2025年水声换能器密封工技能考核试卷及答案

2025年水声换能器密封工技能考核试卷及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.水声换能器密封工艺中，常用的弹性密封材料包括______、______和氟橡胶，其中耐海水腐蚀性能最优的是______。2.换能器壳体与端盖的密封面粗糙度需控制在______μm以下，若表面存在划痕，深度超过______mm时需返厂修复。3.硅橡胶密封胶固化过程中，环境湿度应控制在______%~______%范围内，温度需稳定在______℃±2℃，过高湿度会导致______缺陷。4.真空灌胶工艺中，抽真空的最终压力需达到______Pa以下，保压时间不少于______分钟，目的是______。5.氦质谱检漏时，标准漏率要求不超过______Pa·m³/s，检测前需对被测件进行______处理，避免表面吸附气体干扰。6.聚氨酯密封胶的邵氏硬度通常为______A~______A，过度固化会导致材料______，影响密封可靠性。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种表面处理方式不适用于铝合金换能器壳体的密封前处理？（）A.丙酮擦拭除油B.喷砂粗化C.浓盐酸酸洗D.无水乙醇脱水2.密封胶混合时，双组分胶的配比误差应控制在：（）A.±1%B.±3%C.±5%D.±10%3.换能器水下工作深度1000米时，密封结构需承受的静水压力约为：（）A.1MPaB.10MPaC.100MPaD.1000MPa4.下列哪种情况会导致密封胶与金属界面脱粘？（）A.表面处理后4小时内涂胶B.环境温度15℃C.表面残留脱模剂D.胶层厚度2mm5.真空灌胶时，气泡残留的主要原因是：（）A.抽真空时间过长B.胶料黏度太低C.灌胶速度过快D.环境湿度低于30%6.检测密封件耐老化性能时，需模拟的关键环境因素不包括：（）A.海水盐度B.紫外线照射C.周期性温度变化D.机械振动7.硅橡胶密封胶固化后，若硬度偏低，可能的原因是：（）A.固化剂过量B.环境温度过高C.胶料混合不匀D.湿度不足8.换能器端盖密封槽尺寸设计时，胶层压缩率应控制在：（）A.5%~10%B.15%~25%C.30%~40%D.45%~55%9.氦质谱检漏时，对被测件充入的示踪气体是：（）A.氮气B.氢气C.氦气D.二氧化碳10.密封工艺文件中，“三检制”指的是：（）A.自检、互检、专检B.首检、巡检、终检C.目检、尺检、仪检D.材料检、过程检、成品检三、判断题（每题1分，共10分）1.密封胶涂覆后，可用压缩空气加速表干，缩短固化时间。（）2.换能器密封面有轻微锈迹时，可用砂纸直接打磨后涂胶。（）3.双组分密封胶混合后需在适用期内使用，超过时间的胶料可少量添加固化剂继续使用。（）4.水下密封结构设计中，O型圈的截面压缩率越大，密封效果越好。（）5.真空灌胶完成后，需自然冷却至室温再脱模，避免胶层因热应力开裂。（）6.氦质谱检漏时，若检测值为5×10⁻⁹Pa·m³/s，说明密封性能符合要求。（）7.聚氨酯密封胶耐油性能优于硅橡胶，但耐低温性能较差。（）8.密封面清洗后，可用手直接触摸，只要无明显污渍即可。（）9.换能器长期存放时，密封件需避免与有机溶剂接触，防止溶胀失效。（）10.实操中，胶层厚度越厚，密封可靠性越高。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述水声换能器密封前表面处理的主要步骤及目的。2.双组分密封胶混合不匀会导致哪些质量问题？如何判断混合均匀性？3.列举三种常见的密封失效模式，并分析其可能原因。4.说明真空灌胶工艺中“先抽真空后灌胶”与“边灌胶边抽真空”的区别及适用场景。5.当氦质谱检漏发现漏率超标时，应采取哪些排查措施？五、实操题（每题10分，共20分）1.模拟操作：现有一只钛合金换能器壳体（内径Φ200mm，端盖密封槽深3mm，宽5mm），需用室温硫化硅橡胶（邵氏硬度50A，混合后适用期40分钟）完成端盖密封。请写出具体操作步骤（含参数控制）及注意事项。2.故障处理：某批次换能器在200米水深测试中出现渗漏，经检查胶层与铝合金壳体界面脱粘。请分析可能原因（至少4条），并提出改进措施。答案一、填空题1.硅橡胶；聚氨酯；氟橡胶2.1.6；0.13.40；60；25；气泡/发泡4.100；30；排除胶料中的气体5.1×10⁻⁹；清洁干燥6.70；90；脆化二、单项选择题1.C2.B3.B4.C5.C6.B7.C8.B9.C10.A三、判断题1.×（压缩空气可能带入杂质或影响固化反应）2.×（锈迹需彻底清除，否则影响粘结）3.×（超过适用期的胶料化学反应已完成，添加固化剂无效）4.×（压缩率过大易导致O型圈永久变形）5.√6.√（一般水声换能器漏率要求≤1×10⁻⁸Pa·m³/s）7.√8.×（手触摸会污染表面，需戴洁净手套）9.√10.×（胶层过厚易产生内应力，导致开裂）四、简答题1.步骤及目的：①除油：用丙酮或无水乙醇擦拭，去除油脂、汗渍，避免影响胶料粘结；②粗化：喷砂或砂纸打磨（粗糙度Ra1.6~3.2μm），增加表面积，提高机械嵌合力；③活化：铝合金可采用铬酸钝化，钛合金用氢氟酸轻度腐蚀，形成活性界面层；④干燥：低温烘干（60℃±5℃）或洁净压缩空气吹干，防止水分残留导致气泡。2.混合不匀的影响：胶层局部未固化（发粘）、硬度不均、耐老化性能下降、界面脱粘。判断方法：取少量混合胶料，观察颜色是否均匀（若为有色胶）；用玻璃棒挑动，手感无明显颗粒感；固化后取试样做拉伸测试，断裂位置应在胶层内部而非界面。3.常见失效模式及原因：①界面脱粘：表面处理不彻底（油污/氧化层残留）、胶料与基材不匹配（如极性差异大）、固化过程中界面受外力扰动；②胶层开裂：胶层过厚（>5mm）、固化收缩率大（如环氧胶）、长期受交变应力（如振动）；③气泡渗漏：灌胶时真空度不足、胶料黏度太高（气泡难以排出）、环境湿度超标（水分汽化）。4.区别及适用场景：①先抽真空后灌胶：将胶料在真空罐内脱气至无气泡，再注入工件。适用于黏度较低（<5000mPa·s）、灌胶路径简单的结构（如平面密封），优点是气泡少，但需专用脱气设备；②边灌胶边抽真空：工件与胶料同时处于真空环境，灌胶过程持续抽气。适用于复杂结构（如多腔室、窄缝），可避免胶料在流动中裹入空气，但需控制灌胶速度（过快易导致胶料飞溅）。5.排查措施：①确认检漏设备状态（校准证书、本底漏率）；②检查被测件接口（如堵头、快插接头）是否密封良好；③用蘸有氦气的毛笔逐段扫描可疑区域（如胶缝、螺纹连接处），定位漏点；④若漏点在胶层，检查固化工艺（温度/湿度/时间）是否符合要求；⑤若漏点在壳体焊缝，需进行X射线探伤检测；⑥追溯同批次胶料的检验报告（如硫化特性、粘结强度）。五、实操题1.操作步骤及注意事项：步骤1：表面处理。用丙酮擦拭壳体与端盖密封面（3遍，每遍换干净棉布），检查无油污后，用80目砂纸沿圆周方向交叉打磨（避免径向划痕），使粗糙度达Ra3.2μm；用压缩空气吹净粉尘，60℃烘箱干燥20分钟。步骤2：密封槽预处理。在密封槽边缘粘贴美纹纸（宽度6mm），防止胶料溢出污染非密封面；用毛刷均匀涂覆底涂剂（按供应商要求，干燥10分钟）。步骤3：胶料混合。按A:B=10:1（质量比）称取硅橡胶，用电动搅拌器（转速300r/min）混合5分钟，刮取桶壁胶料再混合3分钟，确保颜色均匀无条纹。步骤4：灌胶。将混合胶料倒入注射器，沿密封槽螺旋状填充（避免断胶），胶层高度超出槽深1.5mm（压缩率约30%）；用刮板沿45°角刮平，确保胶层连续无气泡。步骤5：固化。将端盖与壳体对齐（用定位销固定），均匀施加压力（0.3MPa），环境温度25℃±2℃，湿度50%±5%，固化24小时；后硫化条件：60℃保温4小时。注意事项：①混合后30分钟内完成灌胶（适用期40分钟，预留操作时间）；②压力需均匀分布（可用扭矩扳手按对角顺序紧固螺栓）；③固化过程避免振动；④美纹纸需在胶料表干前（约1小时）撕除，防止粘断胶层。2.可能原因及改进措施：原因分析：①表面处理不彻底：铝合金壳体氧化层未完全去除（如仅用丙酮擦拭未喷砂），导致胶料与基材粘结力不足；②底涂剂未使用或失效：未涂覆底涂剂（或底涂剂过期），无法改善硅橡胶与铝合金的界面结合；③固化环境异常：固化时温度低于20℃（硅橡胶硫化速度减慢），或湿度低于30%（交联反应不完全）；④胶层厚度不均：密封槽内胶料局部过薄（<1mm），压缩后无法填充间隙；⑤应力集中：端盖螺栓紧固顺序错误（未对角拧紧），导致胶层局部受剪切力过大。改进措施：①优化表面处理：增加喷砂工艺（砂粒46目，压力0.