PTFE油封技术交流文件课件.ppt

1、1923年年:邓小平先生在哈金森勤工俭学邓小平先生在哈金森勤工俭学 模压式聚四氟乙烯油封模压式聚四氟乙烯油封项目交流会项目交流会 东森汽车密封件有限公司东森汽车密封件有限公司 1. 1.模压式聚四氟乙烯油封的简介模压式聚四氟乙烯油封的简介 1.1 1.1 纯聚四氟乙烯材料纯聚四氟乙烯材料 1.2 1.2 密封材料密封材料PTFEPTFE的改性的改性 1.3 PTFE1.3 PTFE油封的结构油封的结构 1.4 1.4 聚四氟乙烯唇形密封圈密封机理聚四氟乙烯唇形密封圈密封机理 1.5 1.5 模压式模压式PTFEPTFE油封的加工工艺油封的加工工艺 1.6 1.6 模压式模压式PTFEPTFE油

2、封突出的优点油封突出的优点 2.PTFE2.PTFE油封的装配油封的装配 2.1 2.1 安装条件安装条件 2.2 2.2 油封的预润滑油封的预润滑 2.3 2.3 安装方法安装方法 2.4 2.4 工人的熟练程度工人的熟练程度 2.5 PTFE2.5 PTFE油封在售后油封在售后 2.6 PTFE2.6 PTFE油封不能做气密性油封不能做气密性 2.7 PTF2.7 PTF油封唇口的回复性油封唇口的回复性 1.1:1.1:纯聚四氟乙烯材料纯聚四氟乙烯材料1.1.1 1.1.1 术语术语 聚四氟乙烯简称聚四氟乙烯简称“PTFEPTFE”,”,又名特氟隆或塑料王又名特氟隆或塑料王. .1.1.2

3、 PTFE1.1.2 PTFE材料的优点材料的优点: : 我们采用我们采用PTFEPTFE制造油封制造油封, ,是因为是因为PTFEPTFE材料具有如下材料具有如下实出特点: a.a.高的化学稳定性高的化学稳定性: :具有很好的化学惰性具有很好的化学惰性, ,强酸强酸. .强碱或强氧化剂以强碱或强氧化剂以及有机容剂等对它均不起作用及有机容剂等对它均不起作用. . b.b.耐温性能好耐温性能好. .能够在能够在-200+260-200+260内正常工作内正常工作 c.c.良好的减摩性良好的减摩性: : 聚四氟乙烯材料相互间的摩擦系数为聚四氟乙烯材料相互间的摩擦系数为0.1-0.2, 0.1-0.

4、2, 与金属材料间的摩擦系数仅为与金属材料间的摩擦系数仅为0.2-0.3,0.2-0.3,其动其动, ,静摩擦系数都比较静摩擦系数都比较低低. . D.D.良好的自润性良好的自润性, ,几乎所有粘性物质均不能粘附到它的表面上几乎所有粘性物质均不能粘附到它的表面上. . PTFEPTFE材料虽然具有优点材料虽然具有优点, ,但作为密封材料但作为密封材料, ,它还存在如下缺点它还存在如下缺点: : (1) (1) 机械性能较差机械性能较差, ,机械强度仅为机械强度仅为14-25Mpa,14-25Mpa,没有回弹性没有回弹性, ,硬度较硬度较低低, ,断裂延伸率较大断裂延伸率较大; ; (2) (2

5、) 耐磨性差耐磨性差, ,磨耗较大磨耗较大; ; (3) (3) 而蠕变性差而蠕变性差, ,易冷流易冷流; ; (4) (4)成型和二次加工困难成型和二次加工困难; ; (5) (5) 导热性差导热性差, ,易造成热膨胀易造成热膨胀. .热疲劳和热变形等热疲劳和热变形等. . -为了弥补它自身的缺陷为了弥补它自身的缺陷, ,对对PTFEPTFE必须进行改性必须进行改性, ,特别是直接影特别是直接影响油封密封性能的弹性响油封密封性能的弹性, ,柔韧性柔韧性, ,则是研究填充聚四氟乙烯油封则是研究填充聚四氟乙烯油封的关建问题的关建问题. . - -改性的方法有改性的方法有: :无机填充改性无机填充

6、改性. .金属填充改性金属填充改性. .有机填充改性等有机填充改性等, ,目前目前, ,我国常用的改性方法为我国常用的改性方法为无机填充剂材料改无机填充剂材料改性性 l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第一种为装配式结构, ,如图如图1,1,它是利用金属内、外骨架它是利用金属内、外骨架, ,通过滚压工艺将聚四氟乙烯垫片装配在一起。通过滚压工艺将聚四氟乙烯垫片装配在一起。图1B.B.第二种为直接粘结式第二种为直接粘结式, ,如图如图2,2,它是将聚四氟它是将聚四氟乙烯动力唇口经特殊化学处理后乙烯动力唇口经特殊化学处理后, ,直接粘在金属上直接粘

7、在金属上或橡胶包复的骨架上。或橡胶包复的骨架上。图2图3l橡胶油封密封机理l1 1. .装配好的聚四氟乙烯油封在运转几转后，借助于自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身的弹形变形，使唇口部分很好地贴合在 轴径上轴径上; ;记忆功能记忆功能 l2.2.发动机发动机工作过程中，进入油封部与轴颈贴合部位的工作过程中，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密封介质的作用力

8、。此力就会将欲外流的液体介质压此力就会将欲外流的液体介质压回储油端回储油端( (也即是油封螺旋槽具有泵吸的功能也即是油封螺旋槽具有泵吸的功能) )。当。当 该该作用力大于油封本身受到的来自储油端的油压时，就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。能实现密封。l-主唇上的螺旋槽的功能是主唇上的螺旋槽的功能是将力图外泄的润滑介质将力图外泄的润滑介质“赶送赶送”回回密封腔内。密封腔内。 上述压力可用下面公式进行计算：上述压力可用下面公式进行计算： 式中式中: : p p螺旋槽产生的轴向反作用力；螺旋槽产生的轴向反作用力； C C旋转轴与油封唇口之间的间隙；旋转轴与油封唇口之间的间隙

9、； L L唇口与轴接触宽度；唇口与轴接触宽度； V V旋转轴表面线速度；旋转轴表面线速度； 液体介质的动力粘度；液体介质的动力粘度； F(F(，S)S)螺旋槽结构要素。螺旋槽结构要素。 由上式可知，当发动机工况一定由上式可知，当发动机工况一定(，V V，C C基本不变基本不变) )及及一定的设计条件一定的设计条件( (即即L L不变不变) )时，时，F(F(，S )S )是影响上述分压力是影响上述分压力的重要原因。的重要原因。 我们知道我们知道, ,螺纹槽深度太浅螺纹槽深度太浅, ,宽度太窄宽度太窄, ,动力槽的排屑功能动力槽的排屑功能会减弱会减弱, ,当被磨屑和油腻塞平后当被磨屑和油腻塞平后

10、, ,就失去了动力功能就失去了动力功能, ,太大太大, ,油油会从槽中渗漏会从槽中渗漏 所以所以, ,动力螺纹槽的动力螺纹槽的深度大小深度大小, ,螺距螺距. .断面形状断面形状. .加工方法加工方法等等将直接影响油封的密封性将直接影响油封的密封性. .它也是我们研究它也是我们研究PTFEPTFE密封技术密封技术, ,提提高其密封性能努力的主要方向高其密封性能努力的主要方向LVC2P=F(,s)1.5.1 1.5.1 油封总成的成型油封总成的成型 模压式模压式PTFEPTFE油封的加工艺与橡胶油封的成型工艺其本相同。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螺

11、纹线的加工是通过硫化模具来完成的. .见见成型工艺流程图成型工艺流程图 1.5.2 PTFE1.5.2 PTFE垫片的活化处理垫片的活化处理 由于聚四氟乙烯具有很好的化学稳定性由于聚四氟乙烯具有很好的化学稳定性, ,属非常难粘的材料属非常难粘的材料. .要使要使PTFEPTFE垫片与橡胶粘在一起，必需对其表面进行特殊处理垫片与橡胶粘在一起，必需对其表面进行特殊处理, ,我我们称们称“活化处理活化处理”. .目前最常用的是目前最常用的是: :钠钠- -萘组合物化学处理法萘组合物化学处理法. .它主要是通过腐蚀液与它主要是通过腐蚀液与PTFEPTFE膜表面发生化学反应膜表面发生化学反应, ,扯掉表

12、面上部扯掉表面上部份氟原子份氟原子. .这时在表面上留下了碳化层和某些极性基团这时在表面上留下了碳化层和某些极性基团( (碳化层碳化层的深度以的深度以1 1薇米左右为宜薇米左右为宜) )。 -通过活化处理后通过活化处理后,PTFE,PTFE垫圈与橡胶的粘接强度可到垫圈与橡胶的粘接强度可到3.0Mpa,3.0Mpa,完完全能达到油封产品的粘合要求全能达到油封产品的粘合要求. .1.5.3 1.5.3 聚四氟乙烯垫圈的生产工艺流程聚四氟乙烯垫圈的生产工艺流程 1.6.1 1.6.1 关于装配式和粘接式关于装配式和粘接式PTFEPTFE油封油封 装配式和粘接式装配式和粘接式PTFEPTFE油封油封与

13、橡胶密封件相比有很多优点与橡胶密封件相比有很多优点, ,如耐温性好如耐温性好(-200(-200+260).+260).耐磨耐磨. .耐压耐压. .耐腐蚀等耐腐蚀等, ,但但它存在如下缺点它存在如下缺点: : 1) 1)唇口缺发高弹性唇口缺发高弹性, ,主唇口螺纹槽受成型工艺限制主唇口螺纹槽受成型工艺限制, , 螺螺纹槽深度不易太深纹槽深度不易太深, ,且均为单面结构且均为单面结构, ,这样就造成动力这样就造成动力槽的排屑功能减弱槽的排屑功能减弱, ,容易被磨屑和油腻堵平容易被磨屑和油腻堵平, ,失去动力失去动力功能；功能； 2)2)由于聚四氟乙烯片的厚度选用较厚由于聚四氟乙烯片的厚度选用较厚

14、, ,唇口太硬唇口太硬, ,缺发缺发与轴的跟随性与轴的跟随性, , 3) 3)螺纹槽无反向阻油功能螺纹槽无反向阻油功能, ,在静态在静态, ,流体会流体会从槽中渗漏 . 车削螺纹线与模压螺纹线对照图 (1).1).密封唇口使用温度范围宽密封唇口使用温度范围宽.PTFE.PTFE片可在片可在-200-200-+260+260内正常工作内正常工作; ; (2).(2).摩擦系数低摩擦系数低(0.2)(0.2), , 是氟胶是氟胶(FPM)(FPM)的的1/4,1/4,从而从而大大降低油封在使用用过程中的摩擦生热大大降低油封在使用用过程中的摩擦生热, ,可消除橡可消除橡胶唇口的积碳现象胶唇口的积碳现

15、象. . (3).(3).耐高速耐高速, ,允许旋转轴的工作线速度在允许旋转轴的工作线速度在30m/s30m/s以上以上. .(4).(4).双面螺纹槽结构的采用双面螺纹槽结构的采用, ,提高了唇口对轴的追随性提高了唇口对轴的追随性, ,增强了密封唇口的吸引功能增强了密封唇口的吸引功能, ,密封更加可靠密封更加可靠; ;(5).阻油点设计阻油点设计, ,可防止油封的静态泄漏可防止油封的静态泄漏; ;(6).(6).与制造普通橡胶油封一样的模压与制造普通橡胶油封一样的模压成型工艺成型工艺, , 使螺使螺纹槽的断面形状及尺寸稳定纹槽的断面形状及尺寸稳定, ,质量可靠质量可靠序序号号项目项目PTFE

16、PTFE油封油封FPMFPM油封油封1 1耐油性耐油性惰性化学材料，惰性化学材料，没有失效没有失效耐发动机油良好，但耐发动机油良好，但油品求较高油品求较高2 2耐温性耐温性低温低温-200-200-30-30高温高温260260连续：连续：150150，最高：，最高：1751753 3摩擦系数摩擦系数0.2m Max0.2m Max0.8m Min0.8m Min4 4线速度线速度30m/s 30m/s 28m/s28m/s5 5耐偏心耐偏心一般一般:0.5mm, :0.5mm, 运运转时允许最大转时允许最大0.75mm0.75mm0.4mm0.4mm 由于由于PTFEPTFE油封与橡胶油封的

17、结构存在一定的区别，油封与橡胶油封的结构存在一定的区别，它的唇口材料不具有与橡胶相同的高弹性，在安装过它的唇口材料不具有与橡胶相同的高弹性，在安装过程中由于方法不当，会造成程中由于方法不当，会造成PTFEPTFE唇口产生翻转唇口产生翻转. .划伤等，划伤等，从而导致油封漏油。从而导致油封漏油。 所以我们希望与首次使用所以我们希望与首次使用PTFEPTFE油封的我们客户进行油封的我们客户进行一些安装方面的技术交流，将一些安装方面的技术交流，将PTFEPTFE油封由于装配问题油封由于装配问题而产生的漏油风险降到最低而产生的漏油风险降到最低( (包括在装配厂及售后包括在装配厂及售后) )。DFMEA

18、DFMEA油封安装过程中可能产生漏油的原因有油封安装过程中可能产生漏油的原因有： A.A.安装条件安装条件; ; B.B.油封的预润滑油封的预润滑; ; C.C.安装工具及方法安装工具及方法; ; D.D.工人的熟练程度等。工人的熟练程度等。 油封在装配过程中不 至被毛刺或尖角划伤 1.倒角:1.5mm X10-20 3.孔的表面粗糙度： Ra=1.6-0.4 m2.表面粗糙度：Ra=4-12.5 m4.底部高差：0.5Min图4当然,比Ra0.2m更高的表面粗糙度是不需要的,这样轴的表面太光滑,不能产生形成润滑油膜的可沾性3.轴的表面粗糙度：Ra=1.6-0.4 m 4.硬度：HRC30以上

19、2.尖角处圆弧过度1.倒角：1.0X10-30 表面粗糙度:Ra=4-12.5 m图5l轴轴座偏心是影响油封漏油的重要因素座偏心是影响油封漏油的重要因素l轴轴座偏心示意图座偏心示意图l对偏心量的要求对偏心量的要求: 建议建议e0.15mm任何程度的轴的偏心度任何程度的轴的偏心度都影响密封性能并逐惭地都影响密封性能并逐惭地增加由于磨损和弹性体的增加由于磨损和弹性体的递增的硬化所引起的疲劳递增的硬化所引起的疲劳破坏的机会破坏的机会. 图6l轴跳动量是影响轴跳动量是影响 油封漏油的重要油封漏油的重要 因素因素l轴跳动示意图轴跳动示意图l对轴跳动的要求对轴跳动的要求: : 建议建议F0.15mmF0.

20、15mm图7l安装速度不能太快安装速度不能太快, ,否则会否则会 使油封外径使油封外径 变形。变形。 建议建议: :安装速度安装速度 v v1200mm1200mmminmin油封安装到位后，应对油封油封安装到位后，应对油封保持一段时间的压力，以减保持一段时间的压力，以减少或避免油封的回弹。少或避免油封的回弹。 建议：保压时间建议：保压时间t=2-5t=2-5秒秒图8预润滑的目的： A.便于装配便于装配, ,保证油封能正确安装到位保证油封能正确安装到位; ; B. B.防止油封外径在装配过程中拉伤而造成外端漏油。防止油封外径在装配过程中拉伤而造成外端漏油。 目前，预润滑的方式有两种：目前，预润

21、滑的方式有两种： -在油封外径上涂油在油封外径上涂油 - - 在油封座上涂油在油封座上涂油在油封外径上涂油容易造成污染，所以，装配厂一般都在油封外径上涂油容易造成污染，所以，装配厂一般都采用在油封座上涂油来达到预润滑的目的。采用在油封座上涂油来达到预润滑的目的。 注意：不管采用那种方法，预润滑必须均匀，否则注意：不管采用那种方法，预润滑必须均匀，否则会造成油封装偏，导致油封唇口不规则磨损而产生漏会造成油封装偏，导致油封唇口不规则磨损而产生漏油。油。2.3.1 2.3.1 安装前的准备安装前的准备 A.A.目视油封座的外观目视油封座的外观 -油封座口部导向角有无毛刺油封座口部导向角有无毛刺. .

22、 - -安装倒角是否存在明显偏心安装倒角是否存在明显偏心. . - -预润滑是否均匀预润滑是否均匀 B.目视目视轴的外观轴的外观 -轴表面有无划伤现象轴表面有无划伤现象; ; 是否清洁且是否清洁且. .无杂质无杂质. .无无 锈锈 -轴端是否已倒角或倒圆轴端是否已倒角或倒圆, ,轴尖角是否有毛刺轴尖角是否有毛刺 C.C.目视油封的目视油封的外观外观 -油封是否清洁、完好无损油封是否清洁、完好无损A.避免将带有套的手直接接触油封唇口，造成避免将带有套的手直接接触油封唇口，造成密封唇口的污染密封唇口的污染,或用手搬动或用手搬动PTFE唇口造成不唇口造成不规则变形。规则变形。B.采用合适的工装采用合

23、适的工装,防止防止PTFE主唇口翻卷。主唇口翻卷。C.采用汽缸机或液压机压装油封时，必须先调采用汽缸机或液压机压装油封时，必须先调整好设备的压装行程和压装速度（压装速度整好设备的压装行程和压装速度（压装速度控制在控制在1200mm/min以内），然后调整安装工以内），然后调整安装工具与油封安装腔体的同轴度和垂直度。具与油封安装腔体的同轴度和垂直度。D.油封压入腔体时最好依靠压配工装对油封的油封压入腔体时最好依靠压配工装对油封的压入深度进行限位。压入深度进行限位。E.油封压装到位后应保压油封压装到位后应保压25s,防止油封回弹。防止油封回弹。 A. 旋转轴与座己装好,然后安装油封, 请按图9.1

24、0所示方法进行: 将PTFE油封先装在定位套小端上,其另一端套在旋转轴上定位,向前推油封到轴上, 并将油封压入座内,然后取出定位套。 座 旋转轴 油封 定位套图9图10图11图122.5 PTFE2.5 PTFE油封在售后油封在售后 售后售后PTFEPTFE油封的更换比油封的更换比我们装配线的条件要差得我们装配线的条件要差得多多, ,在服务站在服务站, ,如果我们没如果我们没有一个合理的特殊工具有一个合理的特殊工具, ,将将会使用会使用PTFEPTFE油封更换后油封更换后, ,唇唇口产生翻转口产生翻转. .划伤而导致漏划伤而导致漏油的的风险大大增加油的的风险大大增加. .这样这样, ,用户的抱

25、怨会非常大用户的抱怨会非常大, ,为些为些我们必须与主机厂共同确我们必须与主机厂共同确定一个更好的办法定一个更好的办法. . 油封故障分析基本步骤油封故障分析基本步骤 售后特殊工装图13lPTFEPTFE油封密封主要是靠反向的动力螺旋槽的吸引油封密封主要是靠反向的动力螺旋槽的吸引力力( (泵吸的功能泵吸的功能) )来提高其密封性的来提高其密封性的, ,与橡胶油封与橡胶油封相比相比, ,它的螺纹线是连续的它的螺纹线是连续的. .并且与空气侧是连通并且与空气侧是连通的的, , 故不适合做气密性故不适合做气密性.l下图为某工厂测量其它零件密封性时的方案图下图为某工厂测量其它零件密封性时的方案图O型圈

26、挡油封漏气的工具图14l刚装好油封的发动机不能立即加油做磨合试验。 -根据根据PTFE油封的密封机理油封的密封机理,它是利用它是利用PTFE的的“记忆功能记忆功能”,形成了唇口对轴的予压力形成了唇口对轴的予压力,但该油封在但该油封在装配前装配前,为了不使密封唇口翻边为了不使密封唇口翻边,必需使用一个大于或必需使用一个大于或等于旋转轴直径的扩张器套等于旋转轴直径的扩张器套,将密封唇口导入轴上将密封唇口导入轴上.这这时被涨大的密封唇口将随着时间推移或温度升高才时被涨大的密封唇口将随着时间推移或温度升高才能逐渐恢复能逐渐恢复.这种延迟恢复现象这种延迟恢复现象,使得密封唇口不能在使得密封唇口不能在很短

27、时间内对旋转轴形成压紧力很短时间内对旋转轴形成压紧力. -下表是某轴径为下表是某轴径为85的的PTFE油封，将油封主唇油封，将油封主唇口套入轴径为口套入轴径为85.5的一个轴套上的一个轴套上,10分钟后取出测分钟后取出测得油封主唇口尺寸变化值。得油封主唇口尺寸变化值。序号唇口自由尺寸10分钟后测得油封唇口的内径尺寸30分钟后测得油封唇口的内径尺寸60分钟后测得油封唇口的内径尺寸183.2083.8083.6483.46283.1083.7683.6683.44383.0083.6683.5283.40483.1083.7883.6483.46582.8083.4683.4283.36682.7083.5083.4683.32结论：结论：发动机磨合试验必须在油封装配好后发动机磨合试验必须在油封装配好后的的3030分钟后进行分钟后进行. .