非圓設(shè)備艙段密封工藝研究

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(shí)，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(duì)設(shè)備艙體的密封也增加一定難度，對(duì)此通過(guò)幾種密封形式、密封結(jié)構(gòu)的對(duì)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(yàn)；密封膠圈；輔助材料

1 關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)

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(duì)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(yàn)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(diǎn)；對(duì)于艙段密封電連接器而言，過(guò)線(xiàn)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(diǎn)。

2 研究技術(shù)方案和措施

針對(duì)密封方式進(jìn)行分類(lèi)試驗(yàn)：對(duì)艙段采用端面密封和徑向密封兩種結(jié)構(gòu)，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證方法的有效性；同時(shí)對(duì)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(rùn)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(duì)螺栓安裝時(shí)的力矩進(jìn)行摸索分析：逐一將各個(gè)螺栓限定到指定力值；先將螺栓對(duì)稱(chēng)手勁擰緊，再對(duì)螺栓對(duì)稱(chēng)限力，摸索兩種方式對(duì)密封的影響；作為電器過(guò)線(xiàn)孔，中間為穿線(xiàn)灌膠孔，在密封時(shí)選用灌線(xiàn)膠密封出線(xiàn)口，另外在選用M3膠做對(duì)比試驗(yàn)，比較兩種效果。

3 研究過(guò)程、主要工藝試驗(yàn)及取得的效果

3.1 密封方式攻關(guān)

（1）插接密封艙段驗(yàn)證

對(duì)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(duì)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(shí)，產(chǎn)品狀態(tài)完好，逐步升壓，當(dāng)達(dá)到0.5MPa時(shí)，產(chǎn)品密封接口出現(xiàn)氣泡，氣密試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果還是同樣在到0.5MPa時(shí)，密封接口出現(xiàn)氣泡，氣密試驗(yàn)不合格。

（2）端面密封艙段驗(yàn)證

為完成對(duì)比試驗(yàn)，設(shè)計(jì)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(duì)艙體進(jìn)行2MPa耐壓氣密試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓力達(dá)到2MPa時(shí)，產(chǎn)品狀態(tài)完好，沒(méi)有發(fā)生漏氣現(xiàn)象，當(dāng)達(dá)到2.5MPa時(shí)，艙體密封仍完好，為驗(yàn)證試驗(yàn)產(chǎn)品密封型，繼續(xù)對(duì)艙體增加壓力，當(dāng)達(dá)到3.7MPa時(shí)，接口出現(xiàn)輕微滲漏。壓力值已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(duì)齊，使用螺栓依次緊固。待24小時(shí)后，對(duì)艙體進(jìn)行氣密性檢查，要求2MPa壓力下艙體無(wú)泄漏。試驗(yàn)證明，當(dāng)壓力升到0.2MPa時(shí)，艙體已經(jīng)產(chǎn)生較大的氣泡，沿密封面依次排開(kāi)，密封效果不好。

其次，采用膠圈配合潤(rùn)滑脂方式，對(duì)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(rùn)滑脂進(jìn)行密封試驗(yàn)。裝配時(shí)先將潤(rùn)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(yàn)時(shí)，產(chǎn)品壓力達(dá)到3MPa時(shí)艙體仍無(wú)泄漏現(xiàn)象，繼續(xù)升壓，當(dāng)?shù)?.2MPa時(shí)，艙體出現(xiàn)微滲漏，由于已超過(guò)設(shè)計(jì)值，密封方式有效，試驗(yàn)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(shí)后，將艙體放入水槽中，通入壓力，當(dāng)壓力達(dá)到3MPa時(shí)艙體仍無(wú)泄漏現(xiàn)象，繼續(xù)升壓，當(dāng)?shù)?.5MPa時(shí)無(wú)泄漏現(xiàn)象，為防止壓力過(guò)大艙體變形，停止增壓，試驗(yàn)合格。

3.3 力矩摸索

以上在艙段密封時(shí)均涉及螺釘緊固，因此該項(xiàng)驗(yàn)證與上面試驗(yàn)同步進(jìn)行。選用M4×20的螺釘，在端面密封的基礎(chǔ)上，對(duì)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(diǎn)逐一安裝和艙體對(duì)角逐一安裝兩種方法進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示，對(duì)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(xiǎn)起見(jiàn)，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(xiàn)必須穿過(guò)艙體到達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此，驗(yàn)證過(guò)線(xiàn)堵頭的密封性時(shí)十分必要的。通過(guò)選用膠黏劑、硅酮免墊密封膠和704硅橡膠3種膠液對(duì)比堵頭的密封性，并按照使用說(shuō)明進(jìn)行固化進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。其中膠黏劑要求室溫固化48小時(shí)，高溫60℃固化4小時(shí)；硅酮免墊密封膠固化12小時(shí)；704硅橡膠室溫固化24小時(shí)，固化深度3mm。固化后對(duì)過(guò)線(xiàn)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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的密封壓力，通過(guò)調(diào)研選用一種牌號(hào)為UR5562的灌線(xiàn)膠，該膠固化24小時(shí)，同樣按照2MPa壓力下的密封檢查，結(jié)果沒(méi)出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4 技術(shù)指標(biāo)完成情況

通過(guò)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(guò)線(xiàn)孔的密封膠選擇四大方面進(jìn)行研究，驗(yàn)證非圓艙段的密封性能，查找密封的影響因素，通過(guò)摸索、試驗(yàn)驗(yàn)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(guò)線(xiàn)孔使用灌線(xiàn)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(shí)現(xiàn)提供了保障。

5 結(jié)論

非圓艙段密封工藝研究歷時(shí)半年，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品艙段零件的設(shè)計(jì)，加工，驗(yàn)證，再加工，再驗(yàn)證等途徑，先后摸索了密封結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)缺點(diǎn)、密封輔材的使用、緊固螺釘?shù)牧刂狄约肮嗑€(xiàn)膠特性等等，最終完成了產(chǎn)品的密封，試驗(yàn)方法合理，驗(yàn)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(duì)接密封電連接器的密封設(shè)計(jì)[J].機(jī)電元件，2003，23（3）：27-30.

（作者單位：沈陽(yáng)航天新光集團(tuán)有限公司）