密封件设计指导

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现场成形式垫片 （FIP）
对刚性法兰，应使用厌氧性密 封材料，因为：
• 实 现 金 属－ 金 属 的 直 接 接 触 •保证正确的螺栓张力
•精确保持最终尺寸公差
•提供结构强度 •减少微运动
•消除微振腐蚀
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
厌氧性垫片的附加优越性：
宽松的表面精度要求 ִ可使用更经济的表面机械结构方
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
正 确 选 择 适 当 的 密 封 材 料 （ 维 修 ）： • 厌 氧 性 密 封 剂－－ 应 该 用 于 原 先 已使 用厌氧性材料的法兰
• 硅 橡 胶 密 封 剂－－ 应 该 用 于 原 先 已 使 用硅橡胶材料的法兰，并可以取代原 先使用的绝大多数预切式垫片
- 螺栓孔周边部分(a):最小5mm
• 平面度
-0.1mm/300mm
a
• 粗燥度
- Rz 2.5 ~25µm Ra 0.8 ~ 3 µm
b
• 间隙填充( 最大) - less than 0.1mm
• 表面压力 - 应大于2.5N/mm2 (富士压敏纸检测)
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现场成形式垫片 （FIP）
现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
法 兰 设 计 要 点 一 览 (3) 对于铝等软金属， 应使用加强筋来增加刚性
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
加强筋应尽量靠近螺栓孔
NG
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OK
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现场成形式垫片 （FIP）
法兰设计工艺参数- 厌氧胶
• 法兰宽度 - 螺栓孔之间部分(b):最小8mm
•水泵
• 发 动 机 体中 间 板
• 发 动 机 体 (铸 铁 或 铸 铝 件)
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
刚性加工面法兰
铝+ 铝
(例如, 缸体 + 其它刚性零件)
铁 +铝
(例如, 缸体 + 其它刚性零件 )
铁+ 铁
(例如, 缸体 + 基板, 阶梯框架)
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硅胶 FIPG
粉色 铜色
5460 容油性,用于自动变速 箱5920 超高温达300C以上
5900 即时密封
黑色
5910 低粘度
5970 即时密封,用于车桥等
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598 脱粘快
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
厌氧胶和硅胶的选择
5699 518
5699 5999
5920 5699
法
装配之前不会固化
ִ不必尽快装配，因为厌氧材料的
固 化 只 能 在 法 兰 合 拢 以 后 才 会 发 生。
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
厌氧胶产品介绍
现有产品
厌氧FIPG
新一代产品
509,FMD127 柔性好 510,515,518(铝表面)
573,574 丝网印刷 18010 自动涂胶的518 5205 抗热老化,自动涂胶 5206 抗热老化,自动涂胶 5207 抗热老化,丝网印刷 5208 抗热老化,丝网印刷 5209 抗热老化,丝网印刷
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现场成形式垫片 （FIP）
解决方法： 增加螺栓凸台 的高度
右 图 ：高 度 “a”
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
解 决 方 法 ：或 者 缩 短 螺 栓 间 隔 距 离
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
如果螺栓中间的间隔太大，两个螺 栓之间的法兰面上将不会有任何压 力
乐泰法兰密封技术
汉高股份有限公司技术服务部
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垫片的种类
垫片
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固体垫片 液体垫片
预切式垫片
现场固化垫片 (CIPG)
溶剂型垫片
非溶剂型垫片 (FIPG)
加热 紫外线
硅胶 厌氧胶
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现场成形式 垫片
（FIP）
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
FIP 垫 片 是 一 种 化 学 液 态 垫 片 ， 在 法兰装配前被涂在法兰的一个表面 上 ， 在 法 兰 被 装 配 之 后 固 化。能 够 充满和补偿法兰表面 的间隙，凹 点，划痕和不规则，形成一个可靠 耐 久 的 100％ 的 密 封 。
H2O
H2O
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FIP硅橡胶的固化机理
单组份硅胶的组成
链状低聚物硅氧烷 交联剂 促进剂 封端剂 补强剂 溶剂 两步反应 ~OSiR2OH + CH3SiX3 ---- OSiR2OSiX2CH3 + HX ~OSiR2OSiX2CH3 + 4H2O --- OSiR2OSiCH3 + 4HX
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
硅胶的选择
• 粘度--施胶工艺性 , 工艺试验 , 涂胶设备 • 脱粘时间--生产节拍 • 强度要求 • 特殊要求--超高温 , 容油性 ,耐热油好, 耐汽油等
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
厌氧胶 的选择
• 粘度--涂胶方式 • 刚柔性--法兰类型 • 法兰材料 • 特殊要求--温度 , 固化速度
铝+ 铝 (例如 , 阀盖 + 缸盖
带有T形接缝的机加工或非机加工法兰(>0.1mm)
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铁 + 铝 + 喷漆零件
(例如, 缸体 + 前油封盖 + 油底壳)
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现场成形式垫片 （FIP）
一个法兰，即使是金属铸件制作 的可以称作 “刚性”法兰的法 兰，在夹紧负荷不正确的条件下 实际上是一个“柔性法兰”。
• 机油盘 • 差速器盖 • 发动机的各种罩盖 •薄金属板制作的
所有法兰
源自文库
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
冲压类零件
柔性法兰：
铝 + 镀锌件 (例如, 机体 + 上盖)
铁 + 喷漆零件 (例如, 缸体 + 油底壳)
铝 + 喷漆零件 (例如, 上油底壳 + 下油底壳
非机加工铸造零件
Reacts with moisture in the air
GH2eOnerates by-product
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O H2O
H2O
H2O H2O H2O H2O H2O H2OH2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O H2O H2O H2O H2反应速度O
H2O
H2O H2O
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现 场 固 化 式 垫 片(CIP)
设计要点
最终目标
ִ 足够的密封压力 ִ 避免过渡压缩 ִ 提供合适的材料空间
压缩量
ִ目标 : 35 +/- 15% ִ 限制过渡压缩 ִ提供足够的膨胀空间
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
法 兰 设 计 要 点 一 览(1)
如果压力线不作用在法兰上，就难以保证密 封胶线上有足够的密封压力
压力线
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法兰中心线
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
45 机油冷却器
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
解决方法：
压力线必须在法兰的受 力面上，并尽可能的靠 近中心线。
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硅橡胶法兰设计的几种形式
• 平面式 • 凸台式 • 沟槽式 • 斜坡式
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
法 兰 设 计 要 点 一 览(2) 螺钉应布置在受力点上以使压力线应尽量 作用在法兰上
force screw
C VT
force screw
force line
NG
force line OK
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现场成形式垫片 （FIP）
法兰螺栓的位置是法兰设计的关键之 一 。要在刚性法兰上获得均匀的压力分 布 ， 螺 栓 的 间 隔 距 离 必 须 慎 重 考 虑.
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现场成形式垫片 （FIP）
螺栓间距应小于10倍的螺栓直径，B<=10A
B
A
A :bolt diameter B : bolt span
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法兰设计工艺参数- 硅橡胶
• 法兰宽度 - 螺栓孔之间部分(b):最小8mm
- 螺栓孔周边部分(a):最小5mm
• 平面度
-无特殊要求
a
• 粗燥度
- 铸造铝合金 Rz 2.5 ~70µm
b
-冲压零件无要求
• 间隙填充( 最大)
- 2mm
• 上紧扭矩
- 应大于10.8N.m
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现场成形式垫片 （FIP）
2. 尽 量 减 少 法 兰 之 间 的 移 动 以 便 更 好 地 传递力
3. 所 以 ， 它 们 必 须 有 最 佳 的 ， 均 匀 的 夹 紧负荷分布，因为螺栓的夹紧负荷是
将法兰压到一起的唯 一 的 力 。
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
刚性法兰的典型实例
•齿轮箱壳体
硅酮胶的其他优点
•对多种材料有优良的附着力 • 适 应 各 种 工 作 温 度（－70℃～＋315℃ ） •耐受多数化学介质
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
硅酮胶垫片的缺点
ִ不可用于长时间接触汽油
ִ硅橡胶接触石油基燃料时将会膨胀
ִ不可用作汽缸垫片
ִ活塞经过汽缸垫片需要使用硬表面垫片
无腐蚀性
物理性能差
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
选择哪一类产品最合适取决于 被 密 封 法 兰 的 种 类。
所以，首 先 我 们 必 须 区 别
刚性法兰
和
柔性法兰
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
刚性法兰
1. 获 得 法 兰 之 间 的 最 佳 刚 度（ 金 属－ 金 属 接 触 ，没 有 间 隙 ）
518
5910
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
硅酮胶和厌氧胶的对比
特性项目
厌氧胶
硅胶
固化机理
缺 氧 ,金 属 接 触 湿 气
暴露时间
无限期
3-10分 钟
最 大 填 充 间 隙 1.25m m
6.25m m
延伸率
5-100%
250-600%
抗介质能力
优良
耐润滑油优良
压力范围
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
柔性法兰：
•遮盖一个壳体的开口 •保持一种流体不外溢 •防止外来污染侵入
所 以 ，仅 仅 在很 少 有 微 运 动 发 生，不需要最佳的夹紧负荷 分布的位置使用柔性法兰
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
柔性法兰的典型实例：
ִ涂胶以后必须立即装配
ִ 涂 胶 之 后 固 化 即 随 之 开 始，涂 胶 须 后 立 即 装 配 ִ低强度
ִ硅橡胶无助于法兰的整体强度
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
硅胶产品介绍
灰色
5699/5999 强度好 5702 中粘度
5020 低粘度,操作工艺性好
蓝色
587 耐油性
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
乐 泰 的 FIP 垫 片 是－－－
厌氧胶 或 者 是－－－
RTV 硅 酮 胶
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厌氧胶的固化机理
固化条件： • 缺氧 • 金属接触
瓶子： • LPDE • 空气可以通过
组成： • 单体 • 引发剂
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厌氧胶的固化机理
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硅胶
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硅胶的种类
单组份 双组份
室温固化 紫外线固化 加热固化 室温固化 加热固化
脱醋酸 脱肟
脱丙酮 脱醇 其它
脱醇 其它
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类型 脱醋酸型 脱氨型 脱肟型 脱醇型
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硅胶的种类
固化后性能对比
优点 透明,粘接性好
缺点 恶臭,腐蚀性强
无腐蚀性
有氨味
无臭味,物理性能好 使铜,黄铜变色
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现场成形式垫片 （FIP）
对于柔性法兰，推荐使用硅酮 胶密封材料，因为：
•密封大间隙 （高 CTV， 达 到 6 mm）
•高度柔性 （延 伸 率 高 达 600％ 以上）
CTV ＝ Cure Through Volume
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
<34M Pa
<13M Pa
使用温度
-54-204C
-70-345C
涂胶方式
多种
轨迹
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现 场 成 形 式 垫 片（FIP）
厌氧胶和硅胶的选择
除 法 兰 类 型 外, 还 需 要 考 虑:
• 配合面精度 (粗糙度和平面度) • 工况 (法兰面相对运动 ) • 使用条件(温度,介质,压力,生产节拍,涂胶方式)
I Me++
O
R*
2
RO 2
(
稳
定
的)
RM*
I Me++ R* M RO2
: 厌氧引发剂 : 金属离子 : 自由基 : 单体 : 稳定的液体
RMM*
聚合物
固化机理
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LOCTITE
FIP硅橡胶的固化机理
固化机理
C和ur空e F气ac中tor的 湿 气 反 应 同时产生副产品