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    影响机械密封件端面磨损的条件及原因

    来源:管理员   发布时间:2014-08-29
      机械密封件的磨损是运转过程中发生摩擦的必然结果,也是机械密封件的主要失效形式,它决定着密封的寿命和性能,并可能出现各种各样的形态,机械密封的主要发展方向之一就是要在泄漏量允许的范围内控制磨损使竞博电竞app达到最佳状态。  机械密封件密封通常处于轻微磨损状态,因而磨损率相当均匀,对于设计良好的密封其密封面的磨损占主导地位的是轻微的粘着磨损。粘着磨损是由于粘着作用使两表面的材料由一个表面转移到另一个表面而引起的机械磨损。因此磨损寿命可根据典型的工作数据来预测。掌握磨损规律,设法延长使用寿命是一个最重要的问题。这就需探索磨损的机理、类型和影响因素等。其中最重要的参数是磨损率和磨损系数Kw。

      影响摩擦副材料磨损度和磨损系数的因素很多,它是多因素在摩擦表面相互作用的过程。有些因素可由设计者控制,如材料、竞博电竞app剂等,但另外一些因素则是由于工艺对机械密封件的要求无法选择,如介质、载荷、转速等。本文对机械密封件端面的磨损特性进行了分析,以指导机械密封件的设计和对密封失效的判断。

      1
    介质的影响

      机械密封件常用的工作介质有水、油、海水及酸和碱。对于设计良好的机械密封,其摩擦副材料的选择就已考虑到介质的影响。选择时不仅要注意每一个零件本身的耐蚀性,还应防止两种材料组合在一起时产生的电偶腐蚀

      在普通的清水介质中,一般的碳钢与石墨配对即可满足要求。而且在相同条件下大部份配对材料的磨损率相近。

      在相同条件下油中使用性能较好的是WC-Cu(RC)与浸呋喃树脂石墨的组对。

      在相同条件下海水中WC-Co与浸呋喃树脂石墨的组对可保证其性能。

      在相同条件下,3%的NaCl溶液中WC-Co、WC-Cu(RC)及WC-NiP合金与浸呋喃树脂石墨的组对时磨损率相近。

      通过实验得出结论,在相同条件下,lOo/oHCl溶液中,WC-NiP合金体现出优异的抗腐蚀磨损性能,远远优于WC-Co和RC合金。

      WC-Co的磨损率一直随上升趋势,并且随着时间的增加,磨损率增加的幅度也更大;而WC-NiP合金的磨损率却是随着时间的增加逐渐减小直到趋近一个较稳定的值。很

      明显在此溶液中WC-Co被腐蚀(主要是Co),发生了腐蚀磨损;而NiP的耐蚀性好,只产生粘

      着磨损。

      这个示例说明不同材料的磨损率在某些溶液中可能会很相近,在其它溶液中却相差极大。选择材料时要重视这个问题。

      2
    载荷的影响

      磨损的类型较多,因此载荷的影响也因磨损机理的不同而不同。

      对于最普遍的粘着磨损,研究表明:对于各种材料都存在一个临界压力值。当平均压力小于此临界值时,只有少数微凸体相互接触并发生塑性变形。此时随载荷的增大,实际接触面积增大,而压强并不增大,对磨损影响不大;而当平均压力达到临界压力值时,粘着磨损就会急剧增大,直至咬死。

      磨粒磨损主要是由于工作环境引起的,其机理主要是微观切削。由于磨粒在机械密件封面发生微量切削作用,或者磨粒在力的作用下压入塑性材料表面产生压痕,从表面层上挤出层状或鳞片状剥落物,结果在摩擦表面留下槽或凿槽痕迹。因而磨粒磨损的磨损率与压力成正比,但当压力达到某一临界值后,磨损率随压力的增加变得平缓,这与磨损机理的转变有关。

      载荷对腐蚀磨损的影响是不言而喻的,载荷越大,磨损率越大。

      3
    转速的影响

      转速对磨损的影响主要是因为速度影响了摩擦表面的温度。转速越大,摩擦表面温度增大,摩擦功耗以及相应产生的摩擦热也大,易使端面温度升高,金属表面硬度一般随表面温度的升高而下降,同时造成液膜汽化出现干摩擦加剧磨损。

      转速高还会引起密封件的振动,并受到较大的离心作用,不利于端面液膜的形成和维持。

      随着转速的提高,磨损率也随之而增大,摩擦热使材料软化,与载荷产生同样的影响。机械密封件中缝隙温度变化不大时,磨损率几乎线性上升,只有当表面温度达到一定值后,磨损急剧增大,对于粘着磨损和磨粒磨损均如此。

      转速对腐蚀磨损的影响也是转速增大,磨损加快,原因在于:首先,从机械密封件材料受到的腐蚀来看,加快了阴极过程及阳极过程溶解产物离开表面的过程,使腐蚀速度加快;其次,对于腐蚀磨损而言,转速增加,使腐蚀磨损交替作用的频率增大,导致材料表面高活性区的不断出现,因而使腐蚀磨损加速;最后,转速增大又使摩擦副表面在单位时间内的滑移距离增大,磨损的总量必然增加。

      4结语

      多年来,随着多种密封理论的提出,揭示了部分密封机理,促进了密封技术的进步,出现了许多机械密封件新结构和适应于机械密封件的新材料,延长了机械密封件的寿命,拓展了机械密封的适应范围。但是在机械密封端面如此狭小的界面上存在着摩擦、磨损、变形、流体流动、相变、腐蚀等许多复杂的物理、化学过程,要想全面而真实地反映各种因素的影响和相互关联的规律,目前无论在理论或实验技术上都还十分困难,机械密封的设计和使用大都还依赖于实验和经验。机械密封件端面的磨损性能的研究也受到了上述约束。因此只要机械密封件的端面只有流体间的内摩擦,必将极大地延长其使用寿命。所以端面开槽工艺将是机械密封的重点研究对象,宏光密封也曾对动压型机械密封件封端面槽型的自动建模进行了研究,以后还会继续这方面的试验
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