石墨密封装置制造技术研究

石墨密封装置制造技术研究

李胡波

中国航发长江动力有限公司 （湖南 岳阳 414001）

摘要：以摩擦面为界线，密封装置的动环和静环之一由石墨材料制成的情况下，称为石墨密封。目前，中国石墨密封装置的数量正在增长，可以促进机械长期高效工作。随着机械工业的发展，客观上需要各部分制造过程必须同时遵守相关的质量标准和操作规范，对石墨密封的装置制造技术和工程应用进行深入研究，通过提高密封的品质。因此，本文对石墨密封装置制造技术研究，促进相关制造工业的发展。

关键词：石墨；密封装置；制造技术

引言：中国不仅是石墨资源大国，但我国每年出口的主要是中高碳石墨原料和低品位产品，进口的主要是深加工的高品位产品。进出口之间的价差非常明显，因此需要对石墨密封装置制造技术进行研究。石墨密封装置制造不仅保留了天然石墨的性能，能够更可靠地防止密封泄漏的发生，降低事故率，而且还要具有优良的压缩性、回弹性、自粘性、低密度等，可在工业领域中长期使用。

一、密封基础理论研究

石墨密封材料拥有低密度、自润滑、高热传导性、低膨胀性、低摩擦系数等众多性能，这些都是密封材料必不可少的。由于这些优点，石墨是发动机接触密封装置中常用的密封材料。为了充分、真实地反映各种因素的影响和相互影响，需要结合密封装置技术，开展进一步深入的研究，研究和了解石墨密封工程应用中的实际工程问题可以解决实际需求，包括材料特性、漏油故障、石墨环的严重磨损和破坏等。机械密封失效是比较频繁的，如果密封件出现泄漏超过允许极限、磨损超过允许值等故障，需要进行故障诊断研究。这些研究是在密封室内的外压、密封介质、转速、密封装置的结构和材料等特点工作条件下进行的，需要花更多的时间在石墨密封的基础理论研究上，了解基础理论研究与石墨密封技术的研究存在一定的差距。只有深入了解石墨密封的理论知识，掌握机械试验中的问题，才能有效解决工程实际问题，缩小与发达国家的技术差距。

二、石墨密封装置零组件测绘

石墨密封是发动机密封的常用部件。石墨密封组件的结构尺寸比整个发动机小，但其密封性能严重影响整个发动机的安全运行。石墨块在端面密封和径向密封的基础上发展，密封的复合结构块技术水平高，制造难度大，工艺要求高。密封的材质选择不满足密封操作的要求，导致密封圈脱落和断裂，密封不良。因此，选择材料方面首先要考虑到耐磨性和耐腐蚀性，每种材料都有不同的使用性能，如果在石墨材料中引入一定量的碳纤维，还需要解决碳纤维分散和混合的困难，这将大大提高石墨材料的抗拉强度和抗弯强度，满足工业领域对石墨密封材料更严格的要求。石墨烯的制备和应用是一个不可避免的问题，需要具备检测并记录密封件损坏前的轮廓尺寸，并确定最终零件尺寸的专业经验。为保证被测零件尺寸的准确性，采用CMM等先进测量仪器，反复验证确定零件和零件的最终尺寸。同样，从制造角度，首先要求选择合理、合格、高质量的密封材料，石墨密封材料采用精制等化学方法处理，大大降低杂质含量，达到化学精制的目的。

三、石墨密封装置制造技术

（一）波形弹簧制造技术

运行过程中，波形弹簧波峰和波谷发生压缩变形，将动能转化为弹性势能，可以对过程仿真研究。同时，优化了工艺方案和参数，为波形弹簧冲压工艺实验提供了具体的理论指导。波形弹簧具有单件小批量生产的特点。在冲压工序中可以进行多次压缩成形，然后进行热处理，最终确定形状，完成最终加工。波形弹簧在夹具夹持条件下加工，可以有效防止成型偏差。由于波形弹簧的特殊形状，要求波形和波谷沿圆周均匀分布，波形匹配偏差、零件变形和尺寸不得超过公差。所以冲压后，要求模具处于夹紧状态。但波形弹簧的内孔和外圆需要加工才能确保内径和外径。因此，夹具的设计需要两个夹紧装置来确保上下成型模具的同心度。为此，设计了适用于波形弹簧加工的专用模具。波形弹簧通过产生轴向力并随时补偿，使石墨密封的端面与密封板的端面紧密接触，实现端面密封的性能。由于开发批量小，不选择模具冲压工序，而选择机械加工工序。根据确定的材料，进行了两种材料制作波形弹簧的实验。由于热处理工艺不同，工艺和工具不同，所以完成检查过程。通过实验加工，最终制备出了具有与坯料相同的部件，减少缺陷和质量问题，分析了波形弹簧成形过程中轮廓的粘连，探讨了影响波形弹簧成形缺陷的关键因素。通过优化工艺参数和控制毛坯尺寸，可以抑制和避免成形缺陷。

（二）收口技术

通过对混炼、烧结、浸渍等制备过程中不同工艺的深入研究和分析，使原材料与制备工艺进一步匹配，获得大量适合密封的石墨材料。关闭密封片的目的是确保组件中每个零件的相对位置我国使用的大多数静态密封，在温度超过一定基准的情况下，可以适当更换密封材料，使用密封环。在密封气缸时，密封环应盖在气缸端盖上，能有效保证密封质量。收口后外观应光滑、光滑，石墨性能良好。通过多次试验和加工，一次坯料和封闭不能满足封闭要求，确定了二次坯料封闭的工艺方法。在第一次坯料冲压中，在坯料冲压和收口，第二次坯料冲压和收口的最终加工。由此，能够确保封闭的外观与尺寸的稳定性。

（三）泄露试验

静态泄漏试验的目的是检查密封部件的密封性能。当静态密封点发生泄漏时，大部分原因是密封圈缺陷，主要原因可能是密封圈尺寸差异过大、老化变质、自身创伤等。为了防止这种现象，必须正确设计，仔细检查密封圈，并安装好静止密封件。这样做的话，质量就会得到保证。事实上，通过用各种方法反复试验，得到稳定的数据，有相关的基准，能够用于检查部件。在整个工艺安排过程中，在进行压边和关闭时，仅在静止泄漏试验不合格时密封件才被废弃。因此，对静态密封试验夹具的要求较高，在没有坯料压接的情况下，必须确保石墨密封组件各部分的正确位置。经过研究，设计了能保证零件准确定位的夹具，满足了静密封试验的要求。

（四）石墨研磨

石墨研磨的目的是提高表面平滑度，满足密封性能的要求。根据机械加工的要求，只能通过超精加工端面磨削来保证。由于石墨环较小，为双头磨削。有效控制刀具的研磨和检测。研磨刀具最重要的目的是多次使用刀具，改善刀具的寿命，缩短刀具的修理时间。在石墨研磨之前，为了调查刀具的问题，需要对刀具进行彻底地检查。加工结束后，需要进一步检查加工品，找出产品中可能出现的问题，加工工序中切削工具有问题时，为了提高其精度和质量，必须有效进行刀具的研磨检测，制定具体的检查时间和研磨时间，并记录各项修理，可以修复磨损的夹具内端面，增加抗弯强度和抗拉强度，抑制石墨产品的结构缺陷，提高石墨封装材料的综合性能，确保密封质量。同时，避免刀具研磨和使用问题，制定特定的检测时间和研磨时间，记录石墨材料的研磨环境，促进石墨密封材料不断发展，性能不断提高，以满足更严格的要求，扩大其应用范围。由于石墨密封材料的特殊使用环境，如果存在内部缺陷，测试出现泄漏，很可能造成极其严重的后果。因此，石墨密封装置制造在波形弹簧、泄漏测试、收口、研磨方面进行了创新，才能保证装置产品的开发。当石墨研磨均匀，选材准确，才能保证生产质量可靠，满足安装要求。

结束语：

由于其自身的缺陷，石墨材料的应用受到限制。通过研究石墨密封装置的生产工艺，可以选择最佳原料制备石墨产品，强化石墨产品。随着技术操作水平、维护质量、备件质量保证的提高，机械密封技术发展越来越快。在机器发生意外故障时，通过对制造工艺的研究，制造出合格的石墨密封装置，其性能能达到进口产品水平，并通过静态密封试验，达到安装要求。

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