密封環

根據製造方法和材料的不同，密封環有整體式密封環（用同一種材料製造）、組合式密封環，表面堆焊硬質合金和噴塗陶瓷等多種結構。

這種密封環因用同一種材料製成，材料的性能在密封環的各個部位均勻一致，沒有組合式密封環泄漏和分離的缺陷，也沒有電化學腐蝕的可能。製造軟環大都用石墨，製造硬環時可用各種合金鋼，如軸承鋼(GCr9)、高速鋼(W18Cr4V)及其他合金鋼（如1140Cr、3Cr13等），也有的用合金鑄鐵。（如硅、鉻和鎳鑄鐵）。採用這些材料時，都要輔之以適當的熱處理工藝，以提高其硬度和耐磨性。這類材料價格較低，如果使用恰當，也有較長的壽命。為了進一步提高硬度和延長使用壽命，可採用硬質合金製造。常用的硬質合金為鈷基碳化鎢，性能較好，但價格高。鋼結硬質合金的價格較低。為了提高在腐蝕介質中的耐蝕性，有鎳基碳化鎢，而哈氏合金有更高的耐蝕性，但價格昂貴。此外，還有用碳化硅及其他陶瓷材料製造的密封環。

碳化鎢等材料有優良的性能，但是價格高，加工困難，限制了它的使用。為解決這個矛盾，出現了組合式密封環。密封端面採用硬質合金，密封環的基體（稱為環座）則用普通材料製成。為解決硬質合金環和環座之間的聯接和密封，產生了熱裝式、帶密封圈式、焊接和釺焊四種組合式密封環。

⒈帶O形圈的密封環

這種組合式密封環在硬質合金環與環座之間用H7/g8的滑動配合。在兩者配合圓柱面間置一聚四氟乙烯或合成橡膠制戚的。形密封圈，防止其間的密封流體泄漏，且將硬質合金環與環座組合在一起．在硬質合金環與環蠱街平面結合處設一銷釘，以傳遞扭矩。此種組合結構，無組合應力產生，也無由此引起的組合密封環的密封端面的變形，但是組合密封環零件的數量增加了，還需要在硬質合拿環上鑽孔或槽，給製造增加了難度，同時由於增設了。形圈，密封環的使用溫度受到了限制。

⒉功熱裝式密封環

為提高帶。形圈密封環的使用溫度，出現了熱裝式密封環。它是靠硬質合金環和環座之間的過盈配合來傳遞扭矩並實現密封，是應用最多的一種密封環（圖23）。這種密封環組合時將環座加熱，環座孔受熱脹大，放入硬質合金環，冷卻之後兩者在過盈下完成組合，再在常溫下研磨和拋光密封端面到要求的精度。這種環的缺點是，隨著時間的推移，環境和使用溫度的變化，密封端面的平面度將發生變化而不符合要求。究其原因，一是熱裝結構本身存在過盈，且接觸應力不均勻，使之產生帆械變形；二是由予使用溫度較高（或過低），材料物理性能（主要是線膨脹係數）的差異使硬質合金環和環座的配合部位不能同步脹縮，過盈量發生變化，接觸應力也隨著發生變化，這種變化對密封環的使用產生影響。密封端面變形破壞了平面度，更有甚者喪失過盈，使聯接失效，硬質合金環脫落。

熱裝式密封環有三種結構，圖1a是製造廠早期生產的，結構較為簡單。但是由於硬質合金環和輔助密封圈接觸，一旦硬質合金環鬆脫，運轉時輔助密封圈被嚴重磨損，會出現大量泄漏。而圖23b是在圖23a的基礎上改進的，輔助密封圈不和硬質合金環接觸，不存在上述缺陷，只是硬質合金環和環座之間有輕微泄漏。為了減少硬質合金環密封端面昀不均勻變形，環座的熱裝部位內外設置環形槽（圖23c），使硬質合金環外圓柱面的接觸應力趨予均勻，以減少碳化鎢環的變形，使用效果較好。

⒊焊接的組合式密封環

為克服熱裝式密封環鬆脫的缺陷，出現了焊接的密封環（圖2）。所用的硬質合金是以Cr3C2為硬質相、Ni為粘結相的燒結合金材料。耐腐蝕優於YG6等硬質合金，高溫下具有優異的抗氧化性能，在1000℃空氣中加熱2小時無任何變化。但是導熱性能較差，僅為YG6的1/3，線膨脹係數大，比YG6大1倍多，為10.2*10/℃（10~500℃時）。這兩點決定了耐熱衝擊性能不如YG6好。正因為線膨脹係數較大，和馬氏體不鏽鋼接近（10~500℃時為11*10/℃），為和環座焊接提供了有利條件。焊接時需在環和座之間鋪放一層鎳基粉末，置於真空電阻爐中，經1100℃高溫熔焊，然後進行圓火處理，以消際焊接應力。出於是焊接的密封環，硬質合金環厚度可以比YG6薄，毛坯的厚度也只有3~3.6mm。又因密度小，是YG6的一半(7～7.5g/cm)，因此，可節約貴重金屬，價格較低。這種合金的牌號為CNIS,其中Cr3C285%、Ni15%，由北京硬質合金廠研製成功。

⒋釺焊的組合式密封環

為傈持碳化鎢的優良性能，韻缺陷，出現了釺焊的密封環。座上開坡口，用一種低熔點焊料，在環和座之間施焊，焊料熔化后將環和座聯接在一起，並實現兩者之間的密封。這種密封環的突出優點是硬質合金克服熱裝密封環變形和鬆脫圖3為這種環的結構。在環環不變形。一方面環和座之間圖3釺焊的密封環韻配合面上無擠壓應力；另一方面採用激光焊接，熱量高度集中在焊料處，加熱時間短，環和座幾乎不被加熱，更不可能在髂化的情況下完成焊接。焊料塑性很好，僅存的焊接應力已被焊料吸收。

密封環是動環和靜環的總稱（下同），是構成機械密封最主要的元件。密封環在很大程度上決定了機械密封的使用性能和壽命，因此，對它提出了一些要求。

⑴有足夠的強度和剛度。在工作條件下（如壓力、溫度和滑動速度等）不損壞，變形應盡量的小，工作條件波動時仍能保持密封性。

⑵密封端面應有足夠的強度和耐腐蝕性，以保證工作條件下有滿意的使用壽命。

⑶密封環應用良好的耐熱衝擊能力。為此，要求材料有較高的導熱係數和較小的線膨脹係數，承受熱衝擊時不至於開裂。

⑷密封環匹配應有較小的摩擦係數和良好的自潤滑性，密封環材料與蜜蜂流體還要有很好的浸潤性。工作中如發生短時間的干摩擦，不損傷密封端面。

⑸密封環應力求簡單、對稱並優先考慮用整體型結構。也可採用組合式（如鑲裝式）密封環，盡量避免用密封端面噴塗式結構。

⑹密封環要容易加工製造，安裝和維修要方便，價格要低廉。