邊東梅

（新疆烏魯木齊石化公司設(shè)備安裝公司，烏魯木齊830019）

1 引 言

筆者公司某車間生產(chǎn)一種夾持在兩個(gè)獨(dú)立的連接件之間的墊片，其作用是在預(yù)定的使用壽命內(nèi)，保持兩個(gè)連接件間的密封。

密封元件或稱墊片主體是阻止泄漏的關(guān)鍵部分，常用非金屬材料如柔性石墨制作，也可以用剛性或者柔性的金屬材料制作，一般用于工作介質(zhì)溫度和壓力較高的場合。而通常是在非金屬材料中插入金屬材料予以增強(qiáng)，這樣也方便了如柔性石墨等容易破碎材料密封元件的制作加工。

回彈性優(yōu)良的金屬纏繞式墊片適用以下場合：（1）負(fù)荷不均勻部位；（2）接合力容易松弛部位；（3）溫度與壓力周期性變化、有沖擊的場合，主要在泵、閥門、換熱器、塔、人孔等法蘭連接處作為密封元件使用，廣泛應(yīng)用于石化、機(jī)械、電力、冶金等部門。

在實(shí)際生產(chǎn)墊片中，增強(qiáng)的金屬材料我們選用厚度0.2mm 左右的V 形不銹鋼帶，通過粘結(jié)劑和纏繞機(jī)的設(shè)備輥壓作用將柔性石墨和不銹鋼帶貼合在一起。

2 分析金屬纏繞式墊片的結(jié)構(gòu)

金屬纏繞式墊片被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其回彈性能非常好，它是以金屬帶和非金屬填充帶為原材料、將兩種材料螺旋交替纏繞后而成，并在開始及末端用點(diǎn)焊方式將金屬帶固定，常用于容器或管道法蘭之間的密封連接、機(jī)器設(shè)備的機(jī)件與機(jī)件之間的密封連接。

金屬纏繞式墊片的特性除壓縮、回彈性能好外，可消除壓力、溫度變化和機(jī)械振動(dòng)的部分影響，還能在高溫、低壓、高真空、沖擊振動(dòng)等循環(huán)交變的各種苛刻條件下，基本保持其優(yōu)良的密封性能。

纏繞式墊片按其結(jié)構(gòu)不同可以分為4 種型式：基本型；帶內(nèi)環(huán)型；帶定位環(huán)型；帶內(nèi)環(huán)和定位環(huán)型，如圖1～圖4。

圖1 基本型（A 型）金屬纏繞式墊片結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 帶內(nèi)環(huán)型（B 型）金屬纏繞式墊片結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 帶定位環(huán)型（C 型）金屬纏繞式墊片結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 帶內(nèi)環(huán)和定位環(huán)型（D 型）金屬纏繞式墊片結(jié)構(gòu)示意圖

3 墊片內(nèi)環(huán)和定位環(huán)的作用分析

通過改變墊片的材料組合，可以解決各種介質(zhì)對(duì)墊片的化學(xué)腐蝕問題，而其結(jié)構(gòu)密度可以依據(jù)不同的鎖緊力要求來制作；為了加強(qiáng)墊片主體和使用中的準(zhǔn)確定位，金屬纏繞式墊片設(shè)有金屬內(nèi)外加強(qiáng)環(huán)，利用內(nèi)外加強(qiáng)環(huán)來控制其最大壓緊度。

金屬纏繞帶的斷面形狀使金屬纏繞式墊片獲得了一定的彈性，再加上內(nèi)外環(huán)，則當(dāng)墊片本體（纏繞部分）受壓時(shí)內(nèi)外環(huán)分別受到一定的拉力和壓力；當(dāng)墊片本體（纏繞部分）受到載荷下降后，內(nèi)外環(huán)儲(chǔ)存的能量釋放，提高了墊片的回彈力。

外加強(qiáng)環(huán)或外環(huán)材料均為實(shí)體金屬，其作用是有利于密封元件安裝時(shí)定位對(duì)中，防止密封元件過分壓縮而破壞，限制墊片受壓時(shí)向外膨脹、防止墊片吹出，減少法蘭轉(zhuǎn)動(dòng)。

內(nèi)加強(qiáng)環(huán)或內(nèi)環(huán)材料也為實(shí)體金屬，按其位置要接觸介質(zhì)流體，其材料應(yīng)該能夠抵御密封介質(zhì)的腐蝕，一般而言，內(nèi)加強(qiáng)環(huán)的作用是可以阻止由于過度緊固造成的墊片壓損，防止密封元件與容器或管道法蘭之間的空隙，以避免此空隙干擾介質(zhì)流體的流動(dòng)，以及由此引起的流體渦流對(duì)墊片的沖蝕。

圖5 換熱器用金屬纏繞式墊片（帶筋）示意圖

4 壓力容器法蘭用纏繞墊片內(nèi)外環(huán)加工的難點(diǎn)

4.1 加工難點(diǎn)

壓力容器法蘭用纏繞墊片、管殼式換熱器用纏繞墊片，一般其公稱直徑都在DN300 以上，在制作生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，纏繞式墊片生產(chǎn)前期所設(shè)計(jì)使用的加工工裝只能加工規(guī)格較小的內(nèi)外環(huán)。雖然我廠為配套生產(chǎn)購買了大尺寸纏繞機(jī)，但是大于DN300 的墊片卻無法保質(zhì)保量地生產(chǎn)，這是因?yàn)槭艿浆F(xiàn)有沖床設(shè)備與內(nèi)外環(huán)加工工裝的約束，較大直徑尺寸的內(nèi)、外環(huán)無法進(jìn)行機(jī)加工，只能選擇外委加工，大大減少了產(chǎn)量并降低了企業(yè)效益。

首先，加工這種較大公稱直徑尺寸墊片的內(nèi)、外環(huán)，一般需要先將整板用剪板機(jī)剪成寬度為2mm、3mm 等的板條待用，然后將板條在彎環(huán)機(jī)上進(jìn)行反復(fù)滾壓彎環(huán)，并反復(fù)測(cè)量環(huán)形尺寸。如果尺寸接近工藝要求，至少需要兩人配合才能進(jìn)行下一步，即其中一人用手固定一個(gè)尺寸，另一人測(cè)量，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果不斷調(diào)整彎環(huán)的對(duì)接部位尺寸，直到合適后剪斷、焊接、打磨。

4.2 難點(diǎn)分析

（1）一般這種不固定環(huán)形尺寸偏差約1mm，在沒有合適工裝胎具的加工條件下準(zhǔn)確確定外圓尺寸困難，一旦焊接后發(fā)現(xiàn)尺寸有誤，返工很麻煩，同時(shí)對(duì)環(huán)的變形嚴(yán)重、平面度質(zhì)量影響很大，后續(xù)工序無法保證校驗(yàn)精度。

（2）在實(shí)際彎制過程中未封閉的環(huán)狀，其圓度很影響測(cè)量尺寸，剪斷后拼對(duì)焊接也很容易錯(cuò)邊，須反復(fù)核對(duì)、校正修復(fù)，不僅效率很低、外觀質(zhì)量也不令人滿意。

（3）薄板焊接中手工對(duì)拼，焊接后環(huán)的平整度很難把握在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍之中，其變形嚴(yán)重影響后續(xù)工序所需的加工精度。

5 大尺寸纏繞墊片內(nèi)外環(huán)加工胎具的研制

如何采用簡單的方法使環(huán)在彎制后剪切兩端的對(duì)焊拼接頭時(shí)外圓的尺寸能夠固定，同時(shí)在焊接時(shí)又能將兩端的對(duì)接拼頭固定住，以保證焊縫的平整呢？

我們發(fā)現(xiàn)車床夾持軸類、盤類等圓形工件常用三爪卡盤，四爪卡盤沒有自動(dòng)定心的作用，但可以通過調(diào)整四爪位置，裝夾各種矩形的、不規(guī)則的工件，這些卡盤爪可以縮放。

卡盤徑向移動(dòng)的原理能不能用到墊片內(nèi)外環(huán)彎環(huán)后的固定中？為此我們最后決定以常用的螺柱代替可縮放的卡爪，同時(shí)還可以用螺柱上的緊固螺母來固定壓緊環(huán)形工件。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的圓形平臺(tái)，用以支撐內(nèi)外環(huán)的環(huán)形平面；在圓形平面上以圓心為基準(zhǔn)放射狀均布著8 個(gè)槽，帶緊固螺母的螺柱在槽中可以來回滑移，一是限制內(nèi)外環(huán)形的徑向尺寸，二是用緊固螺母軸向固定內(nèi)外環(huán)薄板。我們利用20mm 厚廢舊鋼板，按照DN300 以上墊片內(nèi)外環(huán)的外圓尺寸開始放量、下料、車、劃線、銑槽、配螺母螺柱。制作后立即投入使用，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

圖6

6 結(jié) 語

通過大尺寸內(nèi)外環(huán)彎環(huán)對(duì)焊胎具的研制與應(yīng)用，利用普通剪板機(jī)將鋼板剪成條狀，彎環(huán)后使用對(duì)焊胎具即可簡單快速定位、施焊，加工出符合尺寸要求的內(nèi)外環(huán)，順利解決了大于DN300 的墊片生產(chǎn)質(zhì)量制約難題，填補(bǔ)了纏繞式墊片生產(chǎn)的空白，一方面增強(qiáng)了本廠生產(chǎn)能力，另一方面提高了產(chǎn)品合同履約能力，穩(wěn)定了市場占有能力，同時(shí)創(chuàng)造了更多的生產(chǎn)利潤。

［1］ GB/T4622.1-2009，纏繞式墊片分類［S］.

［2］ JB/T 4719-1992，管殼式換熱器用纏繞墊片分類［S］.