PTFE油封技术交流文件课件.ppt
1923年:邓小平先生在哈金森勤工俭学,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,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,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,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,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,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1.1.1 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PTFE制造油封,是因为PTFE材料具有如下实出特点:,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,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,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,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。,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,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。,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,图2,C. 模压式聚四氟乙烯油封结构图,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,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;记忆功能 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。-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。,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,上述压力可用下面公式进行计算： 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； 液体介质的动力粘度； F(，S)螺旋槽结构要素。 由上式可知，当发动机工况一定(，V，C基本不变)及一定的设计条件(即L不变)时，F(，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,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)。 -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,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,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 . 车削螺纹线与模压螺纹线对照图,东森汽车密封件有限公司,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,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(0.2), 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,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,附：PTFE油封与橡胶油封性能对比,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,2.PTFE油封的装配,由于PTFE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，在安装过程中由于方法不当，会造成PTFE唇口产生翻转.划伤等，从而导致油封漏油。 所以我们希望与首次使用PTFE油封的我们客户进行一些安装方面的技术交流，将PTFE油封由于装配问题而产生的漏油风险降到最低(包括在装配厂及售后)。DFMEA油封安装过程中可能产生漏油的原因有： A.安装条件; B.油封的预润滑; C.安装工具及方法; D.工人的熟练程度等。,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,2.1安装条件2.1.1 对油封座的要求,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 m,2.表面粗糙度：Ra=4-12.5 m,4.底部高差：0.5Min,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,图4,2.1.2 对轴的要求,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,2.尖角处圆弧过度,1.倒角：1.0X10-30 表面粗糙度:Ra=4-12.5 m,东森汽车密封件有限公司,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,图5,2.1.3 对偏心的要求,轴座偏心是影响油封漏油的重要因素轴座偏心示意图对偏心量的要求: 建议e0.15mm任何程度的轴的偏心度都影响密封性能并逐惭地增加由于磨损和弹性体的递增的硬化所引起的疲劳破坏的机会.,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,图6,2.1.4 对轴跳动的要求,轴跳动量是影响 油封漏油的重要 因素轴跳动示意图对轴跳动的要求: 建议F0.15mm,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,图7,2.1.5 油封的安装速度及保压时间,安装速度不能太快,否则会 使油封外径 变形。 建议:安装速度 v1200mmmin油封安装到位后，应对油封保持一段时间的压力，以减少或避免油封的回弹。 建议：保压时间t=2-5秒,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,图8,2.2 油封的预润滑,预润滑的目的： A.便于装配,保证油封能正确安装到位; B.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： -在油封外径上涂油 - 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，否则会造成油封装偏，导致油封唇口不规则磨损而产生漏油。,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,2.3 安装方法,2.3.1 安装前的准备 A.目视油封座的外观 -油封座口部导向角有无毛刺. -安装倒角是否存在明显偏心. -预润滑是否均匀 B.目视轴的外观 -轴表面有无划伤现象; 是否清洁且.无杂质.无 锈 -轴端是否已倒角或倒圆,轴尖角是否有毛刺 C.目视油封的外观 -油封是否清洁、完好无损,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,2.3.2 油封装配过程的要求,A.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,或用手搬动PTFE唇口造成不规则变形。B.采用合适的工装,防止PTFE主唇口翻卷。C.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（压装速度控制在1200mm/min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。D.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。E.油封压装到位后应保压25s,防止油封回弹。,东森汽车密封件有限公司,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,2.3.3 PTFE油封常用安装方法,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,A. 旋转轴与座己装好,然后安装油封, 请按图9.10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,B. 轴已安装好,PTFE油封压入支架(油封座)内,拿着支架向曲轴上装，相当于轴从油封主唇口装入,所以必须采用定位套导向,请按图下所示方法进行:即将装好油封的座通过定位套推进到轴上,然后取出定位套. 轴 定位套 油封 座,东森汽车密封件有限公司,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,图11,C.先将PTFE油封压入座内,然后从油封背面(油封付唇口端)向主唇口端装入旋转轴,此时不需要定位套,可直接安装,如图2. 座 油封 旋转轴,东森汽车密封件有限公司,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,图12,2.4 工人的熟练程度 工人的熟练度在油封件的安装过程中起着极其重要的因素. 因为工作的熟练度能帮助操作人员发现安装过程中的不正常情况.,2.5 PTFE油封在售后 售后PTFE油封的更换比我们装配线的条件要差得多,在服务站,如果我们没有一个合理的特殊工具,将会使用PTFE油封更换后,唇口产生翻转.划伤而导致漏油的的风险大大增加.这样,用户的抱怨会非常大,为些我们必须与主机厂共同确定一个更好的办法. 油封故障分析基本步骤,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,售后特殊工装,图13,2.6 PTFE油封不能做气密性,PTFE油封密封主要是靠反向的动力螺旋槽的吸引力(泵吸的功能)来提高其密封性的,与橡胶油封相比,它的螺纹线是连续的.并且与空气侧是连通的, 故不适合做气密性.下图为某工厂测量其它零件密封性时的方案图,东森汽车密封件有限公司,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,O型圈,挡油封漏气的工具,图14,2.7 PTF油封唇的回复性,刚装好油封的发动机不能立即加油做磨合试验。 -根据PTFE油封的密封机理,它是利用PTFE的“记忆功能”,形成了唇口对轴的予压力,但该油封在装配前,为了不使密封唇口翻边,必需使用一个大于或等于旋转轴直径的扩张器套,将密封唇口导入轴上.这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.这种延迟恢复现象,使得密封唇口不能在很短时间内对旋转轴形成压紧力. -下表是某轴径为85的PTFE油封，将油封主唇口套入轴径为85.5的一个轴套上,10分钟后取出测得油封主唇口尺寸变化值。,东森汽车密封件有限公司,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,结论：发动机磨合试验必须在油封装配好后的30分钟后进行.,东森汽车密封件有限公司,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,Hutchinson-DFEDC Automotive Seals Co.ltd,东森汽车密封件有限公司,谢谢您的参加！,
