密封端面的熱變形有局部" />

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機(jī)封失效的表現(xiàn)形式之熱損傷損壞

機(jī)械密封件因過(guò)熱而導(dǎo)致的失效,即為熱損傷失效,最常見(jiàn)的熱損傷失效有端面熱變形、熱裂、皰疤、炭化,彈性元件的失彈,橡膠件的老化、永久變形、龜裂等。
密封端面的熱變形有局部熱變形和整體熱變形。密封端面上有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)許多細(xì)小的熱斑點(diǎn)和孤立的變色區(qū),這說(shuō)明密封件在高壓和熱影響下,發(fā)生了局部變形扭曲;有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)密封端面上有對(duì)稱不連續(xù)的亮帶,這主要是由于不規(guī)則的冷卻,引起了端面局部熱變形。有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)密封端面內(nèi)側(cè)磨損很?chē)?yán)重,半徑越大接觸痕跡越淺,直至不可分辨。密封環(huán)的內(nèi)側(cè)棱邊可能會(huì)出現(xiàn)掉屑和蹦邊觀象。軸旋轉(zhuǎn)時(shí)密封持續(xù)泄漏,而軸靜止時(shí)不泄漏。這是因?yàn)槊芊庠诠ぷ鲿r(shí),外側(cè)冷卻充分而內(nèi)側(cè)摩擦發(fā)熱嚴(yán)重,從而內(nèi)側(cè)熱變形大于外側(cè)熱變形,形成了熱變形引起的內(nèi)側(cè)接觸型(正錐角)端面。硬質(zhì)合金、工程陶瓷、碳石墨等脆性材料密封環(huán),有時(shí)端面上會(huì)出現(xiàn)徑向熱裂紋,從而使密封面泄漏量迅速增加,對(duì)偶件急劇磨損。在過(guò)大熱應(yīng)力作用下,密封面出現(xiàn)徑向裂紋及材料粘接轉(zhuǎn)移而失效,主要由于干摩擦、冷卻系統(tǒng)中斷、密封面間隙、壓力、速度波動(dòng)過(guò)大所致。結(jié)果:磨損加劇、泄漏量增大等。
在高溫環(huán)境下的機(jī)械密封,常會(huì)發(fā)現(xiàn)石墨環(huán)表面出現(xiàn)凹坑或皰疤,這是因?yàn)楫?dāng)浸漬樹(shù)脂石墨環(huán)超過(guò)其許用溫度時(shí),樹(shù)脂會(huì)炭化分解形成硬粒和析出揮發(fā)物,形成疤痕,從而極大地增加摩擦力,并使表面損傷出現(xiàn)高泄漏。
高溫環(huán)境可能使彈性元件彈性降低,從而使密封端面的閉合力不足而導(dǎo)致密封端面泄漏嚴(yán)重。金屬波紋管的高溫失彈即是該類(lèi)機(jī)械密封的一種普遍而典型的失效型式。避免出現(xiàn)該類(lèi)失效的有效方法是選擇合理的波紋管材料及其進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臒崽幚?。高溫是橡膠密封件老化、龜裂和永久變形的個(gè)重要原因。橡膠老化,表現(xiàn)為橡膠變硬、強(qiáng)度和彈性降低,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂和龜裂,致使密封性能喪失。過(guò)熱還會(huì)使橡膠組分分解,甚至炭化。在高溫流體中,橡膠圈有繼續(xù)硫化的危險(xiǎn),最終使其失去彈性而泄漏。橡膠密封件的永久變形通常比其他材料更為嚴(yán)重。密封圈長(zhǎng)期處于高溫之中,會(huì)變成與溝槽一樣的形狀,當(dāng)溫度保持不變,還可起密封作用;但當(dāng)溫度降低后,密封圈便很快收縮,形成泄漏通道而產(chǎn)生泄漏。
因此,應(yīng)注意各種膠種的使用溫度,并應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間在極限溫度下的使用。

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