干氣密封的加工

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1、一、干氣密封主要元件的一般要求1、?硬質材料密封環密封端面平面度不大于0.0006mm，粗糙度Ra值不大于 0.2um，軟質材料密封環密封端面平面度不大于0.0009mm，粗糙度Ra值不大于?0.2um，靜止環密封端面與副密封O形橡膠圈接觸部位表面粗糙度Ra值不大于?0.8um，旋轉環兩端面的平行度0.005mm。2、密封環端面不得有裂紋、雜質、氣孔、磕碰等缺陷。 3、靜密封O形橡膠圈槽與靜密封0形橡膠圈接觸部位表面粗糙度Ra值不大于1.6um。4、O形橡膠圈尺寸系列及公差按GB 3452.1-2005的規定，膠料的物理化學性能要求按JB/T 7757.2-2-2006的規定,O形橡膠圈可采

2、用高于GB 3452.1-2005及JB/T 7757.2-2006的國外標準0形橡膠圈。5、彈簧的技術要求應符合JB/T 11107-2011的規定，同一套密封中各彈簧之間的自由高度差不大于0.5mm。6、石墨環需做氣壓試驗，試驗壓力為0.3MPa持續10min不應有破裂和滲漏現象。二、干氣密封動壓槽的加工技術1、動壓槽的常用加工方法干氣密封與普通的機械密封相比在總體結構上并無太大區別，其中最大的特點是密封端面上開有微米級的動壓槽，動壓槽的加工是干氣密封成敗的關鍵技術之一。動壓槽的加工方法主要有光刻法 、電火花加工 、電鍍法 、噴砂法 、激光刻槽法等。1）光刻法 （ 化學腐蝕）在被刻槽的工件

3、上涂以感光膠膜，然后將事先準備好的底片放于其上 ， 經曝光、顯影、涂保護層后再在蝕刻液中浸蝕，便可得到所需的動壓槽。這一方法在青銅上刻槽尚可 ，在硬質合金上刻槽時，由于膠膜在較高溫度下耐不住浸蝕液的長時間腐蝕，為此刻出的槽形質量不高。2）電火花加工 （電蝕刻）此方法是利用2個電極放電的方法，將動壓槽內待去除的材料電蝕刻掉， 其關鍵環節是放電頭的制作。放電頭端面結構和密封環端面動壓槽結構相同，但圖案是突出的。密封環和放電頭分別連接2個電極，當2個端面接觸時，產生放電，密封環端面動壓槽部位的材料即被電蝕刻掉。這一方法要求電介質性能良好、放電頭端面與密封環端面要平行，以取得均勻放電的效果， 否則各槽

4、的槽深將難以保證。缺點是加工放電頭困難，電蝕刻效率太低，放電頭損耗較大。其次，加工成本高。而且，采用電火花加工方的動壓槽效果不堪理想。再有就是電加工產生的表面應力造成的微裂紋會使材料的強度降低。3)電鍍法此方法是將密封環端面動壓槽以外的部位鍍上一層硬質材料，從而制成動壓槽的圖案。這一方法的使用條件是槽的深度比較淺，其次被鍍端面必須是能夠電鍍的材料，而且鍍層要致密，和被鍍面結合強度要足夠髙。電鍍過程中，被鍍件懸掛要正確，否則不同部位的鍍層厚度誤差將加大，造成槽深不均勻，這樣也破壞了密封端面的極髙的平行度。4)噴砂法此方法首先要制造噴砂掩膜，掩膜上開孔的圖案同于動壓槽結構。當掩膜置于密封件端面上時

5、，端面上動壓槽以外的部位被蓋住，露出部位的材料被高能噴砂去除，形成一定深度的動壓槽。這一方法的技術關鍵在于掩膜材料的選擇 、掩膜的制造 、掩膜與密封環端面的貼合及噴砂工藝的掌握等。噴砂方法的問題是制造精度較低 、加工的動壓槽的邊緣不齊、尖角等精細部位的失真嚴重 、截面槽形不好及噴砂面粗糙等，這些都會影響槽線的流體動壓效果及密封特性。 5）激光刻槽法激光加工是利用激光的高能量進行工業熱加工的一種方法，激光能將材料在極短的時間內汽化 、熔化而去除。與其他加工方法比較，激光刻槽法具有適用面廣，對不同材料 、不同形狀的加工表面均適合，工件無機械變形 、無污染，速度快，精度高，重復性好，自動化程度高等

6、特點，尤其適用于淺槽加工。2、激光刻槽法加工干氣動壓槽方法1）激光刻槽加工動壓槽的工作原理激光刻槽系統由主控箱 、激光電源 、 聲光Q開關系統、XY振鏡系統、光學系統、水冷系統、軟件操作系統和工作臺組成。由激光電源激勵連續氪弧燈，發出的光經過聚光腔輻射到Nd: YAG激光晶體上， 再經過激光諧振腔共振后產生連續激光。該激光束通過聲光Q開關調制后，變為近百千瓦的高峰值功率 、高重復頻率的脈沖激光。該脈沖激光束經擴束后鏡擴束后，順序投射到X軸 、Y軸兩只振鏡掃描儀的反射鏡上。振鏡掃描儀在計算機控制下產生按程序編排的快速擺動，使激光束在平面X、Y 兩維方向上進行掃描，再通過 “F-θ” 光學聚焦透鏡

7、組使激光束聚焦在加工物體的表面形成一個個微細的 、高能量密度的光斑。每一個高能量的激光脈沖瞬間就在物體表面燒蝕并且濺射出一個極細小的凹坑。經計算機控制的連續不斷的這一過程，預先編排好的圖形等內容就可以蝕刻在物體表面上。2）激光刻槽參數對動壓槽加工的影響① 激光功率的影響現有的激光刻槽的功率一般在幾十瓦到幾百瓦之間。試驗研究表明，掃描遍數相同時，功率越大，槽越深；同一功率，掃描遍數越多，槽越深；遍數在 5~10 時，槽深的變化較緩慢。②?掃描速度的影響不同的材料，打標速度由打標步長與步長時間來確定；跳躍速度由跳躍步長與步長時間確定。跳躍速度比打標速度高，因跳躍通過的時間越短越好。一般情況下，掃描

8、遍數相同，速度越快，槽越淺；同一速度，掃描遍數越多，槽越深；速度越快不同掃描遍數的槽深差距越小。③?Q頻率的影響在低Q頻率時，有高的峰值功率和低的平均功率，實驗知這種情況可增加材料的汽化率，用于去除更多的材料，進行深槽的雕刻；而在高的Q頻率時， 有低的峰值功率和高的平均功率，實驗知這種情況 “ 加熱” 效應明顯，僅引起材料變色或變形 ，而材料的去除則十分微弱研究表明：掃描遍數相同時，Q 頻率越低，材料去除越多，槽越深；Q頻率相同，掃描遍數越多，槽越深；掃描遍數越少，不同Q頻率的槽深差距越小。④?填充率的影響不同的填充率，單位寬度內的掃描線數不一樣通過打標控制軟件可任意調節。不同的填充率，對槽的

9、深度和粗糙度影響都很大。一般情況下，某個填充率（ 如0.0003) 時，不同掃描遍數的槽部最深，而且槽深的差距最大；填充率越大，不同掃描遍數的槽深差距越小。不同的填充率對槽底面粗糙度的影響也不同，不同的掃描遍數， 當某個填充率打槽最深時（ 如 0.0003 ) 時， 粗糙度尺Ra值較高；同一填充率， 掃描遍數少， 粗糙度Ra值低⑤?打標延遲打標延遲產生于打標要改變方向之前，通過實驗可知，如果打標延遲時間較短，則在低的打標速度下不會產生明顯影響，但在高的打標速度下會產生一些變形。如果打標延遲時間太長，則在變向部位將引起較深的雕刻點，這樣也增加了打標的時間。⑥?跳躍延遲跳躍延遲產生于跳躍結束的時候

10、，這段延遲時間也稱為回復時間。因為跳躍比打標快得多，而跳躍時打標參數已發生變化，所以對振鏡檢流計來說，?需要這段延遲時間來回復打標時的參數。如果跳躍延遲時間太短，就沒有足夠的時間使檢流計得到適當的回復，那么在所謂的?“?過沖”?期間就開始下一步打標，導致掃描軌跡的失真。⑦ 激光開/關延遲振鏡檢流計的慣性會導致其對命令信號的響應有一時間的延遲。為了使激光束開?/關和振鏡檢流計同步運動，必須使激光束開/關有一時間延遲，其設置視掃描速度而定。激光開延遲產生于一矢量打標的開始，此時保持激光關閉直到振鏡檢流計響應到命令信號；激光關延遲產生于一打標矢量的結束，此時保持激光開啟直到矢量的結束。若激光開延遲太

11、短，將在振鏡檢流計達到設置的打標速度以前打開激光，會在矢量打標開始時積聚很多激光脈沖能量，出現深度雕刻的現象；若激光開延遲太長?，在激光打開以前振鏡檢流計就達到了其設置的打標速度，會在一矢量打標開始時產生丟步現象。若激光關延遲太短，將會在矢量打標到達結束前關閉激光，發生矢量最后一部分沒有雕刻的現象；若激光關延遲太長，將會在矢量打標到達結束時繼續雕刻，導致在打標矢量結束點上產生深度雕刻的現象。3）激光刻槽加工動壓槽的步驟①端面動壓槽（ 螺旋槽 、?T?形槽等?）圖形的計算機設計和繪制，一般情況下，?激光刻槽系統都會提供相關的軟件或與其他軟件的接口。②導入工件圖形文件到激光打標機的打標軟件中，檢查圖形文件是否導人正確；同時設計圖形的填充率。③定位工件；因為動壓槽需要同心，需要把激光刻槽機的中心與被刻槽的密封環的幾何中心相重合。定位的方法可以采用試調的過程，即在模擬工件上，通過試刻槽的方法使兩個中心相重合。④調整工藝參數，不同的激光刻槽機和刻槽密封環的材質不同時，所需要設定的參數也不盡相同，需要采用試打的方法才能刻出理想的動壓槽深度和表面質量。⑤打標。⑥把打標后的工件進行研磨?、 拋光， 保證密封端面精度。⑦測量與檢查，?可以釆用三維深度儀或三維放大影響設備測量和檢測密封環的動壓槽的刻槽質量。