%
有无槽均可 最大
但要有限位 设计.
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
一、导电密封衬垫的设计要点
其中表面接触电阻是一不稳定因素，受表笔压力，接触 面积及表面银粒子”硫“化等因素影响，导致检测的 电阻有差异。通常取其平均值。 通过导电层的厚度可以大致的算出体积电阻率，由于 表面接触电阻是一不稳定因素，通常会偏大。 f. 由于储存或其它因素影响(包括”硫”)表面接触电阻会 增大到一个稳定值.
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
b 其它---在两个螺钉距离中间点胶。
放入胶圈之后用手压平，使胶扩散，防止胶固化后隆起。 72小时之后，方可加压、装配。
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
一、导电密封衬垫的设计要点
1.2导电密封衬垫的设计（七）
EMC与防水：
• 屏蔽性能：
1MHz~10G＞ 80 db
• 防水：
标准设计应达到：IP 67 （当衬垫的压缩量＞ 15 % 时）
3.4 导电性
3.4.1 基本概念
a. 体积电阻率(ρv)：
通常系指在一标准试样上测量的电阻值换算成为：一立方厘米 物体的两个端面为电极时的电阻值--称之为体积电阻率。单位是： Ω-cm b. 体积电阻率ρv 只能在标准试样上测试并经计算得出，无法在产 品上检测。
c. 由于产品的制造工艺与标准试样的制备工艺有所不同， 其电阻值会有差别。因此，检测产品的电阻值是必要的。
O型圈和D型圈的设计原则：
胶圈的变形量必须大于接合面不平度公差的累积 结构件受力之后会产生新的变形，必须保证在衬
垫的任何部位，其变形量大于10%
槽必须100%容纳被压缩变形的衬垫不允许在压
缩时，胶圈变形溢至槽沿
应合理标注衬垫的公差尺寸
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
一、导电密封衬垫的设计要点
导电密封衬垫的设计和 环境适应性设计要求
2020/11/18
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
导电密封衬垫的设计以及环境适应性设计要求 ( 提 纲)
一、导电密封衬垫的设计要点 1.1导电密封衬垫安装槽的设计 1.2导电密封衬垫的设计
二、导电密封衬垫环境适应性设计要求 2.1 有关“三防”设计术语 2.2 防腐蚀设计 · 电偶腐蚀（接触腐蚀） · 导电密封衬垫对铝法兰的腐蚀 · 平台环境与腐蚀的关系
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
不合理合理的设计---衬垫的压缩量＞25 %
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
1.1导电密封衬垫安装槽的设计（三）
(3) 安装槽槽深的设计：
• 安装槽槽深的设计是关键：
——决定了导电密封衬垫的压缩量 ——决定了衬垫的外形
会产生过压或切断衬垫)并且均衡。
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
一、导电密封衬垫的设计要点
1.2导电密封衬垫的设计（一）
对衬垫材料的一般要求：
• 低的吸水率：吸水率≤0.5% • 防霉性： 长霉等级在0~1级 • 使用温度：-60℃ ~ +160 ℃ • 抗老化性：70 ℃/168小时（不发粘、不龟裂、不降解） • 稳定性及相容性：在使用范围内，无有害气体释放与装配结
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
二、导电密封衬垫的环境适应性设计要求
2.1 有关术语
• 三防：防湿热、防霉菌、防盐雾腐蚀 • 三防等级：
军品分为二级 民用通常分为三类环境
• Ⅰ型面指直接与大气接触的环境 • Ⅱ型面指设备处于工作状态时，不暴露在自然环境中
（如在电子方舱中）
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
导电衬垫的质量控制
3.3 外形及尺寸
3.3.1 外形： 外形应平整，无扭曲，如扭曲超出180度且
无法摆正，为不合格。 3.3.2 尺寸：
长与宽的尺寸应为负公差，通常取-0.5~-1%
即：胶圈长度 ≤ 槽的长度。
否则胶圈会过容而无法装配或将胶圈压坏。
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
导电衬垫的质量控制
1.55
压缩量 （%）
26%
φ2
1.50
2.31
25%
φ3
2.46/2.25 3.10/3.25 18%/25%
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
1.1导电密封衬垫安装槽的设计（七）
(7) 关于“过容”设计 为避免衬垫压缩永久变形带来的负面影 响，有时采用过容设计。
a. 衬垫的硬度通常在55~65度； b. 衬垫的顶部设计成弧形以避免边缘被切断。 c. 通常紧固螺钉间距较短，锁紧力适度（过大
如：φ2的O型圈：其槽深通常为： 1.5mm；
压缩量为18%时，槽深为：1.6mm。
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
1.1导电密封衬垫安装槽的设计（五）
(5) 安装槽槽宽的设计：
• 当槽深确定后，槽宽W是H的函数：
槽宽W= O型圈截面积÷H（槽深）×（110%~120%）
• 通常结构设计师非常关注槽宽，取较小的槽宽来减小
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
2.2 防腐蚀设计（五）
降低导电密封衬垫电偶腐蚀的方案：
当在A类或密封状态下使用导电密封衬垫是安全的；在B 类和C类环境使用时，衬垫会对铝产生电偶腐蚀。推荐解决 方案如下：
一是在结构设计上，尽量使槽内留小的空间，使电介质不
渗入压缩面，而保证电接触的可靠性；
d. 表面“点”电阻： 系指导电产品的任意两点间的电阻值（Ω）；其电阻值与两点
的距离成正比；与导电层的截面积成反比。
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
导电衬垫的质量控制
e. 影响表面”点”电阻的因素 表面”点”电阻实际上是一综合电阻值，由下列电阻 组成：表面接触电阻+表层电阻+内层的体积电阻
减弱，并可以被接受
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
三. 导电衬垫的质量控制
3.1 重要性
由于导电衬垫兼顾防水及EMC双重功能，因此控制 导电衬垫的质量显得特别重要。
3.2 质量控制项目
a. 外形及尺寸 b. 导电性----电阻值 c. 防水及EMC性能.
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
2.2 防腐蚀设计（一）
防腐蚀设计实际是对金属腐蚀的控制，结构件的 防腐设计主要方法有：
• 选用耐腐蚀性金属 • 选用合理的镀层体系及镀层厚度 • 防止或降低电化学腐蚀的产生 • 防止缝隙腐蚀的产生 • 防止导电密封衬垫对金属的腐蚀
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
2.2 防腐蚀设计（二）
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
一、导电密封衬垫的设计要点
1.1导电密封衬垫安装槽的设计（一）
1.1导电密封衬垫安装槽的设计 (1) 安装槽的设计是结构设计的关键， 关系到： a. 防水和电磁兼容（EMC）性能 b. 外形、尺寸的限制
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
1.1导电密封衬垫安装槽的设计（二）
中等硬度 45~ 60度 高硬度 60~ 75度
1、结构件刚度好 2、螺钉间距＜100mm 3、锁闭力中等
1、螺钉间距＜50mm 2、锁闭力大
中等硬度密封性最 好
硬度高、反弹力大、 密封性好，需较大 的锁闭力
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
一、导电密封衬垫的设计要点
1.2导电密封衬垫的设计（四）
(2) 导电密封衬垫安装槽的设计原则：
• 安装槽的截面积大于导电密封衬垫的截面积 • 受压后，导电密封衬垫应能完全被容纳在安装槽内 • 安装槽的槽沿起限位作用，防止衬垫被过压 • 法兰和安装槽的合理设计有利于EMC和EMP（电磁脉
冲）的释放
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
合理的设计---衬垫压缩量为25%
二是在极其恶劣的环境中，采用双层(双峰)衬垫方案，即靠
外侧，采用非导电普通密封圈，内侧采用导电密封衬垫。
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
2.2 防腐蚀设计（六） 平台环境与腐蚀的关系： 不同的平台环境，导电密封衬垫的腐蚀程度不一样 当法兰接合面处于Ⅰ型面时，法兰边缘会有腐蚀； 当法兰接合面处于Ⅱ 型面时，法兰边缘的腐蚀程度会大大
构件相容
• 耐侯性：当用于Ⅰ型面时，有抗紫外线要求
采用复合或双峰衬垫（外侧为环境密封）
• 抗压缩永久变形良好 • 合适的邵氏硬度 • 抗拉强度和抗撕裂强度好
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
一、导电密封衬垫的设计要点
1.2导电密封衬垫的设计（二）
衬垫形状的选择：
截面形状 最佳压缩量 最小压缩 使用范围
导电密封衬垫的设计和环境适应性设 计要求
一、导电密封衬垫的设计要点
1.2导电密封衬垫的设计（六）
衬垫的固定：
通常不主张与槽粘接固定
有时为防止衬垫移位、脱落需对衬垫粘接固定：
采用的胶：采用RTV硅橡胶，不允许用瞬干胶或环氧胶 在槽内先点胶，大约1~2mm2 点胶方法：a “O”形圈---通常点三点（等距离）
防止电偶腐蚀：
• 选用两种电位相近的金属接触； • 处于“Ⅰ型面”时两种金属的电位差允许值为：
0.25V 处于“Ⅱ型面”时两种金属的电位差允许值为： 0.4V
• 当两种金属电位不允许接触时，用镀层减小电位差。 • 防止缝隙腐蚀的产生 • 防止导电密封衬垫对金属的腐蚀