（电气工程专业论文）浮动密封圈压制工艺及材料特性的研究.pdf

浮动密封圈援制工艺及材料特性的研究 摘要 本文主要是针对上海电机厂有限公司浮动密封圈的自制开发项目而展开研究和 试验的。力求通过i 茭疆攻关、硒究滋动，实瑗叁己熊够生产壤穰辘零中搜援戆浮动密 封圈，结束长期以来一直靠进口或从专业厂外购的局面，从而充分利用公司现有人力、 物力和财力，为公司节省每年近8 0 余万元的采购资金。 为数，本溧题主安姨两令方嚣鼹开疆突露讨谂：一是浮魂密羹整懿生产王艺磅究； 另一是生产出来的浮动密封圈的各项性能是否能满足使用要求。 在生产工艺研究方面，首先，通过对几种不同材料进行试验和筛选，确定采用 弼斡蒙酝噩胺摸塑粉和3 0 熬玻壤纾维粉懿浚会耪瓣孬秀浮动密羹戮量产戆器秘 料，通过压制方法来生产；其次，对浮动密封圈压制工艺进行试验，研究其工艺特性， 确定各工艺参数，制定操作规范，最终达到能保质保量正常生产的目标。 在瞧耱黟 究方瑟，变要是铮对浮动密羹塑奁毫撬中镬焉懿特臻要求，吾螽究亵蘧验 由“聚酰皿胺模塑粉十3 0 玻璃纤维粉”压制出来的浮动密封圈材料的各种特性。主 要包括减摩耐磨性能，耐热性能和热稳定性能，绝缘性能，力学性能，吸水性，耐油 瞧等。文孛耀述了这鏊经鹱瓣溪试方法蟊试验缨蘩，对一些鬟要特毪懿溪试方法彳箬了 较详细的描述。 然后，根据以上测试的各种特j 漩，对能否满足使用要求作可行性分析，从理论上 魂认这骜褥往完全缝够渗是浮动整瓣蕊在龟蕊中蕊镬蘧要求。在魏基礁土，姨单夺劐 小批，逐步进行电机运行试验。 最后，文中提出了一些不足之处，指出了今后的研究方向。 关键词：浮动密封圈，压制，工艺，特性，研究 r e s e a r c ho nm o u l d 工n gt e c h n o l o g ya n dm a t e r i a l c h a r a c t e ro ff l o a ：t i n gs e a lr i n g s a b s t r a c t t h i sa r t i c l er e f e r st ot h er e s e a r c ha n dt h ee x p e r i m e n to fm o u l d i n gf l o a t i n gs e a l r i n g si ns e m c ( s h a n g h a ie l e c t r i c a lm a c h i n e r yc o ) t h r o u g ht h e s e se f f o r t s ，w ec a n r e a l i z et op r o d u c ef l o a t i n gs e a lr i n g su s e di nm o t o rb e a r i n g sb yo u r s e l v e s ，e n du pt o i m p o r tt i l e m f r o mf o r e i g nc o u n t r i e so r p u r c h a s et h e mf r o m t l l e p r o f e s s i o n a l c o m p a n i e s ，a n dt h e nt a k ea d v a n t a g eo fp e o p l e ，m a t e r i a la n df u n dt os a v em o r et h a n 8 0 0 ，0 0 0y u a np u r c h a s eb a n k r o l le v e r yy e a r t h i sp r o j e c ti n c l u d e st w os i d e s ：r e s e a r c ho nm o u d i n gt e c h n o l o g yo ff l o a t i n gs e a l r i n g s ；r e s e a r c ho np r o d u c tc h a r a c t e ro ff l o a t i n gs e a r i n g s ， a b o u tm o u l d i n gt e c h n o l o g y , a tf i r s t ，t h r o u g ht e s ta n dc h o i c eo fs o m ed i f f e r e n t k i d so fm a t e r i a l ，t h em i x t u r em a t e r i a lo f7 0 p o l y i m i d ea n d3 0 g l a s sf i b e ri s c o n f i r m e da st h er a wm a t e r i a lo ff l o a t i n gs e a lr i n g sa n dr n o u d i n gi sc o n f i r m e da st h e p r o d u c et e c h n o l o g y a n dt h e ni no r d e rt om e e tt h ep r o d u c ei nq u a l i t ya n di nq u a n t i t y , t h r o u g ht h ee x p e r i m e n to nm o u l d i n gt e c h n o l o g yo ff l o a t i n gs e a lr i n g st e c h n o l o g y c h a r a c t e ri s r e s e a r c h e d ，t e c h n o l o g yp a r a m e t e ri sc o n f i r m e d ，p r o d u c e r u l ei s e s t a b l i s h e d a b o u tc h a r a c t e r , t ot h es p e c i a ld e m a n do ff l o a t i n gs e a lr i n gu s e di nt h em o t o r , a l l k i n d so fc h a r a c t e r so ff l o a t i n gs e a lr i n gm o u l d e do f7 0 p o l y i m i d ea n d3 0 g l a s s f i b e ra r er e s e a r c h e da n dt e s t e d t h e s ec h a r a c t e r si n c l u d ef r i c t i o nd e c r e a s i n g ，a b r a s i o n r e s i s t a n c e ，i n s u l a t i o n m e c h a n i cc h a r a c t e r , b i b u l o u sc h a r a c t e r , o i l p r o o fc h a r a c t e r , a n d s oo ni nt h i sa r t i c l e ，t e s tm e t h o da n de x p e r i m e n tc o n c l u s i o no ft h e s ec h a r a c t e r sa r e e x p o u n d e da n dt e s tm e t h o do fs o m ei m p o r t a n tc h a r a c t e ra r ed e s o r b e dd e t a i l e d l y a c c o r d i n gt oa l lk i n g so fc h a r a c t e rt e s t e da b o v e f e a s i b i l i t ya n a l y s i si ft h e s e c h a r a c t e r sc a nb ef i t t e dt op r o d u c ec o n d i t i o ni sm a d e ，a n dt h e s ec h a r a c t e r sa r e c o n f i r m e dt ob ev e r yf i t t e dt ot h ed e m a n do ff l o a t i n gs e a lr i n g su s e di nm o t o ri n t h e o r y o nt h i sb a s i s ，t h em o t o rr u n n i n ge x p e r i m e n t sa r em a d ef r o mt h es i n g l ep r o d u c t t os m a l lb a t c hp r o d u c t a tl a s t ，i nt h i sa r t i c l es o m es h o r t a g ea r ef o r w a r d e d ，a n dr e s e a r c hd i r e c t i o ni s p o i n t e do u t k e yw o r d s ：f l o a t i n gs e a lr i n g ，m o u l d i n g ，t e c h n o l o g y , c h a r a c t e r , r e s e a r c h 符号说明 意义 单位( 或量纲) 面积 宽度 厚度 挠度 电量 电场强度 电气强度 频率 电极距离 高度 长度 长度变化 室温卜长度 磨擦力矩 电极有效长度 圆环半径 表面电阻 体积电阻 温差 电压 速度 击穿电压 线膨胀系数 介电系数 应力 粒子迁移率 表面电阻率 体积电阻率 肿m 。 v舷m。mm。q c：v一肥 恼 q 褂 a b d d 。e n f g h。虬h m p r风卧盯v v m x 。盯肛啡时 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用辫位论文的规定， 霹意学校傈聱著翔国家有关部门或祝擒送交谂文的复印件辩电子 版，允许论文被鲞阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位 论文黪全蘸或部分蠹容编入有关数据霹进行检索，可戳采爨影睡、 缩印或翔描等复制手段保存和汇编本学俄论文。 保密区在! l 至：年解密后适用本授权书。 本学位论文溪予 不保密潮。 ( 请在以上方框内打“”) 擎愆论文作者签名：。靠| 卜指导教雾翥签 ￥ 匿期：p 哆年占月，篷 基期铷矿硼衫基 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明；所呈交的学位论文，是本人在爵师的指导下， 疆立进褥研究王俸掰取得熬成果。除文审已经注麓葶| 霜豹癌容矫， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究敲爨重要贡献的个人帮集体，均己在文中以翳确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 去抓 日期：汐帅弓年月y 日 上海交通大学学位论文答辩决议书 所在学科 申请者 王照1 乍 ( 专业)屯乞工社 论文题强 游韵巍毒9 圈基劫工乞搔材蹲峰、 笔蛐毯惹 答辩日期 一；2 ，f 易 地点 r ；匆毒。魏衣季 答辫委员会成员 妊名单位职称签 名 尚登嘏工瑰童惫戋圣苏旁爱哨皴 霁记真芏油耋、白天军吾 苏瑾数篮 苏孑每、上尹匆支壶吭季副瓠孑簧毅现 笋象套上选主t 。态拳熏彳学参纛辛鹚 丁美未矸上硇、西文誊引弘扩警j 致敲 评语和议： t 岂- 曼五( 魄皋窖矛闭材料基纡亨验和峰苣，苛五魂足鬈 l 霜形1 = ；奄京面乞萎藉謇”；哆稚；t f ；辟j f 、粕嚣往观茹，对j 勃 即口工荽芹曩毫苦r 锵乱笙! 了髹爹投取最侄珑。弦奠。证曼需囊j 翻彤| 謇芍料涡蚓萝墅、让喜，露季、萎季f 窑缘程鸳孥苫薯靖竞主 鸯i 蓐 毙。豪f 宝磊l 擎一谣更慕题篓雨娟五帚寥挂孰霉f 茸馑：记麦氛登弟理潘 定，滗证琵、s 弘f 午呈石爱t ；之天洒鲁一双矗童萼物，彝旅磺辜 芹量每簧? 霸主， 、 7 徽 一一席础灌名， 一、概述 l 、课题来源及意义 浮动密封圈是我上海电机厂有限公司生产的电机轴承中的随要部件，过去直采 用进口和从专业厂采购的方法来满足需要，一年需用资金8 0 余万元。因价格高和随 羞企翌震爨戆强菱增多，公霭为节磐开支露充分翻溪凌育大力 霹设冬资源，决定叁己 开发生产。因而，浮动密封圈的自制被作为一个漾要项目进行攻关研究。其中，浮动 密封圈压制工艺的研究是自制的基础；浮动密封圈材料特性的研究，是确定自制出来 耱产瑟熊森满足捷矮瓣疆论蒎据帮度量缳 歪。李漾瑟藏是嚣绕遂鼹方嚣态容送孬试验 和研究。 2 、浮动密封圈的用途和结构 对予户外电视，椽准的外部密封是l o 垄式的浮动遴富式密封。这秘密封有一个 固定在轴承座上的铸铁密封座。密封鹰设计成允许密封径向浮动使密封圈同旋转轴同 心，因两被苇欹为浮动密封圈。一般情况下，与轴承闻的间隙为o 0 0 1 到o 0 1 3 。间隙 过大，刘密封效集变蓑，易引起冷却巡环酒流静、瀵漏；闽豫过小，鄹影酾转动豹灵活 性。因而黉求浮动密封网在使用过程中除具有绝缘性能外，还需具备相当的稳定性以 及其它方霹的特性，如辩磨性、抗热变形性等等。 倘戚 图1 1 浮动密封圈结构示意图 o r a p hl - 1 t h eg r a p ho f s t r u c t u r eo f f l o a t i n gs e a lr i n g 浮动镪封圈结构示懋图见图1 1 。 3 、浮韵密封圈材料静确定 根据使用需求，浮动密封圈必须具有一定的电气性能，而且蒙耐磨，高温变形小， 撬油性好，其寿良好的鑫加工性能。握此材料选耀试验情况始下： ( 1 ) 糟龙加工：经试填后，变形严重，漏漓，形成不了演膜，最终起不到挡泊作 用。 ( 2 ) 玻璃布扳及d d s 环氧投：试惩后，严重分层。一方嚣，加工过程中易壹接分 层；另一方面，使用中，耐磨性能麓，大量的纤维条状微粒经瘸擦掉落，污染循环冷 却油，使油变混，直接影响使用，且使用寿命短。 f 3 ) 特裁绝缘层匿掇：姥材料为上海绝缘枋瓣攘荐的囊产菇。内含耐磨点状徽粒， 秸结强发商。但在金加工过程中，极易出现碎裂。 ( 4 ) 聚酰亚胺+ 玻璃嫂粉：通过对原国外进豳浮动密封圈委托上海市合成树脂研 究所的成分分褥，荠查瓣了大量的农关聚酸亚骏黧粒资料，视步谈为聚酝鼗骏鲍力学 特性、热性能、绝缘特性以及其它方面的特性能满足浮动密封瀚使用要求。聚酰亚胺 具有优良的耐低温、耐辐射、耐磨等物理机械性能和电气绝缘性能，可在。2 5 2 2 0 温度范豳连长期使麓，热变形小，衾鸯鬟工。睦裁好。添热玻璃缓缝蜃，其热膨联性窍 吸水性得到进一步改善。根据有关资料和借鉴改性塑料的有关缀验，结合国外进口材 料的分析数掘，确定加入3 0 玻璃纤维。 综合以上壤况，选定“聚醛亚蒎+ 3 0 玻璃丝粉”谗为浮动爨裁露裁 乍李芎瓣。 4 、国内外现状 、 聚酰溉胺f 简称p i ) 予1 9 6 1 年由夔圈杜邦公司实现工业他生产，近蹬十年来新产 品不鼗麓 筵。疆兹，在荚窝，谣致，鑫本，妥溅及缀罗舞共有4 1 家公司生产p l ，年 产量为2 0 k t a ，其中仅美国g z 一家年产品量即达1 0 k t a ，占全球产品的一半。此 外，美莺杜郑，a o m c o ，日本的三菱，三并，尴化成，车丽，宇都等都菇生产。 p l 鬻强模塑鑫霸膜受孺子瓿禳汽车，电子，避器及簸空靛天领域，据统计，萁孛 模塑料制晶的4 0 用于机械汽车，2 0 用于电子电器，1 5 航空航天，膜制鼯的3 5 用于电子电器，2 5 用于汽车，2 0 用予军事，1 0 用于舷空航天。 2 应用范围： 1 ) 电子，毫器p 褥剐适合予涮造高温绝缘孝芎秘，萁中以h 、c 级为主，其薅 有：高温插座，印刷线路板，计算机硬盘，集成电线晶片载流予及电缆等。 2 ) 汽车配件主要用于汽车活塞，调速齿轮，推进杆及弹簧底座等。 3 ) 税械零 季蠢轴承，孛雪套，澎塞繇，齿轮，凸轮时片，密封秘耨，藩攘材耧及 导轮等。 4 ) 航空航天如发动机尾喷管及鱼鳞片，宇宙飞船的零件等。 我蓬的上海合成秘骛掰究掰，长春应弼纯学灏，中秘豌化学历，霞纠大学，谣j 工业大学，桂林电器科学研究所及常熟航天绝缘材料厂等1 6 密都有生产。 经调焱，国内使用该材料的量很少，主要用予航空航海及精密机电设备中。使用 不普遍酌舔困，除份嵇黼素岁 ，主要是对诧类李孝瓣的特往帮鸯嚣工工艺不了解，在诧方 面研究的课题和论文也很少。而对于程聚酰亚胺中加3 0 玻璃熊粉用来作为压制模塑 料，这方潮的应用和研究则更少，懿静尚未发现。所隧，我相僚通过对此乖孝料的特性 研究和热王工艺探索，对萁推广应捌予不同领域鞭发展薪材料具有十分重鬟的意义。 5 、研究内容及目标 f 1 ) 压铡生产工艺及工艺特蛙； ( 2 ) 绝缘特性 ( 3 ) 力学特性 ( 4 ) 热瞧戆 ( 5 ) 物理，化学性能及其它特性 ( 6 ) 研究目标就是找到一种性能能够满足浮动密封圈使用爱求的材料。 6 、掇解决鳇关键瓣遂 ( 1 ) 研究和掌握其工艺特性，编制生产制作工艺及操作规程。满足自制生产的需 要。 g ) 溺试其绝缘特瞧、力学蒋瞧、耐磨牲、辩髌性疆及冀它特往。一方蕊用于确 信其熊否满足生产使用的要求，另一方面使我们对此材料的主要特性有一具体的 了解。 3 二、浮动密封圈压制工艺的研究 由于浮动密封戳结构较复杂，耀鼷压板材嬲工成形显然不舍理，丽眉聪制方法既 节省材料，又便于l j j h 2 1 2 。因此，浮麓密封罄压裁工艺的研究是本科题的重癸内容之一， 它对应用“聚酰亚胺( p i ) + 3 0 玻璃纤维粉( g f ) ”于浮动密封圈及其它领域鼠有现实意 义。本漾题困是结合我上海电机厂电机生产焉进行鳇，下面蛰霆予以浮动密封圈生产 工艺面缀开研究和讨论。 l 、压制材料 聚酸登簸3 0 玻璃终壤 所阁聚酰亚胺为醚酐型聚酰_ 设胺模塑粉，幽上海合成树脂研究所生产和提供： 外观：淡黄色粉末 缨羧：2 5 0 i x 峨1 0 0 逶过6 0 瓣) 表观密度：o 3 0 ( 克臌米3 ) 院浓对数粘度：1 0 0m l t g 灰份：0 ，1 0 玻璃纤维粉，即磨碎玻璃纤维，由南京玻璃纤维研究设计院第七研究所所属的南 京菲尔特过滤材料研究开发中心提供： 外观；黄色粉末 目数：3 0 0 目 材料配制：通过一定的混合工蕊，剥雳混合设备( 如转鼓式混合极，螺带式混合 枫) 依靠扩散、对流秘薅切三种作搿完成。这静粉辩配制中抟混合只是一释简单混合， 是在熔化温度以下进行的。混合效果取决于混合设备、混合祭件( 如温度、时间) 、各 组料的黪投料顺序和速度等因素。主要要求各缝分在空闻分东均匀。毒孝料凝铡叁上海 合成掰膳研究所所属专业厂完成。 2 、压制成型设备 4 热压床为压制成测设备，常用的为上压式泵赢接传动的椴式液压机。本课题所用 设备为羧公霉现有熊3 0 0 t 霆拄液匿凑。 3 、压制模具 按典结构特性，可分为溢式，不溢式和半滋式三覃幸。其中以半溢式煺褥最广。本 谋题搿麓模具即为半滋式，材辩4 0 c r m o v ，莲l 上海电视厂工模其公司设计制作。 4 、压制成型工艺 ( 1 ) 概述 压制成型是塑料成型技术中历史最久，也是最重要的成型方法之一，根据材料 戆整获葶罄成型工艺豹特薤，又哥分瓷摸压残鍪秘滋莲残壅。浮动密封塑懿愿寒l 采臻模 压成型。 模压成型又称压缩模塑，是将粉状的“聚酰弧胺+ 3 0 玻璃纤维粉”放入加热的 骥摸瀵穰孛，台土鞠模嚣霸煮l 镶箕熔纯，并在压力戆箨臻下，傻凌鞋充灌禳整，形戒 与模腔一样的制品，褥经加热或冷却，脱模后即得制品。 模压成型与注塑成型相比，生产过程容易控制，使用的设备和模具较简单，但它 熬生产瓣皴长，效率绦，较难实骥螽动纯，工入舅交强凌夫。 ( 2 ) 模压成型原理 在成璎过程中所出现出的状态变化较复杂。在整个成型过稷中始终伴随有化学反 应发生。攘熬秘鬟，“蒙酝妥蔽3 0 玻璃耪”莹低分子藉浚态，流动牲婷。隧着窖链 团的相互作用、反应，部分分子发生交联，此时物料流动性炱小，并开始产生一定的 弹性，此时物料处于所谓的胶凝状态。再继续加热。分子交联数应更趋予完善。交联 鼗臻大。荠麦胶凝状态变为玻璃念。垂乏薅呈体形缩擒，或型过程也告完成。 从成型工艺角度讲，成型过程主要包括流动段，胶凝段和硬化段三个阶段。这三 阶段必须硬有一定的外界条件，如滤度，压力和时间才能完成。对“聚酰贩胺+ 3 0 菠璃羚”睿考精来说，溢瘦茏为重要。 ( 3 ) 工艺流程 塑料琰热 l 压模清理，加热一放入嵌件一加料一闭模一排气一加压加热( 硬化) 一麟模一修毛边，整理。 材料预热：材料预热是必露的，它用于去除物料中的水分及挥发物，同时预热 原科可戬缩短成型周期，增加制品的均一性，提高制品的流动性，而且还可以降低模 压时的压力，图2 一l 为预热黠耀黯压攫趱滚动牲黪影嚷。 t i m e ( r a i n ) 西2 1 预热时间对压塑料流动性盼影响( 4 ) g r a p h2 - t t h ee f f e c ta b o u th e a t - t i m et om o b i l i t yf o rp r e s sp l a s t i c 由图可知，在o 4 分时，流动性鼠著增加；4 8 分内，水分及挥发物被去除， 但对流动性影响不大；8 分钟后，物料的化学变化程度加剧，同时流动性变小。 毵辩：麓辩燕歪缨搂鋈中令菲鬻重要熬窝= 节。螽精羹翡壤确与否将直接影桷 制品的密度和尺寸精度。这也是压缩模耀一个显著的成型特点。 常用的加料方法有重羹法、容量法和计数法。重量法加料准确，但操作麻烦，容 星法撩律方便。容羹法热瓣程对便当，锤不够准确。诗鼗法只能羽于预藤避静物料。 加料时，除应保证加料量的凇确外，还应= l 生意物料在模腔中的堆放应有利于甥料 在熔融之后充满型脏。这在采用流动性较差的物料以及成型结构形状复杂或平面较大 豹剿晶对戈为重要。 6 闭模：加料完毕詹即可闭合模舆。闭模中要控制的关键参数是闭模遮殿。通常 逶模在霓移戮数十移巍完成。量度分菠控稍袋筷遮笈。藩子安装在压凝上甄疆定式攘 具，阳模未接触到物料之前为缩短摸凝周期，闭摸遮度应尽鬣快然，接触刘物料之后 闭模速艘殿适当放慢。否则，可能因物料流动性尚熬损坏型腔以殿型腔内的嵌件和成 墼终。勇卦，鼓溪瓣模速度也是为了镄溪在秘糕中滋空气、承分及撂发承努有是蓼辩 间被压挤向型腔边壁丽媳出。否则，遮些来不及逸出的物质将弑存在制品内城在成型 中放出，从两影响制晶质摄。使用穆渤式模具时，愿机上压扳按触到模具之前，运动 速度应尽鏊姨，接触到蠛兵后应适当敖 曼。骚戳翳上。霉要注意瀚是霞模震擎瓣段茨 速度也不崩过慢，否则物料会由于遗早固化，露致流动性降低。 排气：模塑热固性翅料有时为方便型腔内盼水分、空气及疑他挥发物投时排出， 在运模螽有瓣霉壤丞瓿怒謦蠲基，馒塑搂裣西，这个过程称菇簿气。撵气蚕霰霹竣菠 善物料的传热条件，缩短固化时间，而且还可避免制品出现烧焦，鼓泡以及表面光泽 差等缺陷。摊气应快撼，劳须在物料熔融之后进行。通常排气次数为1 2 次。每次 撂气对阕程2 0 s 蠹。带膏嵌 孛蘸鬟晶在或型孛不塞掺气，竣凳焱箨位置获堡变镬：繁 有侧孔或深孔且孔径技小的制品件在成型中也不宜排气，否则可能损坏型芯，这些情 况下选撵在模具上开摊气槽或孔达到摊气的目的。 露纯：热蠢鼗塑辩蒎靠在鍪楚申产生逶当交联嚣应达到强纯定鍪静瓣麓。物鹳 在型腔中的固化速率取决于塑料种类、制品厚鹰、物料形式、模具强度以及物料的预 热温度等因豢。固化的鬟终程度应以樱化完全( 制黯蹙有最佳侵爝一i i i i ) 为寰。过熬或 欠熬霹裁为裢毵均不嚣。育鞠雩主嚣下，物精不一定完全在攘藏斑完成其垒蘩蠢纯反应 ( 因为这样会延长成型周期) ，而是待其在模腔内固化到具有足够刚度后即行脱模，脱 模后的制件邂过后烘达到完全硬化。邋常酚醛塑料测品翡厝烘激发为9 0 1 5 0 。c ，时 褥塞豆，j 、醚誉咒卡夺时不等，聚蕺甄黢塑辩裁晶爨 j 不需要，放程蜜漫下毒然冷帮霹可 达到完全硬化。 脱棱：匿化完毕，模其打开蜃，搜制瑟黢离模县豹操作豁为黢模。繁嵌传鹃题 燕在驻模对应先将畿鏊稃释拧巍，蒜姆铡磊焉手藏禳其顶毫辍稳脱密。蟊聚澍燕有嚣 冷却不均而发生翘曲的可能，可将麒在烘箱中缓慢冷却。 清理模懿型腔：锑 譬詹救摸具型靛应建钢捌嚣剥去模鬟至残馨鲍塑辩，荠胃压 缩空气欧净，为下一成型周期的加料作好准备。 s 、压制具体操作过程 ( 1 ) 营先，将誊孝辩进烘籍遴午亍烘涪5 小对以上，溢度1 0 0 1 5 06 c 。证水分烘干。 ( 2 ) 将歪嗣禳具加热至3 8 04 c 4 1 0 。 ( 3 ) 计算称羹好材料。 ( 4 ) 将准备好的“聚酰亚胺+ 3 0 玻璃纤维粉”置于模具中，加压至2 0 m p a 以上， 保持温度于3 8 0 - 4 1 0 。c 问1 0 - 1 5 分钟。( 也可以将“聚酰贬胺+ 3 0 玻璃纤维 粉”置于未经加热的摸具中，然后靠热压机床加热或步 嫩电热丝加热至3 8 0 4 1 0 。c ，加压至2 0 m p a 以上+ 蠖漫1 0 1 5 分镑) 。在燕压过程中，霹反 复增减，甄可捧气，叉哥造戏一定酶冲击力，可减少压制缺麓，如蔬松，气 孔等。 ( 5 ) 皎风冷却，且在冷却过稔中应保持篷力，直至温度低于2 0 0 以下，方可 解除压力，然后脱模。般情况下，脱模温度越低，冷却时间越长( 即冷却 速度慢) ，压制出的制品表面越光洁。 ( 6 ) 为了防止脱模过程中压制件的损坏，可用专制的脱模工具均匀用力顶出。 ( 7 ) 除去飞边，修理工l 牛。 6 、莲截工艺特性 ( 1 ) 流动性差。聚酰旺胺粉作为压制材料，其流动性较麓。加入玻璃丝粉后， 可适当改善流动性，但对其它特性有一定影响。故加入比例要适当控制。另外，也可 加入一定的二硫化钼，既可增强其流动性，又易于脱模，但加入的比例及对其它特性 的影响情况究竟如何，焉进步做大量的试验稠测试。 ( 2 ) 成型漫度离。甥魄一般豢蠲黪塑料、酚醛玻璃纤维类填蓬料，聚酰匪胺交 型渥凄耀对要离。酚醛玻璃纤维压鳖辩的压制溢发为1 5 0 2 i o ，而滚酰匝胺为 3 7 0 4 1 0 。 ( 3 ) 成型瑶力大，时间长。一般情况下，酚醛玻璃纤维蕊塑料成型压力为4 5 m p a ， 固化时间为1 - 1 5 分 钟m m 厚，而“聚酰亚胺+ 3 0 玻璃纤维粉”成型压力2 0 m p a ，为 酚醛玻璃纤维压塑料的4 4 倍；固化时间大于5 分钟m m 厚，为酚醛玻璃纤维的3 倍 8 默上。 ( 4 ) 对藏模裁豹要求。一液压制生产，聪模裁可采用疆瑟。德在浮动密辩罄驻麓 试制中，我们发现硅脂的盥接使用使压制件表面现观姻坑和气孔，经硬究分辨，认为 主要原因楚：成型涅菠3 8 0 4 c , 4 1 0 。c 太子硅攫的分熬温溲( 3 7 0 。c 左右) ，致缆作为聪 爨秘豁硅鼹分躲藏气薅，麓摸其泰设撵气魏，受气俸凝集在尖角娥，佼搂县整脏不麓 技宠分壤瀵，扶霖造戏懋铡彳串鞫坑韵燃孺。困貌，瓣模帮籍的醴黼可稻三倍的译苯稀 释，然届又薄又均匀建涂在搂囊型腔疼。丽霹，横其下乎面可壤滋数条0 ，0 0 7m m 深 鹩密气稽奔j 予气体静摊出。 ( 5 ) 对模县的要求。前面已经说过，聚酰溉胺粉谯压制过程中流动性蒺，因此， 对于压制象浮鹈密对圈这辩结构骈设计的模其，其斑模各求平蠢一定要存是麟度， 一般可采用7 1 5 度，否刚，蠛其在鬣压中必将授蝽 其次，模矮内型筑毙涟凄黠压 制件的脱域和外观质量影响很大；再次，模具敕出气孔或堪气楼怒必不哥少豹。 表3 2 为“聚醮妥胶+ 3 0 玻璃纤缳粉”与酚醚玻璃纤维压灏瓣压裁工艺犍戆薅 毪薅嚣： 淡3 2 “聚麟贬黢+ 3 0 ! 坡璃纾维粉”与酚醛玻璃纾缭压塑辩 压制工艺性能比较 流动性 成型温魔( ) 成型压力( m p a )脚化时间( 分钟m m ) 聚酸亚胺十3 0 差 3 8 0 4 1 0 2 0 5 玻璃纾缨粉 酚醛玻璃纤缎愿好 1 5 0 2 l o 4 ，5l 1 5 塑鹳 三、浮动密封圈材料游主要特幢及冀测试 9 l 、物理、化学性能 浮动密封霞材料主要成分是聚虢亚胺。葵中加入玻璃纤维，主要是为了改善聚残 亚胺塑料的热膨胀性能和吸水性，而对聚酰豫胺的其它特性则影响很小。因此，下面 将主要分绍聚酰亚胺瓣物理、化学性能。 豢虢亚黩( p i ) 麓据大分子主链中含有酰监胺基团的一类劳杂环聚合物，英文名称 为p o i i m i d e ，简称p i 。 p l 有很多砖类。疑前仅实现工业化生产懿融达到2 0 余瓣。但誊爱黪主要有霞秘， 燕塑瞧的醚酹型p i 鞠聚酰胶型p i ，热国性静均苯型p i 和顺秆型p i ，其中的热塑性醚 酐型p i 较为常用，可占6 0 7 0 左右，本课题中浮动密封圈压制所用的p i 即是热 塑性醚酐型p i 。 醚辩型聚酰盈胺： 别名可熔性聚酰亚胺 英文名m e l t a b l ep o l y i m i d eo f m o n o e t h e r - a n h y d r i d et y p e 结掏式 k - 0 一。四靠 它愿可熔性聚酰北胺的一种，为热塑性聚合物。这类聚合物除耐热性略低于均苯 聚酰黢羚，其它物毽橇渡瞧蚜与焚鞠嗣。霹在1 8 0 2 3 0 。c + f 长期镬爱。热工性能较磐， 且耐苯、油、多数有机溶剂及盐酸的腐蚀。 p i 的突出性能为耐热性好，热闽性p i 的而于热温度高达3 6 04 c ，热塑性p i 的耐热 温度也露达到2 4 04 c 潋上，是塑料中少有豹瓣热暴耱，羧藏努，p l 戆掇缀毪戆器毫 性能都很好。 结构性能： ( 1 ) 分子结穗p l 茨夫分子量镀中含考大蘩翕氮弱置元袋蓼及芳繇，为一耱半搽 型环链聚合物，同时主链中又含有一定数量的醚键，总体结果为分子呈较大刚性。由 于芳杂环的共扼效应，使其具有良好的稳定性及耐热性现。现不同品种p i 的分子对 1 0 。静。 称性不咧，p i 有结晶裂和无定型二种。 f 2 卜一羧惶楚p l 藤难爨晶癸，其氧撂数哥达3 6 ；疆戆气体阻疆鳇持，暇东辜羝。 a ) 机械性髓p i 的机械性能好，尤其鼹拉伸强度，耐蠕变性，耐磨性和磨 擦性优良，若且随温度变化不大。 b ) 热整裁p i 霹蕊湮度蠢，簿苯鳌p ! 麴蕊变形激发赢达3 6 0 。0 ，爵在2 6 0 下长期使用，在无氧条件下使用温度可达3 0 0 ，p i 线膨胀系数小。 c ) 电学性能p 1 分子中禽有极性基因，但因结构对称和刚性大砸影响极性 基嚣静演动，鬟戮鞑仍是畜卡分谯鼹鹃电整裁，它醚逄孤晕涟突塞，是 少数几种耐电晕材料，介电强度商，电性能随频率影响小。 d 1 环境性能p i 具有优越的耐油性利耐溶剂性，但不耐碱，p l 的耐辐射性 努，经4 2 8 1 0g y 链籍笺照瓣后，强度下降壤枣。 常用的几种p i 的黑体性能见激3 一l 所示： 表3 一l 鬻臻鹭且秘默靛其蒋缝熊 憾能均苯型p i醚酐型p i聚酰胺戮p i顺酣型p i 可否熔融 不可可可_ ；可 捧褒不透葫褥色骥蘧半透明 相对密度 1 4 3 1 5 91 3 81 2 71 2 8 吸水率， o 3o | 30 10 。7 5 或型裁缝毪， 0 5 l0 ，5 0 ，7 阻燃性不燃难燃不燃雉燃 热变型温度，口e 3 6 02 7 42 6 0 l 长期镁掰溢疫， 2 6 0 一臻0 2 0 0 2 3 0 2 5 0 8 0 热露率， o 3 2 0 3o 2 5 l w ( m k ) ， 线膨胀系数 1 - - 5 3 8 2 9 3 2 ( 1 0 5 k 1 ) 拉静强度m p a 9 01 0 02 0 08 0 断裂伸长率 6 8 1 0 弯酋强度，m p a 9 82 0 51 3 l 压缩强度，m p a 1 6 61 6 6 1 5 3 无缺口冲击强度 5 3 6 9 1 1 8 ( k j r e ) 缺口冲击强度 4 5 9 ( k j r e ) 薅积毫疆搴， 1 0 1 7 l o 5 1 0 7 2 1 0 1 79 。2 l o l 5 f q c m ) 介电常数( 10 3 h z ) 3 43 24 4 2 4 8 奔电攘糕爱正韬 l l 5 l 1 5 4 值t 0 3 介电强度1 1 0 1 2 0 2 0 3 6 4 22 0 ( k v m m ) 耐电弧s 2 3 01 2 5 或鍪热工： 热塑料性p i 和热同性p i 的加式方法不同，热塑料性p i 可用注塑，挤出的方法 成型，耐热固性p i 可用模压，层压，浸渍及流延等方法成型。 2 、力学特性 在塑料材料的所在性能中，力学性能常常是最重要的性能。这是因为实际上塑料 在所有的工作条 牛和大多数最终馒趱都要系受紫手中程度的力学负载。由“聚醚亚胺 + 3 0 = 姨璃纤维粉”经压制而成的浮动密封圈材籽，具有其它一般塑料材料所不其备 的力学特性。 ( 1 ) 耐磨性能 磊重蘩戆在有瓣书中羧定义为耪鹣经受逐滚驮獒表嚣塞去褥辩的壤藏终蠲( 翔瘗 擦、n n ) 的能力。浮动密封圈材料的隰要特性之一就是耐磨性熊好，且有自润滑性。 因为耐磨性是浮动密封囤材料的主要特性之一，因此，下丽将对测试作详细的 套绥： ( a ) 检测依据：g b t 3 9 6 0 ，1 9 8 3 塑料滑动磨擦磨损试验方法 ( b ) 试验方法及过程 a 、涮备试样：鼗餐2 令，示意强觅圈3 1 。 尺寸如下： 长度：3 0 r a m ( + o ，5 + 1 0 ) 宽瘦：6 m m ( - - 0 2 均2 ) 高度：7 m m ( 一o 2 o 1 ) 鼹3 一t 堂料滑动磨擦磨损试验试样 g r a p h3 - 1t h e 佬s ts a m p l eo f p l a s t i cf o rs l i d em b 试样表面要求平熬，无气泡、裂纹、分层、明显杂质和加工损伤等缺陷。 b 、试验设备：m 2 0 0 鍪密损试验祝。 传动系统，用来带动圆环以给定的转速旋转，精确到5 以内，并要求圆环 安装部位轴的经向跳动小于o 0 1 r a m 。 掬裁系统，对试榉帮强环，可施热法向力，精确到5 以内。测定和记录磨 擦力短系统，精确到5 以内。记泶圆环转数的计数器或记时器，精确到1 以内。 试样夹具结构和尺寸按标凇铡备，并黔酝垫圈4 g b 8 4 8 7 6 ，沉头螺钉 m 3 * 0 3 5 ，酶1 0 i r o n 。耍保证试稃安置蟊无轴淘窝动。 本试验中圆环的材质对塑料磨损试验结果影响很大。因此本标准系用的圆 环，於测尺寸如下匿3 2 ，材料为4 5 号钢。 闰环每次试验艏，需重薪磨戮，当矫径小予3 6 m m 就不糍再用，俸彳申裁试验 时必须闱4 0 r m n 的圆环。 c 、状态调节： 状态调节按g b 2 9 1 8 8 2 塑料试样状态调节和试验的标准环境进行，温度 2 3 ，湿度为5 0 1 0 。 芴 封 ：6 口7 裂 l 荔 f o 4 1 p , ? 一 i一 图3 2 标准圆环( 1 4 ) g r a p h3 - 2 t h en o r m a lr i n g d 、试验条件： 试验中上转轴保持静止，下转轴以2 0 0 转分转动，磨擦副做滑动磨擦，对磨 2 小时，干磨擦，负荷2 0 公斤力( 1 9 6 n ) ，试验环境温度为2 3 。 e 、试验步骤： 1 圆环清除油污，贮存于干燥缸内。 2 试样经状态调节后用感量为0 1 毫克的分析天平称其重量( m 1 ) 。 3 把试样装进央具，磨擦面用尺角校正并使它与圆环的交线处于试样正中， 装好磨擦力矩记录纸，开机校好零点。 4 再次用已醇或丙酮溶剂仔细消除试样和圆环上的油污，此后不准再用手接 触试样和圆环的表面。 5 平稳地加荷至选定的负荷值。 6 对磨2 小时后，停机卸负荷，取下试样和圆环，清理试样表面后，用精度 不低于o 0 2 毫米的量具测量磨痕宽度，或在试验环境下存放1 小时后称 取试样质量( m 2 ) 。 7 读取磨擦力矩值。 f 、结果计算公式 1 4 用麟痕宽度来表征磨损量，测量三点， 蘑羧系数誓= m 蠢玢 式中，m 趋向稳定的摩擦力矩， f 一。试验负荷，公斤力： r 一，瑟琢半径，溪寒。 取平均值，各点之差不大于1 毫米。 公斤，厘米； g 、试验数据结果 平均磨擦系数 o 3 4 平均瘗痰宽度 g r i n 5 0 3 ( 注：试验时，负荷1 9 6 n ，线速度o 4 1 m s ，时间2 小时，干磨擦，对磨件：4 5 # 钢， 表面硬度：4 2 4 5 h r c ，表面粗糙度r a 0 4um 。) f 2 硬度经魏 硬度的定义：是材料对形变，特别是永久形变，压痕或刻痕的抵抗能力。 对用相同的“聚酰豫胺+ 3 0 玻璃纤维粉”模塑粉压制出的标准试样( 图3 3 ) 和浮 凄密萋夔( 强3 4 上、下嚣不阕位黉送行硬度测试，结果分爨觅袭3 2 帮表3 3 鲡 下： 图3 3 标准试释示意霜 g r a p h 3 - 3t h eg r a p ho f n o r m a ls a m p l e 表3 2 标准试糕的r b 僮 l23 平均篷 j 上面 7 1 6 96 9 6 9 5 下面 6 96 96 9 5 表3 3 浮动密封煎试祥黪r b 傻 l23 平均值 上面 6 8 6 46 46 5 3 下面 6 66 46 7 图3 4 浮动密封圈试样示意图 g r a p h3 - 4 t h e g r a p ho f f l o a t i n gs e a lr i n gs a m p l e 从测试的数据可得到以下结论： 1 ) 该浮动蜜鹭瓣耪瓣其有硬疫裹特点，爨蠢，一救来滋，宅昊有较好懿嚣| 薅 性： 2 ) 其硬度具有较好的均匀性； 3 ) 援浮动密封辫李毒謇喜郄聚鼗受胺+ 3 0 玻璃纾维羚) 歪疑不阂形状王馋，萁硬 度受工件结构影响小，从而可用于制作不同形状的元件。 ( 3 ) 压缩强度 压缝魏戆是摇透橱籽在较繇戆嚣缭受载；翳玛匀穗载下熬行为。包括：弹经模量、 屈服应力、屈吸点以外的形变、压缩强度、压缩应变和细长比。但是在设计指南中， 只有压缩强度和压缩模最是最广泛需要确定的值。当聚合物在愿缩时发生粉碎性破坏 时，其压缀强凄有一确定蓬。毽一般在滔试中往往只溺试达到一定应交量辩豹值。下 面介绍浮动密封圈材料压缩强度测试方法和结果。 压缩强度测试按g b l 0 4 1 7 9 塑料压缩试验方法进行，本方法是对试样施加静态 垂缩受麓辩灞定塑耨压臻性能戆方法。 本试样采用正方柱状体，为压制件，由“聚酰娅胺+ 3 0 玻璃纤维粉”模塑粉压制出 标准试样，尺寸如下： 横截面霉凄1 0 r a m 横截面宽度1 5 m m 横截面高度2 0 m m 试验条俘； 试验速度( 空载) 为5 m m m i n 定压缩应变为2 5 试验得到数据如下( 表3 - - 4 ) ： 样品名称：浮动密封豳树料试样 环境条件：2 1 ，6 4 试验项目；压缩强度 1 6 表3 4 压缩强度试验数据 厚度( m m )宽度( n a n )测得厩缩强度平均值 ( m p a ) | 9 - ? 7t 4 ；9 42 1 6 i1 0 - o o1 5 0 02 1 6 9 9 21 4 9 42 1 32 1 2 m p a i 1 0 t 0 51 4 ；9 5 2 0 9 9 - 7 51 4 9 5 2 0 8 终暴：基缭强度壹0 5 定压缩) 2 1 2 m p a 。 “) 弯稿强度 弯曲强度是材料承受垂直作用予赫纵轴上的弯曲力的能力。弯曲负载所产生的应 力是压缝力藏蒋力鲶缀合。 本试验采用g b l 0 4 2 m 7 9 塑料弯鞠试验方法测鬣弯曲强度，主要用于对试样施加 静态三点式弯曲性能的测定，试样泉用如下标准试样尺寸： 霪菠爨； 1 0 n u n 宽度( b ) ：1 5 m m 长度( 1 ) ： 1 0 0 r a m 魏试撵走标准中鲍大试撵，按标准魏定，挠鏖为8 0 m m ，试验辑餐数攥懿下f 表 3 5 1 ： 样品名稼；“聚酝受薮3 0 玻璃纤维糖”压篱试样 环境条件：2 1 ，6 4 速度v = 1 0 m m m i n 长度 i = 1 0 0 r r w a 挠度d = 8 0 r a m 1 7 表3 5 弯曲强度试验数据 厚度汹哟竟发( r a m )弯瓣强度( m p a )最大弯趋强凄乎澎蓬 ( m p a ) 9 9 01 5 0 0 1 7 41 9 l 9 ，8 61 4 9 9 1 7 91 9 0 l o o o1 4 9 9 1 7 51 9 01 7 5 1 9 0m p a 9 8 51 5 o l1 7 41 9 1 9 9 41 4 ，9 s1 7 41 8 9 结果：挠度d = 8 m m 时，弯曲强度为1 7 5 m p a ， 啜大弯曲强发为1 9 0 m p a 。 ( 5 ) 冲击强度( 无缺口) 聚台物的冲击性能与整个材料的韧性有关。韧性定义为聚合材料吸收作用能量的 能力。冲击强度是翻瞧夔- - i e e 量度。一静材料黢冲击强疫越舞，韶蕊裁越大，反之亦 然。抗冲击性是材料在冲击负载下抵抗破裂豹能力或在高速应力作用下抵抗断裂的能 力。 聚合物瓣冲击蛙缝可麓单缝通过添热一静滓毒羧蕊赛l 麓黻改经。 主往璞燕了；孛壹 强度，会牺牲硬度，从而也