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摩托车发动机静密封技术问答
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汽油发动机, 柴油机, 船用柴油机, 天然气发动机, 气缸及部件, ...
问:摩托车发动机用系列密封衬垫板有哪些品种组成?

答:摩托车发动机用系列密封衬垫板由以下品种组成:

1、MT无石棉密封衬垫板—A(MT—WSA);
2、MT无石棉密封衬垫板—B(MT—WSB);
3、MT非石棉密封衬垫板(MT—FS);
4、MT气缸头密封垫片(MT—QGT);
5、MT高缩膨润密封衬垫板(MT—GSPR);
6、MT高强高弹密封衬垫板(MT—GQGT);
7、MT低应力松弛密封衬垫板(MT—DYSC);
8、MT1号密封衬垫板(MT—1);
9、MT250密封衬垫板(MT250);
10、MT150密封衬垫板(MT150);
11、摩配密封衬垫板(摩配)。

问:摩托车发动机用密封衬垫板为什么形成了系列?

答:摩托车发动机用密封衬垫板是根据不同机型、不同部位、不同精度等不同工况及不同需求而设计的,单一品种无法满足不同工况的需求。以以下几种情况为例:

近些年来迫于国际上对石棉环保问题发生的争议,以及日益严格的环境保护规定的压力,最终将停止生产各种形式的石棉制品,因而促使石棉行业致力于石棉代用品的研制和应用。根据不同环保程度和价格的要求,分为无石棉密封衬垫板和非石棉密封衬垫板。无石棉密封衬垫板不含石棉,非石棉密封衬垫板的主体纤维不是石棉,但含一定量的石棉。蓝天公司为了满足摩托车市场需要,研制出MT无石棉密封衬垫板A型、B型和MT非石棉衬垫板产品。A是芳伦型,价格较高;B为矿物氢氧化镁纤维和有机纤维型,价格适中;MT非石棉衬垫板价格较低。

气缸头的密封部位温度高、压力大,非金属密封材料易发生灼烧渗漏、老化粘缸、应力松弛等,所以此处应选用金属复合垫片或金属垫片。蓝天公司研制的新环保节能型金属橡胶复合垫片是选用合金钢、碳钢、经化学处理,涂以高耐油的胶膜,再经硫化交联复合而成的金属垫片。它的性能优越,金属与胶膜有较高的结合强度,胶膜具有耐冲击、耐化学介质、耐溶剂、耐燃油及可靠的密封性,完全适合气缸头的密封工况要求。

摩托车发动机生产厂不同,发动机密封面粗糙度和平面度也不同,因此要求垫片要有较大的压缩率,这样它对密封面的吻合能力和吸收能力高,能填补密封面的粗糙不平,从而确保无渗漏。石棉橡胶板的压缩率一般在12%左右,因此需要研制出压缩率大的密封衬垫板。如日本ASK NO 4962产品的压缩率在17%左右。为了使垫片在使用过程中进一步提高密封性,需添加油类膨润成分,使垫片接触油类后发生自身膨润,提高回弹应力,更好弥补密封面精度不足。为此,蓝天公司研制出压缩率达20%±3%的高压缩膨润型密封衬垫板。

摩托车所用的密封垫片最小宽度约3mm,且局部需承受较高的温度和压力。往往由于垫片自身强度不高和垫片的回弹率低而造成渗漏。专家们根据这种特殊工况,研制了一种具有较高拉伸强度(≥28MPa)和较大的回弹率(≥55%)的密封衬垫板,解决了窄小垫片的渗漏问题。

应力松驰指密封垫片在固定应变的条件下,其应力随时间逐渐衰减的现象,最终导致螺栓松动,密封间隙渗漏。所以要求密封材料在应力、温度、介质的作用下有较小的应力松驰。对于摩托车发动机的螺栓连接件来说,要想提高连接的耐久性,就需缩小螺栓的扭矩降落。减少螺栓松动最佳方法是减小密封材料的应力松弛。低应力松驰密封衬垫板的应力松驰率为7%~15%。

MT1号密封衬垫板,是针对摩托车发动机工况对垫片没有特殊要求,只需有较高的抗腐蚀性及良好密封性而研制的一种通用型摩托车密封衬垫板。

问:摩托车发动机用系列密封衬垫板与一般工业用耐油石棉橡胶板有何区别?

答:1、一般工业用耐油石棉橡胶板分为以下几个牌号,NY150、NY250、NY300、NY400、NY510和NY580等。其中NY表示耐油,后面的数字表示材料能承受的最高介质压力与温度。如NY400表示能耐最高温度400℃,最高介质压力4MPa的耐油石棉橡胶板。工业用耐油石棉橡胶板主要应用于管道法兰、设备法兰的密封,介质单一、状态稳定、法兰静止,是属于静态下的静密封。垫片较宽、较厚、刚性较大,纤维较长、较粗。它重点考核材料的横向拉伸强度、耐温性、耐油性、耐介质压力等指标。

2、摩托车发动机用密封衬垫板是针对其复杂的工况而设计的。摩托车发动机的密封工况很复杂,如密封面形状复杂,宽度较小,平面度和粗糙度较大;介质多样;冷热变化频繁;高频振动;环境多变等,属于动态下的静密封。垫片宽度较小、较薄、有较大的压缩性和回弹性,对纤维要采用特殊的处理,达到充分细化和支化,既要保证有固定的长径比和强度,又要杜绝因纤维过粗过长而产生的毛细渗透漏。它除了和耐油板有一样的指标要求外,还要重点考核以下几项技术指标,如腐蚀性、压缩率和回弹率、气密性、应力松驰率等。

问:石棉橡胶密封材料在应用过程中为什么会有变色现象?

答:石棉橡胶密封材料的变色原因有以下几点:

1、介质的污染:密封材料接触的介质为燃气、润滑油、水、空气等。当燃气渗入材料时,它所携带的碳化物使密封材料变暗;润滑油一般为棕黄色,当它湿润密封材料时,会使密封材料颜色变深。

2、温度的影响:颜色随温度变化很大。一般来讲,当温度高于100℃时,有的材料就会发生变色。当温度高于120℃时,密封材料释放的微量硫化物与某些成分进行反应,引起颜色变化,时间越长,温度越高,变色越甚。

3、材料变色:石棉纤维虽然耐高温,强度高,不易老化等,但它的颜色随温度变化很明显,通常由灰白色或白色变成灰褐色;多数颜料在较高温度或介质的作用下会褪色或变暗;化工填料耐温性很好,一般都在500℃以上,但多数化工填料在浸油或高温下都易变色,白色填料变色更大,一般变为土黄色。

问:石棉橡胶密封材料在应用过程中的变色是否影响密封效果?为什么?

答:不影响密封效果。因为密封材料的有效密封成分(如:石棉、橡胶、添充剂、防老剂等)虽然有的会发生变色,但不会导致结构改变,故在其规定的使用范围内尚未失去密封作用。

问:摩托车发动机用静密封材料是否可重复使用?为什么?

答:摩托车发动机用静密封材料不可重复使用。因为第一次使用时,密封材料的压缩回弹形变和抗蠕变性能满足密封面因螺栓紧固而产生的翘曲及其精度要求。第二次使用时,由于密封材料在介质、温度、压力等因素作用下会老化变质,所以密封材料的压缩回弹形变和抗蠕变性已不如第一次,而密封面因螺栓紧固产生的翘曲变形大于第一次,所以很难确保密封材料再次满足密封要求。

问:摩托车发动机用静密封材料的气密性与哪些因素有关?为什么?

答:1.与材料有关:静密封材料主要由纤维、橡胶、化工填料、硫化系统、偶联剂等组成。如果橡胶和纤维、化工填料等粘接不充分或化工填料不能充分填塞纤维腔道及材料间隙,会造成密封材料疏松透气;如果密封材料的压缩回弹不足或抗蠕变性差,会导致密封材料与密封面之间存在间隙而产生漏气;如果密封材料的硫化程度不够,导致橡胶的交联密度低而透气。

2.与安装操作有关:如果没采用中心对称分次预紧的方法,就会导致密封面翘曲,密封间隙大小不一,材料受压松紧不均,易产生局部漏气。

3.与金属件精度有关:密封面的平面度和粗糙度超差,密封材料的压缩回弹形变不能满足其精度要求,这样会导致密封间隙漏气。另外,若密封面有沙眼、裂纹、划痕等,也会形成气道,产生漏气。

4.与空气压力有关:不同发动机生产厂家,检测气密性的气压条件不尽相同,一般为0.05~0.12MPa,压力越大,气体穿透力越强,越易发生漏气。

问:摩托车发动机静密封部位产生的腐蚀现象有哪些?

答:一般可能出现变色、起泡、粘缸或漆膜脱落等现象。

问:摩托车发动机静密封部位为什么会发生腐蚀现象?

答:(一)内因

1、摩托车发动机金件材料大多是铝合金。铝合金种类很多,它们的抗腐蚀能力各不相同。铝及其合金在空气、酸和自来水中的抗蚀能力为:Al>Al-Mn>Al-Mg>Al-Mg-Si>Al-Si>Al-Zn-Mg>Al-Zn-Mg-Cu>Al-Cu。在碱性溶液和海水中抗蚀能力为:Al-Mg>Al>Al-Mn>Al-Mg-Si>Al-Zn-Mg>Al-Si>Al-Zn-Mg-Cu>Al-Cu-Mg>Al-Cu。可见,铝合金比纯铝易被腐蚀。当金件加工质量差,密封面存在气孔、砂眼甚至裂缝时,在特定的环境、温度、介质、应力等作用下,更易发生腐蚀破坏。

2、静密封垫片:石棉是石棉橡胶垫片的主要组成材料,因其产地不同而所含氯、硫等腐蚀离子的量相差极大。此外,石棉是管状纤维结构,易吸附环境中的腐蚀离子。如果腐蚀离子含量过高,在一定的温度和湿度条件下,就会使发动机密封部位的铝合金发生点蚀。

(二)外因

1、环境:空气、酸碱溶液、海水、自来水等均会导致或加速铝合金点蚀破坏。大量数据证明,铝合金在工业大气中的平均腐蚀速度是田园大气的2.3倍;在海洋大气中的平均腐蚀速度是田园大气的1.2倍。酸雨将加速铝合金的腐蚀速度。

2、介质和应力:铝合金在应力和介质中的腐蚀离子等的联合作用下,腐蚀破坏将更加迅速和强烈。

问:触决摩托车发动机静密封部位腐蚀现象的方法有哪些?

答:主要有:

1、发动机金件材料应选用合宜的铝合金。在选用合金时,除必须考虑其强度、成型性能、焊接性能及资源、价格外,还必须考虑其抗腐蚀性的优劣。铝合金抗蚀性优劣顺序如下:5XXX,3XXX,6XXX系合金>工业纯Al>Al-Mn系合金>Al-Mg-Si系合金>2XXX系合金>7XXX系超硬铝。6XXX,3XXX,5XXX合金的抗蚀性相近,使用中可以不进行防腐蚀处理。

2、铝合金表面最好涂敷有机防腐涂料,以形成免受腐蚀的物理性阻挡层,增加其抗腐蚀能力。

3、垫片材料涂敷有机防腐涂料,避免垫片材料受腐蚀或垫片材料中的腐蚀离子腐蚀发动机金件材料。

4、正确选用垫片材料。如吉林省蓝天密封工业有限公司的静密封垫片材料,在生产过程中因采用高品质的石棉,并在配方中添加了阴离子吸收剂等抗腐蚀助剂。同时严格控制每一道工序,使密封材料达到品质最佳状态,从而避免了其对发动机密封面的腐蚀。

问:摩托车发动机静密封部位的渗漏表现为哪几种现象?

答:1、密封垫片毛细管内的渗漏。
2、垫片和密封面之间的间隙渗漏。
3、密封部位的局部渗漏。
4、密封部位的周边渗漏。

问:摩托车发动机静密封部位为什么会发生渗漏?

答:摩托车发动机静密封部位渗漏的主要原因如下:

1、设计不合理

在进行密封垫片设计与选材时,对密封结构、发动机工况、密封垫片与密封介质的相容性及其材质对温度、压力、介质的抗耐性等考虑欠周,导致密封垫片的材质或规格尺寸与摩托车发动机的实际工况不符。这样就会发生因垫片老化、蠕变、裂纹、溶解、滞油、毛细、密封途径短等引起的渗漏。

2、金属件加工精度差

若发动机金属件的加工精度差,在密封面上存在气孔、砂眼、裂缝或密封面粗糙度和平面度超差等,会导致垫片的压缩和回弹量难以满足密封面的精度要求,甚至造成密封垫片的损坏,出现点渗或局部渗漏,达不到理想的密封效果。

3、腐蚀在发动机密封垫片所选用的材质中,若氯、硫等腐蚀离子含量太高或因纤维细化、支化程度不够及胶纤结合强度弱而引起了对环境腐蚀离子吸附,那么,当密封材料的吸水率超过5.5%,相对湿度(RH)达到70%以上时,密封材料中的腐蚀离子就会对发动机的金属件密封面产生点蚀而造成渗漏。

4、维护不周由于对于密封件的使用奉命认识不足,没有定期进行检查调换,造成了密封件的老化损坏,导致渗漏。5、安装操作不当

拆装发动机时,在同一密封面上混用不同材质的螺栓,预紧螺栓的力矩不均,造成密封件、密封面的损坏或金属件的密封间隙大小不一而导致局部渗漏。

6、工况复杂

摩托车发动机是在高温、高压、高速和不规则振动的条件下工作的,这种工作条件容易使密封件的理化性能指标和使用寿命下降,蠕变增大,导致垫片破损或螺栓扭矩降落而产生局部渗漏或间隙渗漏。

7、结构性膨胀不均

摩托车发动机的箱体为薄壁型构件,由于功能和结构原因厚薄不均。发动机工作时的热传递不均导致发动机温度升高后各部位应力变形不均匀,产生密封面扭曲致使密封不足。

问:解决摩托车发动机静密封部位渗漏的措施有哪些?

答:1、提高并保证金属件的加工精度。

2、合理选用密封件材料

(1)表面平整光洁,无起泡、分层、杂质等影响密封的缺陷。
(2)要有较好的压缩回弹性。
(3)要有较好的抗拉强度。
(4)要有较小的应力松弛率。
(5)既能耐工作介质腐蚀,又不腐蚀金属件密封面。
(6)不因低温而硬化变脆,也不因高温而蠕变。

3、垫片尺寸与密封面相符。

4、合理的安装与操作

(1)同一密封面上使用相同材质和规格的螺栓。
(2)采用中心对称分次预紧的方法预紧螺栓。

5、注意维护保养。

问:摩托车发动机用系列静密封衬垫材料由哪些成分组成?

答:主要由橡胶、纤维、化工填料和化工助剂组成。其中橡胶的品种有丁腈胶、天然胶、丁苯胶、氟橡胶、氯丁胶和硅橡胶等;纤维有石棉纤维、有机纤维和非石棉矿物纤维等;化工填料有碳酸钙、高岭土、滑石粉、石英粉、硫酸钡和硅石粉等;化工助剂有硫化剂、促进剂、活性剂和防老剂等。

问:摩托车发动机用系列静密封衬垫材料中各组分的作用有哪些?

答:1、橡胶

(1)作为一种粘结剂将各孤立的纤维粘接在一起并使之按要求取向,使纤维和填料等作为一个整体来抵抗负荷下的破坏和变形;

(2)作为一种保持膜保护纤维使其免于磨损;不同胶种分别赋予静密封衬垫材料以耐油性、耐寒性、耐酸性、耐碱性等不同特性;

(3)充塞填料和纤维间隙以提高密封性能;

(4)静密封衬垫材料的使用温度和抗蠕变性随橡胶用量提高而下降。

2、纤维(1)作为骨架材料赋予静密封衬垫材料以强度和高模量使其在应力或负荷的作用下具有抗破裂和抗挠曲的功能;

(2)纤维具有良好的尺寸稳定性,从而提高了静密封衬垫材料的抗蠕变性;

(3)无机纤维提高了静密封衬垫材料的耐高温性和抗老化性。

3、化工填料

(1)作为填充剂以不同粒径填塞于纤维间隙和腔道,从而提高了密封性能;

(2)一般来说,化工填料耐温较高、价格较低,因此提高了静密封衬垫材料的耐高温性并降低了其成本。

4、化工助剂

(1)化工助剂中的硫化系统部分如硫化剂、促进剂、活性剂等使密封材料中的橡胶交联成立体网状结构,提高了静密封衬垫材料的耐油性、拉伸强度和抗蠕变性等技术指标;(2)着色剂、防老剂、润滑剂等分别赋予了静密封衬垫材料以不同颜色及防护性能。

问:摩托车发动机的预紧螺栓为什么会出现松动现象?

答:1、螺栓发生了应力松弛

在预紧螺栓的过程中,螺栓因受到拉伸应力而产生了变形,它的恢复应力使其与它所连接的密封部位紧紧地连在一起,随时间加长,部分拉伸变形成为永久变形,恢复应力下降,导致其发生了应力松弛,扭矩降落,从而出现了螺栓松动现象。

2、被紧固的金属件发生了应力松弛

金属件在被紧固的过程中发生了压缩变形,随时间加长,部分压缩变形成为永久变形,恢复应力即作用于螺栓的应力下降,导致螺栓出现松动现象。

3、密封件发生了应力松弛

若密封件发生了老化或压缩永久变形,会导致其回弹应力下降、作用于密封面的应力减小,从而造成了螺栓松动。

问:摩托车发动机的预紧螺栓松动会有什么不良后果?

答:1、会使摩托车发动机的静密封部位发生界面渗漏。

2、会增大摩托车发动机的噪声。

问:摩托车发动机的预紧螺栓松动为什么会产生渗漏和噪声?答:因为当摩托车发动机处于颠簸或高频振动状态时,若摩托车发动机的预紧螺栓发生松动,会在密封件和摩托车发动机的密封面之间产生间歇式微间隙而导致渗漏,螺栓与金件等相碰而产生噪声。

问:石棉密封材料和无石棉密封材料有什么区别?为什么?

答:1、石棉密封材料比无石棉密封材料耐高温。石棉密封材料的主体成分是石棉、填料和橡胶,其中石棉和填料的耐温性很高,一般在500℃以上;而多数无石棉密封材料的主要成分是矿物纤维、有机纤维、填料和橡胶,其中有机纤维比石棉耐温性差,一般在200℃左右。

2、棉密封材料比无石棉密封材料机械强度高。

(1)石棉纤维的表面附有多价金属阳离子,与表面带有负电荷的橡胶易形成牢固的界面结合,提高了胶纤的结合强度,即提高了石棉密封材料的机械强度。而目前采用的各种非石棉矿物纤维与橡胶基体的直接亲和性均不如石棉,故胶纤的结合强度也不如石棉。

(2)石棉纤维几乎可以无限地细分,其比表面积比非石棉矿物纤维的比表面积大,因此增强效果明显。

(3)石棉纤维的抗拉强度比非石棉纤维的抗拉强度高,故石棉纤维的增强效果明显。

3、石棉密封材料比无石棉密封材料柔软性好。石棉密封材料比无石棉密封材料纤维含量高且石绵纤维的抗挠曲模量比非石棉纤维的高,因此石棉密封材料的柔软性较好。

4、无石棉密封材料比石棉密封材料致密性好。因无石棉密封材料的填料含量高且粒径不一,能够充分填塞胶纤的微间隙。另外,非石棉纤维不像石棉纤维那样具有管状结构,而是实心结构,故致密性较好。 5、无石棉密封材料是属于环保型的,石棉密封材料是属于非环保型的。石棉密封材料中所含的石棉纤维易使人类产生矽肺,而无石棉密封材料不含有石棉纤维。

问:为什么发动机箱体密封部位的腐蚀一般是从左盖开始的?

答:摩托车发动机左盖内有磁流发动机,它的主体结构是由永久磁铁和金属线圈组成。永久磁铁形成了磁场,铝合金材料对磁力线有一定的屏蔽作用,但磁力线却能穿透石棉橡胶垫片等非金属密封材料,吸取左箱体外的磁性尘埃,如尘埃中的Fe2O3等。磁性尘埃又会带有空气中含有的SO2、H2S、NaCl及其他杂质。磁性尘埃本身具有腐蚀性,如铵盐颗粒能深入铝合金密封面的水膜,提高电导或酸度,促进腐蚀;磁性尘埃吸附的SO2、H2S、NaCl等和水气能形成对金属件具有腐蚀性的酸性溶液;磁性尘埃沉积在铝合金的接合处,凝聚水分,形成的氧浓差易引起缝隙腐蚀。

问:摩托车发动机静密封部位的粘连有哪几种形式?

答:1、腐蚀粘连。
2、螺栓的预紧力不均引起的粘连。
3、金属件密封面翘曲引起的粘连。
4、金属件密封面温度过高引起的粘连。
5、静密封垫片的橡胶成分欠硫引起的粘连。 (end)
文章内容仅供参考 (投稿) (12/15/2007)
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