密封技術分享 | 墊片力學性能:載荷-變形行為


墊片知識分享
墊片的力學行為性能包括載荷變形行為和回彈特性。載荷變形行為是指墊片在加載過程中的變形特性,是形成初始密封能力的重要條件,這與壓縮率有很大關系,壓縮率是墊片的重要性能指標,墊片壓縮率過大,在正常安裝預緊力下容易造成墊片結構破壞;墊片壓縮率過小,使用時需要的初始安裝預緊力較大,不易達到密封效果 ,下面跟大家一起分享載荷變形行為。
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墊片的力學行為性能
載荷變形行為
墊片的載荷變形關系
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如圖1所示。當然,也可以直接采用力來表示。圖中σgi為初始安裝墊片應力,對應墊片壓縮量為δo。σgo為工作墊片應力,δR由于介質推力而導致墊片應力下降之后的墊片回彈量,就是因為這個物理過程的存在,對于FLT接頭使用的墊片,其回彈量是非常重要的性能指標。
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1、墊片通常不完全是彈性的
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?觀察圖2應力和變形曲線的形狀,σg與δg之間沒有單一的彈性響應關系,而呈現(xiàn)非線性。
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2、存在殘余變形
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?在圖3上表現(xiàn)出滯回曲線的特征,即存在殘余變形。如在工作狀態(tài)下的Δδ= δo- δR, 即為墊片在工作狀態(tài)下的殘余變形,有時這種殘余變形經過一段時間將會消失,因此,某些墊片在裝配載荷和操作載荷下的壓縮特性不盡相同。
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3、不同材質和類型的墊片的σg與δg具有不同的對應關系
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圖4:不同材質和類型的墊片
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如柔性石墨、PTFE、金屬纏繞墊片、金屬C型環(huán)等載荷-變形曲線的形態(tài)是不同的,而且在同一墊片應力下的變形也是不相同的。從這個載荷-變形曲線圖中陰影部分,即是壓縮這個墊片所作的功,陰影面積越大,表示作工越大,墊片相對就“越硬”。比如從圖中我們可以看到,PTFE較之柔性石墨墊片和技術纏繞墊片就要軟得多,而C環(huán)到一定壓縮量的時候,就會從彈性變形轉化成塑性變形。
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4、?σg和δg的關系受溫度影響
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不同材料或結構的墊片,其σg與δg的關系會受溫度影響。一般而言,溫度不同對載荷-變形曲線存在兩個趨勢的影響,如高溫時材料熱脹,而彈性模量降低,因此墊片會變“軟”,所以從圖中可以看出,一方面壓縮量會降低,同時墊片應力也略有下降。
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