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PTFE油封技术交流文件
奇瑞公司—十堰东森
模压式聚四氟乙烯油封 项目交流会
东森汽车密封件有限公司
1.模压式聚四氟乙烯油封的简介 1.1 纯聚四氟乙烯材料 1.2 密封材料PTFE的改性 1.3 PTFE油封的结构 1.4 聚四氟乙烯唇形密封圈密封机理 1.5 模压式PTFE油封的加工工艺 1.6 模压式PTFE油封突出的优点 2.PTFE油封的装配 2.1 安装条件 2.2 油封的预润滑 2.3 安装方法 2.4 工人的熟练程度 2.5 PTFE油封在售后 2.6 PTFE油封不能做气密性 2.7 PTF油封唇口的回复性
1.模压式聚四氟乙烯油封的简介
1.1:纯聚四氟乙烯材料 1.1.1 术语 聚四氟乙烯简称“PTFE”,又名特氟隆或塑料王. 1.1.2 PTFE材料的优点: 我们采用பைடு நூலகம்TFE制造油封,是因为PTFE材料具有如下实出特点: a.高的化学稳定性:具有很好的化学惰性,强酸.强碱或强氧化剂以 及有机容剂等对它均不起作用. b.耐温性能好.能够在-200∽+260℃内正常工作 c.良好的减摩性: 聚四氟乙烯材料相互间的摩擦系数为0.1-0.2, 与金属材料间的摩擦系数仅为0.2-0.3,其动,静摩擦系数都比较 低. D.良好的自润性,几乎所有粘性物质均不能粘附到它的表面上.
图2
C. 模压式聚四氟乙烯油封结构图
图3
1.4聚四氟乙烯唇形密封圈密封机理
橡胶油封密封机理
1. 装配好的聚四氟乙烯油封在运转几转后，借助于自 身的弹形变形，使唇口部分很好地贴合在 轴径上; 2.发动机工作过程中，进入油封部与轴颈贴合部位的 润滑油膜随着旋转轴一起转动，一旦油膜碰到油封螺 旋槽，就将会受到螺旋斜面的作用而产生一个向机内 密封介质的作用力。此力就会将欲外流的液体介质压 回储油端(也即是油封螺旋槽具有泵吸的功能)。当 该 作用力大于油封本身受到的来自储油端的油压时，就 能实现密封。
1.5 模压式PTFE油封的加工工艺简介
1.5.1 油封总成的成型 模压式PTFE油封的加工艺与橡胶油封的成型工艺其本相同。 螺纹线的加工是通过硫化模具来完成的.见成型工艺流程图 1.5.2 PTFE垫片的活化处理 由于聚四氟乙烯具有很好的化学稳定性,属非常难粘的材料. 要使PTFE垫片与橡胶粘在一起，必需对其表面进行特殊处理,我 们称“活化处理”.目前最常用的是:钠-萘组合物化学处理法. 它主要是通过腐蚀液与PTFE膜表面发生化学反应,扯掉表面上部 份氟原子.这时在表面上留下了碳化层和某些极性基团(碳化层 的深度以1薇米左右为宜)。
车削螺纹线与模压螺纹线对照图
1.6.2 模压式PTFE油封突出的优点: (1).密封唇口使用温度范围宽.PTFE片可在-200℃+260℃内正常工作; (2).摩擦系数低(≤0.2μ), 是氟胶(FPM)的1/4,从而 大大降低油封在使用用过程中的摩擦生热,可消除橡 胶唇口的积碳现象. (3).耐高速,允许旋转轴的工作线速度在30m/s以上. (4).双面螺纹槽结构的采用,提高了唇口对轴的追随性, 增强了密封唇口的吸引功能,密封更加可靠; (5).阻油点设计,可防止油封的静态泄漏; (6).与制造普通橡胶油封一样的模压成型工艺, 使螺 纹槽的断面形状及尺寸稳定,质量可靠
--通过活化处理后,PTFE垫圈与橡胶的粘接强度可到3.0Mpa,完 全能达到油封产品的粘合要求.
1.5.3 聚四氟乙烯垫圈的生产工艺流程
1.6 模压式PTFE油封的优点:
1.6.1 关于装配式和粘接式PTFE油封
装配式和粘接式PTFE油封与橡胶密封件相比有很多优点,
如耐温性好(-200～+260℃).耐磨.耐压.耐腐蚀等,但 它存在如下缺点: 1)唇口缺发高弹性,主唇口螺纹槽受成型工艺限制, 螺 纹槽深度不易太深,且均为单面结构,这样就造成动力 槽的排屑功能减弱,容易被磨屑和油腻堵平,失去动力 功能； 2)由于聚四氟乙烯片的厚度选用较厚,唇口太硬,缺发 与轴的跟随性, 3)螺纹槽无反向阻油功能,在静态,流体会从槽中渗漏 .
附：PTFE油封与橡胶油封性能对比
1.2 密封材料PTFE的改性 PTFE材料虽然具有优点,但作为密封材料,它还存在如下缺点: (1) 机械性能较差,机械强度仅为14-25Mpa,没有回弹性,硬度较 低,断裂延伸率较大; (2) 耐磨性差,磨耗较大; (3) 而蠕变性差,易冷流; (4)成型和二次加工困难; (5) 导热性差,易造成热膨胀.热疲劳和热变形等. --为了弥补它自身的缺陷,对PTFE必须进行改性,特别是直接影 响油封密封性能的弹性,柔韧性,则是研究填充聚四氟乙烯油封 的关建问题. --改性的方法有:无机填充改性.金属填充改性.有机填充改性等, 目前,我国常用的改性方法为无机填充剂材料改性
1.3 PTFE油封的结构
目前, 根据加工方法不同,填充式聚四氟乙烯油封主要 结构有三种. A.第一种为装配式结构,如图1,它是利用金属内、外骨架, 通过滚压工艺将聚四氟乙烯垫片装配在一起。
图1
B.第二种为直接粘结式,如图2,它是将聚四氟 乙烯动力唇口经特殊化学处理后,直接粘在金属上 或橡胶包复的骨架上。
记忆功能
--主唇上的螺旋槽的功能是将力图外泄的润滑介质“赶送”回 密封腔内。
上述压力可用下面公式进行计算：
LV P=μ 2 F(α ,s) C
式中: p—螺旋槽产生的轴向反作用力； C—旋转轴与油封唇口之间的间隙； L—唇口与轴接触宽度； V—旋转轴表面线速度； μ—液体介质的动力粘度； F(α，S)—螺旋槽结构要素。 由上式可知，当发动机工况一定(μ，V，C基本不变)及 一定的设计条件(即L不变)时，F(α，S )是影响上述分压力 的重要原因。 我们知道,螺纹槽深度太浅,宽度太窄,动力槽的排屑功能 会减弱,当被磨屑和油腻塞平后,就失去了动力功能,太大,油 会从槽中渗漏 所以,动力螺纹槽的深度大小,螺距.断面形状.加工方法等 将直接影响油封的密封性.它也是我们研究PTFE密封技术,提 高其密封性能努力的主要方向
奇瑞公司—十堰东森
模压式聚四氟乙烯油封 项目交流会
东森汽车密封件有限公司
1.模压式聚四氟乙烯油封的简介 1.1 纯聚四氟乙烯材料 1.2 密封材料PTFE的改性 1.3 PTFE油封的结构 1.4 聚四氟乙烯唇形密封圈密封机理 1.5 模压式PTFE油封的加工工艺 1.6 模压式PTFE油封突出的优点 2.PTFE油封的装配 2.1 安装条件 2.2 油封的预润滑 2.3 安装方法 2.4 工人的熟练程度 2.5 PTFE油封在售后 2.6 PTFE油封不能做气密性 2.7 PTF油封唇口的回复性
1.模压式聚四氟乙烯油封的简介
1.1:纯聚四氟乙烯材料 1.1.1 术语 聚四氟乙烯简称“PTFE”,又名特氟隆或塑料王. 1.1.2 PTFE材料的优点: 我们采用பைடு நூலகம்TFE制造油封,是因为PTFE材料具有如下实出特点: a.高的化学稳定性:具有很好的化学惰性,强酸.强碱或强氧化剂以 及有机容剂等对它均不起作用. b.耐温性能好.能够在-200∽+260℃内正常工作 c.良好的减摩性: 聚四氟乙烯材料相互间的摩擦系数为0.1-0.2, 与金属材料间的摩擦系数仅为0.2-0.3,其动,静摩擦系数都比较 低. D.良好的自润性,几乎所有粘性物质均不能粘附到它的表面上.
图2
C. 模压式聚四氟乙烯油封结构图
图3
1.4聚四氟乙烯唇形密封圈密封机理
橡胶油封密封机理
1. 装配好的聚四氟乙烯油封在运转几转后，借助于自 身的弹形变形，使唇口部分很好地贴合在 轴径上; 2.发动机工作过程中，进入油封部与轴颈贴合部位的 润滑油膜随着旋转轴一起转动，一旦油膜碰到油封螺 旋槽，就将会受到螺旋斜面的作用而产生一个向机内 密封介质的作用力。此力就会将欲外流的液体介质压 回储油端(也即是油封螺旋槽具有泵吸的功能)。当 该 作用力大于油封本身受到的来自储油端的油压时，就 能实现密封。
1.5 模压式PTFE油封的加工工艺简介
1.5.1 油封总成的成型 模压式PTFE油封的加工艺与橡胶油封的成型工艺其本相同。 螺纹线的加工是通过硫化模具来完成的.见成型工艺流程图 1.5.2 PTFE垫片的活化处理 由于聚四氟乙烯具有很好的化学稳定性,属非常难粘的材料. 要使PTFE垫片与橡胶粘在一起，必需对其表面进行特殊处理,我 们称“活化处理”.目前最常用的是:钠-萘组合物化学处理法. 它主要是通过腐蚀液与PTFE膜表面发生化学反应,扯掉表面上部 份氟原子.这时在表面上留下了碳化层和某些极性基团(碳化层 的深度以1薇米左右为宜)。
车削螺纹线与模压螺纹线对照图
1.6.2 模压式PTFE油封突出的优点: (1).密封唇口使用温度范围宽.PTFE片可在-200℃+260℃内正常工作; (2).摩擦系数低(≤0.2μ), 是氟胶(FPM)的1/4,从而 大大降低油封在使用用过程中的摩擦生热,可消除橡 胶唇口的积碳现象. (3).耐高速,允许旋转轴的工作线速度在30m/s以上. (4).双面螺纹槽结构的采用,提高了唇口对轴的追随性, 增强了密封唇口的吸引功能,密封更加可靠; (5).阻油点设计,可防止油封的静态泄漏; (6).与制造普通橡胶油封一样的模压成型工艺, 使螺 纹槽的断面形状及尺寸稳定,质量可靠
--通过活化处理后,PTFE垫圈与橡胶的粘接强度可到3.0Mpa,完 全能达到油封产品的粘合要求.
1.5.3 聚四氟乙烯垫圈的生产工艺流程
1.6 模压式PTFE油封的优点:
1.6.1 关于装配式和粘接式PTFE油封
装配式和粘接式PTFE油封与橡胶密封件相比有很多优点,
如耐温性好(-200～+260℃).耐磨.耐压.耐腐蚀等,但 它存在如下缺点: 1)唇口缺发高弹性,主唇口螺纹槽受成型工艺限制, 螺 纹槽深度不易太深,且均为单面结构,这样就造成动力 槽的排屑功能减弱,容易被磨屑和油腻堵平,失去动力 功能； 2)由于聚四氟乙烯片的厚度选用较厚,唇口太硬,缺发 与轴的跟随性, 3)螺纹槽无反向阻油功能,在静态,流体会从槽中渗漏 .
附：PTFE油封与橡胶油封性能对比
1.2 密封材料PTFE的改性 PTFE材料虽然具有优点,但作为密封材料,它还存在如下缺点: (1) 机械性能较差,机械强度仅为14-25Mpa,没有回弹性,硬度较 低,断裂延伸率较大; (2) 耐磨性差,磨耗较大; (3) 而蠕变性差,易冷流; (4)成型和二次加工困难; (5) 导热性差,易造成热膨胀.热疲劳和热变形等. --为了弥补它自身的缺陷,对PTFE必须进行改性,特别是直接影 响油封密封性能的弹性,柔韧性,则是研究填充聚四氟乙烯油封 的关建问题. --改性的方法有:无机填充改性.金属填充改性.有机填充改性等, 目前,我国常用的改性方法为无机填充剂材料改性
1.3 PTFE油封的结构
目前, 根据加工方法不同,填充式聚四氟乙烯油封主要 结构有三种. A.第一种为装配式结构,如图1,它是利用金属内、外骨架, 通过滚压工艺将聚四氟乙烯垫片装配在一起。
图1
B.第二种为直接粘结式,如图2,它是将聚四氟 乙烯动力唇口经特殊化学处理后,直接粘在金属上 或橡胶包复的骨架上。
记忆功能
--主唇上的螺旋槽的功能是将力图外泄的润滑介质“赶送”回 密封腔内。
上述压力可用下面公式进行计算：
LV P=μ 2 F(α ,s) C
式中: p—螺旋槽产生的轴向反作用力； C—旋转轴与油封唇口之间的间隙； L—唇口与轴接触宽度； V—旋转轴表面线速度； μ—液体介质的动力粘度； F(α，S)—螺旋槽结构要素。 由上式可知，当发动机工况一定(μ，V，C基本不变)及 一定的设计条件(即L不变)时，F(α，S )是影响上述分压力 的重要原因。 我们知道,螺纹槽深度太浅,宽度太窄,动力槽的排屑功能 会减弱,当被磨屑和油腻塞平后,就失去了动力功能,太大,油 会从槽中渗漏 所以,动力螺纹槽的深度大小,螺距.断面形状.加工方法等 将直接影响油封的密封性.它也是我们研究PTFE密封技术,提 高其密封性能努力的主要方向