秦运德 沈小波 卢力源 李梦喆
摘 要：密封垫片是一种用于机械、设备、管道只要是有流体的地方就是用的密封备件，金属密封垫片是以金属板状材质，经切割，冲压或裁剪等工艺制成，用于管道之间的密封连接，机器设备的机件与机件之间的密封连接。密封垫设计参数很重要，但如何正确使用密封垫次数对密封功能起到决定性作用。
关键词：金属密封垫 装配 次数
1 引言
金属密封垫片具有精密度高，拉力度强，光洁度好，有韧性，不易折断的特点，在变速器行业运用广泛，比如加、放油塞、倒车灯开关等，金属密封垫常见的失效形式为变形，加工纹路粗糙、安装平面不平整，最终导致密封失效。影响密封垫密封功能的主要因素有螺栓扭矩，油温，油压、壳体配合面精度，及装配次数等。在此本文通过对装配次数的研究与垫片变形的规律研究，从而得出使用次数对密封性能的影响。
2 问题描述
某公司一变速器上放油塞使用的密封垫圈金属垫圈，材料为铜，整车装配变速箱时，发现油底壳放油螺栓处渗油，密封垫圈的装配位置如图1所示。
故障垫圈拆解验后变形情况如图2。
3 问题分析
拆解发现垫圈变形严重，中间部分因没有被螺栓法兰受压，有明显的凸起。在校验室进行测试会拆卸放油螺栓，然后重新拧紧，重新拧紧时，铜垫片已经发生变形，变形为不可恢复塑性变形，二次使用在同等螺栓预紧力情况下，密封垫圈的变形量会有所变化。壳体加工表面会存在粗糙度、变形的问题，它们和垫片之间存在泄漏通道。密封垫圈二次使用后的变形量会有所变化，不能有效填充壳体平面之间的不平整间隙，造成渗油风险，垫片密封原理如图3。
密封垫圈一次装配试验结果如表1所示。
从分析数据分析：
1）一次装配后垫片变形量最大为0.34，最小为0.27，平均值为δ1=0.296mm，油底壳为冲压件，冲压件平面度为Pmax=0.2;
2）一次装配后，δ1>Pmax，密封垫圈的变形量可以填充壳体不平整度。
密封垫圈二次装配试验结果如表2所示
从数据上分析：
1）二次装配后，变形量最大为0.1，最小为0.05，平均值为δ2=0.064;
2）二次次装配后，δ2=0.064 综合上述试验结果来看，装配次数对密封垫圈密封性能有很大的影响。 4 理论分析 4.1 密封垫圈变形分析 密封垫圈承受螺栓的轴向预紧力F，在F的作用下，密封垫圈首先会产生变形，根据胡克律的内容为;固体中的应力σ与应变ε成正比，即σ=Ε*ε σ=F/A ε=δ/L 即δ=FL/（EA） 公式1 式中E为常数，称为弹性模量 F：螺栓的轴向预紧力F A：密封垫圈有效接触面积 δ：密封垫圈变形量 L：密封垫圈原始厚度 按照上述公式1，即在图4中oa段，为弹性变形区域阶段。 4.2 应力与应变关系 应力与应变关系如图4所示 1）从上面试验分析，二次装配的螺栓扭矩没有变化，轴向预紧力没有变化，但是垫片两次的变形量有很大的差异。 2）垫片一次装配过程中，垫圈首先产生了弹性变形，此阶段变形量与应力成正比，变形量随应力增加而增加。 3）从上面试验分析，一次装配后的密封垫圈已经产生了塑性变形，不可恢复。二次装配过程中，此时垫圈处于c阶段，进入强化阶段，变形量增加必须要增加应力，即轴向预紧力要增加，在应力不变情况下，变形量变化很小。 5 结束语 1）本文通过对密封垫圈装配次数的试验分析，找到密封垫圈装配次数与它变形量的关系，为金属密封垫圈装配次数提供试验依据。 2）通過应力与应变的关系图找到密封垫圈的变形趋势，为金属密封垫圈装配次数提供风险分析依据; 3）强化阶段应力与应变的具体关系还需要大量数据研究。 参考文献： [1]《材料力学》 第四版 刘鸿文 主编.
