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        非圓設(shè)備艙段密封工藝研究

        2017-05-30 10:48:04王赫回志姍關(guān)明月
        科技尚品 2017年7期
        關(guān)鍵詞:輔助材料

        王赫 回志姍 關(guān)明月

        摘 要:隨著研制產(chǎn)品不斷深入,部分設(shè)備已由陸地轉(zhuǎn)向水下,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也越趨復(fù)雜,在完成功能的同時,其工作環(huán)境的要求也隨之增加,水下工作的設(shè)備要求其控制機(jī)構(gòu)具有防水功能且能承受一定壓力,這對設(shè)備艙體的密封也增加一定難度,對此通過幾種密封形式、密封結(jié)構(gòu)的對比研究,得出較為合理可行的結(jié)構(gòu),為后續(xù)產(chǎn)品密封奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

        關(guān)鍵詞:非圓艙段;密封試驗;密封膠圈;輔助材料

        1 關(guān)鍵技術(shù)和難點

        作為研制產(chǎn)品,為保證在水下密封,因此需要解決的關(guān)鍵技術(shù)有:對非圓艙段密封方式進(jìn)行摸索,尋找更好的密封方法;密封所用輔材上進(jìn)行研究;安裝后螺釘擰緊力矩不明確,需要進(jìn)一步驗證,如何保證各螺栓的力均勻施加,保證膠圈變形量一致為控制難點;對于艙段密封電連接器而言,過線孔的密封同樣為重要環(huán)節(jié),因此摸索并確定非圓艙段的密封特性及影響因素為本次研究難點。

        2 研究技術(shù)方案和措施

        針對密封方式進(jìn)行分類試驗:對艙段采用端面密封和徑向密封兩種結(jié)構(gòu),通過試驗驗證方法的有效性;同時對密封面的密封輔助材料進(jìn)行研究;使用石墨板配合3M膠;使用膠圈配合特221潤滑脂;使用膠圈配合704硅橡膠3種方法,尋找更合理的組合方式;對螺栓安裝時的力矩進(jìn)行摸索分析:逐一將各個螺栓限定到指定力值;先將螺栓對稱手勁擰緊,再對螺栓對稱限力,摸索兩種方式對密封的影響;作為電器過線孔,中間為穿線灌膠孔,在密封時選用灌線膠密封出線口,另外在選用M3膠做對比試驗,比較兩種效果。

        3 研究過程、主要工藝試驗及取得的效果

        3.1 密封方式攻關(guān)

        (1)插接密封艙段驗證

        對正在裝配的電機(jī)控制艙的密封方式進(jìn)行研究,首先采用插接的方式進(jìn)行密封,將密封膠圈安裝到艙蓋密封槽內(nèi),將蓋與艙體扣合,使用螺栓將其固定后,根據(jù)設(shè)備深度將艙體耐壓指標(biāo)定位成2MPa,根據(jù)這一指標(biāo),對艙體進(jìn)行氣密性和耐壓性檢查,發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓力達(dá)到0.3MPa時,產(chǎn)品狀態(tài)完好,逐步升壓,當(dāng)達(dá)到0.5MPa時,產(chǎn)品密封接口出現(xiàn)氣泡,氣密試驗不合格,為排除膠圈因素導(dǎo)不致密封的情況,采取分解檢查更換膠圈的方法,試驗結(jié)果還是同樣在到0.5MPa時,密封接口出現(xiàn)氣泡,氣密試驗不合格。

        (2)端面密封艙段驗證

        為完成對比試驗,設(shè)計另一種端面密封結(jié)構(gòu),將密封膠圈安裝到艙體密封槽內(nèi),將蓋與艙體扣合,使用螺栓將其固定后,同樣對艙體進(jìn)行2MPa耐壓氣密試驗,發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓力達(dá)到2MPa時,產(chǎn)品狀態(tài)完好,沒有發(fā)生漏氣現(xiàn)象,當(dāng)達(dá)到2.5MPa時,艙體密封仍完好,為驗證試驗產(chǎn)品密封型,繼續(xù)對艙體增加壓力,當(dāng)達(dá)到3.7MPa時,接口出現(xiàn)輕微滲漏。壓力值已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過技術(shù)要求值,該種密封方式有效可靠。

        3.2 輔材選用

        首先,采用石墨板配合密封膠的密封方式,操作方法為在艙體上均勻涂抹一層3M密封膠膠液,將石墨板擺放在上面,按平;再使用3M密封膠均勻涂抹在石墨板上面,將艙蓋與艙體合上、對齊,使用螺栓依次緊固。待24小時后,對艙體進(jìn)行氣密性檢查,要求2MPa壓力下艙體無泄漏。試驗證明,當(dāng)壓力升到0.2MPa時,艙體已經(jīng)產(chǎn)生較大的氣泡,沿密封面依次排開,密封效果不好。

        其次,采用膠圈配合潤滑脂方式,對上述艙體進(jìn)行改制,在艙體端面上加工密封槽,使用膠圈配合特221潤滑脂進(jìn)行密封試驗。裝配時先將潤滑脂均勻涂抹在膠圈上,在將膠圈放入密封槽內(nèi)搟平,安裝艙蓋,使用螺釘擰緊。在進(jìn)行壓力試驗時,產(chǎn)品壓力達(dá)到3MPa時艙體仍無泄漏現(xiàn)象,繼續(xù)升壓,當(dāng)?shù)?.2MPa時,艙體出現(xiàn)微滲漏,由于已超過設(shè)計值,密封方式有效,試驗結(jié)束。

        最后,采用膠圈配合密封膠的方式,同樣將艙體與膠圈安裝好,在膠圈外涂一層704硅橡膠,使用螺釘緊固,待膠液固化24小時后,將艙體放入水槽中,通入壓力,當(dāng)壓力達(dá)到3MPa時艙體仍無泄漏現(xiàn)象,繼續(xù)升壓,當(dāng)?shù)?.5MPa時無泄漏現(xiàn)象,為防止壓力過大艙體變形,停止增壓,試驗合格。

        3.3 力矩摸索

        以上在艙段密封時均涉及螺釘緊固,因此該項驗證與上面試驗同步進(jìn)行。選用M4×20的螺釘,在端面密封的基礎(chǔ)上,對螺釘安裝順序及施加力矩進(jìn)行摸索,根據(jù)查閱資料初步定力矩為6N·m,采用一點逐一安裝和艙體對角逐一安裝兩種方法進(jìn)行驗證,結(jié)果顯示,對角緊固要比逐一緊固的方式更可靠,力矩最小為3.5N·m,為保險起見,力矩定為5N·m。

        3.4 電連接件的密封性

        由于艙段所用導(dǎo)線必須穿過艙體到達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu),因此,驗證過線堵頭的密封性時十分必要的。通過選用膠黏劑、硅酮免墊密封膠和704硅橡膠3種膠液對比堵頭的密封性,并按照使用說明進(jìn)行固化進(jìn)行對比試驗。其中膠黏劑要求室溫固化48小時,高溫60℃固化4小時;硅酮免墊密封膠固化12小時;704硅橡膠室溫固化24小時,固化深度3mm。固化后對過線堵頭進(jìn)行2MPa的密封檢查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)3種膠的均不能滿足設(shè)計要求的密封壓力,通過調(diào)研選用一種牌號為UR5562的灌線膠,該膠固化24小時,同樣按照2MPa壓力下的密封檢查,結(jié)果沒出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象,滿足設(shè)計要求。

        4 技術(shù)指標(biāo)完成情況

        通過徑向密封和端蓋密封兩種在非圓艙段上的應(yīng)用,密封輔材的選取及配合,緊固螺釘力矩的摸索與施加方式,以及艙段過線孔的密封膠選擇四大方面進(jìn)行研究,驗證非圓艙段的密封性能,查找密封的影響因素,通過摸索、試驗驗證最終確定端面密封為較為可靠的密封結(jié)構(gòu),使用膠圈配合密封膠進(jìn)行密封,M4的螺釘擰緊力矩為5N·m,過線孔使用灌線膠進(jìn)行,初步制定了非圓艙段的密封形式,為設(shè)備的密封性和功能實現(xiàn)提供了保障。

        5 結(jié)論

        非圓艙段密封工藝研究歷時半年,通過對產(chǎn)品艙段零件的設(shè)計,加工,驗證,再加工,再驗證等途徑,先后摸索了密封結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)缺點、密封輔材的使用、緊固螺釘?shù)牧刂狄约肮嗑€膠特性等等,最終完成了產(chǎn)品的密封,試驗方法合理,驗證結(jié)果有效,達(dá)到研究的要求。并為后續(xù)研制產(chǎn)品的工藝研究提供了思路。

        參考文獻(xiàn)

        [1]朱鳳偉.艙段對接密封電連接器的密封設(shè)計[J].機(jī)電元件,2003,23(3):27-30.

        (作者單位:沈陽航天新光集團(tuán)有限公司)

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