新型液压气动密封材料的应用.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 2年 第 2期 新型液压气动密封材料的应用 刘仁财 林 新创 1 ． 广州钢铁股份有限公司电炉炼钢厂 ， 广东广州5 1 0 3 8 1 ； 2 ． 艾志机械工业技术有限公司， 江苏南京2 1 0 0 2 9 摘 要 橡塑密封 的关键不仅取决于形状 ， 更重要的是取决于材质 。 介绍了国外新 型密封材料 钢化聚醚聚氯酯 ， 从抗磨损 、 抗老化 、 抗挤 出等角度出发 ， 探讨这一材质与传统密封材料的区别 ， 并例举这一密封材料的应用为广钢 电炉厂生产设 备的可靠 持续 运转提供了 有力 的保障 。 关键词 橡塑密封 ； 聚醚聚氨酯 ； 抗磨损 ； 抗老化 ； 抗挤 出 中图分类号 T B 4 2 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 8 ～ 0 8 1 3 2 0 1 2 0 2 0 0 6 2 0 2 Ap p l i c a t i on o f Ne w Ty p e o f M a t e r i a l f o r Hy d r a u lic P n e u ma t i c S e a l i ng L I U R e n c L I N X i n - c h u a n f 1 ． El e c t r i c Ar e f u r n a c e P l a n t o f Gu a n g z h o u I r o n S t e e l C o ． ， L t d ． ，Gu a n g z h o u 5 1 0 3 8 1 ， Ch i n a ； 2 ． A i g I n d u s t r i e s T e c h n o l o g y C o m p a n y ，N a n j i n g 2 1 0 0 2 9 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e k e y p o i n t o f s e a l i n g i s t h e ma t e r i a l o f t h e s e a l ， b u t n o t t h e s h a p e o f t h e s e a 1 ． T h e P a p e r i n t r o d u c e s t h e s t e e l - l i k e p o l y e t h e r u r e t h a n e ， a u p t o s t a t e ma t e ri a l f o r s e a l i n g g l o b a l l y ． On t h e a s p e c t s o f a n t i - c o r r o s i o n ， a n t i - t i me we a r i n g a n d a n t i e x t r u s i o n ， e t c ， t h e P a p e r d i s c u s s t h e a d v a n t a g e s o f p o l y e t h e r u r e t h a n e i n c o n t r a s t t o v a ri o u s c o n v e n t i o n a l s e a l i n g ma t e r i a l s ， a n d ma k e s o me c a s e s o f i t s a p p l i c a t i o n ． T h e P a p e r i l l u s t r a t e t h a t t h e p o l y e t h e r u r e t h a n e wi t h s u c h a d v a n t a g e s i s a fi r m e n s u ran c e f o r t h e r e l i a b l e a n d c o n t i n u o u s o p e r a t i o n o f e l e c t ric a r c f u r n a c e p l a n t o f GI S’ S e q u i p me n t a n d p r o c e s s ． Ke y W o r d s e l a s t o me r s e a l ； p o l y e t h e r u r e t h a n e ； a n t i - c o rro s i o n； a n t i - t i me w e a ri n g ； a n t i - e x t r u s i o n 0 引言 液压 、 气压传动是以有压流体为工作介质 ， 进行能 量传递与控制的一种传动型式。这种传动必须借助密 封工作腔 ． 因此 ， 密封 的作用对液压 、 气动元件 与系统 的正常工作至关重要。 广钢 电炉炼钢厂原用 的液压 、 气动密封件材料 ， 多 数为传统 的聚酯聚氨酯或丁腈橡胶 ，这些材质 的使用 往往存在摩擦损耗大 、寿命短的缺陷。根据以往的经 验 ， 对液压 、 气动系统进行维护工作的原因， 9 0 ％集 中在 密封件 的老化与被磨损 ，密封件使用 寿命的短暂已在 一 定程度上影响着企业生产的安全连续性。因此 ， 本着 提高生产安全连续性的原则 ，有必要引进一些性能优 异的密封材料。 在众多液压 、 气动密封件的供应商中 ， 艾志机械推 荐 的 C HE S T E R T 0 N C 8 0 0专利钢化聚醚聚氨酯被选 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 6 ～ 0 3 作者简介 刘仁财 1 9 7 5 ～ ， 男 ， 四川遂宁人 ， 现从事于广州钢铁股份有限 公 司电炉炼钢厂 ． 任助理工 程师 。 ’ 6 2 中作为改善这一问题的对象 ， 这种材质具有如下特性。 1 超低的摩擦系数 我们知道 ， 橡塑材料作为密封件 ， 往往是依靠这些 材料的过盈来实现密封 ， 而这种过盈在液压 、 气动的动 密封件 中 如拉杆封 、 活塞封 会存在磨损 ， 它是导致密 封件失效与决定密封件使用寿命 的关键 因素。这种磨 损的程度 ， 不仅取决于橡胶 件承受 的径向压力 受密封 件的过盈量与流体压力共 同作用 ， 而且还取决于这些 密封材料的摩擦系数。密封件在承受相 同径向压力情 况下的磨损 ，其磨损量主要取决于密封材料 的摩擦 系 数 。摩擦系数小 ， 其摩擦生热效小 ， 磨损量就小 ， 密封件 的使用寿命就长 ； 反之亦然。由于丁腈橡胶的摩擦 系数 是 1 ． 5 ． 传统聚酯聚氨酯的摩擦系数是 0 ． 9 ， 而钢化聚醚 聚氨酯的摩擦系数仅为 0 ． 1 8 ，分别是 丁腈橡胶与传统 聚酯聚氨酯的八分之一与五分之一 ，故其磨损量较传 统密封材料的磨损量要小得多 ，这为钢化聚醚聚氨酯 的超长使用寿命提供了必要的保障。 如表 1 所示是这种专利的钢化聚醚聚氨酯的摩擦 系数与传统材料的摩擦系数的对照表。 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 2 ． 2 0 1 2 表 1 2 优秀的抗老化性 、 耐候性与耐水解性能 密封材料光有了低的摩擦系数 ．是否就意味着密 封材料就有更长的使用寿命了呢答案当然是否定的。 橡塑件在长期使用或存放的过程 中，由于有外在因素 如热 、 光 、 辐射 、 应力等物理因素和氧 、 臭氧 、 酸 、 碱等化 学因素的影响 ， 橡胶材料表现为变硬 、 变脆， 失去弹性 ， 塑料表现为退色 、 失去光泽和开裂。这一过程是不可逆 的 ， 密封材料老化后密封件就失效了。而钢化聚醚聚氨 酯较传统的密封材料在抗老化性 、耐候性方面是远优 于橡胶 传统 的聚酯聚氨酯的。 另外 ， 目前广钢电炉厂液压件中， 应用较多的材质 是传统聚酯聚氨酯 ， 这种材质的较大缺陷是在 5 5 。 的热 水中易发生水解 ，而钢化聚酯聚氨酯的耐水解性能是 传统聚酯聚氨酯的 l 0倍以上。原因在于它们结构上有 如下差异 白料 黑料 产 品 聚酯多元醇异氰酸脂聚酯聚氨酯 聚醚多元醇 异氰酸脂 聚醚聚氨酯 由于聚酯多元醇是活性多元极的材料 ，而聚醚多 元醇相对表现为惰性 ，这就是 以聚酯多元醇作为原料 生产 出来的产品聚酯聚氨酯在热水中易水解 ，而聚醚 聚氨酯不易水解 的原因。 因此 ， 液压气动密封材料的使用寿命 ， 不仅取决于 材料 的摩擦系数 ， 而且还取决于材料的抗老化性 、 耐候 性与耐水解性。如果某一液压 、 气动材料仅是摩擦系数 较低 ， 但抗老化性 、 耐候性 与耐水解性差 ， 同样不能延 长密封件的使用寿命 ， 这是钢化聚醚聚氨酯的存放 、 使 用期可长达 2 O年的原因。 3 优秀的抗挤 出性 能与耐压性能 众所周知的常识是 滴水可以穿石 。事实上 ， 液压 缸 、气动缸在被导向环 、密封件常年累月 的摩擦过程 中 ， 会有一定 量的磨损 ， 这将会导致液压 、 气动缸的径 向挤出间隙变大 ， 如果液压 、 气动密封材料 的抗挤 出性 能较低 ， 同一规格 的液压 、 气动密封件 ， 在 同一使用多 年的压力缸 中使用 ．就容易出现密封件根部被挤 出而 损坏 的现象 ，造成液压 、气动缸的密封失效及行程异 常。 以下是各种不同密封材料在同一常用压力 2 1 l b a r 情况下的耐挤出问隙对照表 见表 2 。 表 2 ＼材料 钢化聚酯 传统聚酯 夹布 橡胶 项目＼ 聚氨酯 聚氨酯 橡胶 蓄 o - 一6 mm 0 ．5 1m m 0 ．3 1m m 0． 1 3m m 由表 2看 出，钢化聚醚聚氨酯在常用压力下的最 大可用挤出间隙约是橡胶的 6倍 ．是夹布橡胶的两倍 多 ， 高于传统的聚酯聚氨酯 ， 这也是钢化聚醚聚氨酯在 同一液压 、气动缸 中多年使用密封效果却依然理想的 主要 原 因。 钢化聚醚聚氨酯不仅其抗挤出性能优异 ，其耐压 性能也是出众的。在允许的挤出间隙范围内， 其最大承 压能力可达 1 0 3 4 b a r 。 这是它所特有的优异抗张强度所 决定的。以下是各种密封材料的抗张强度对照表 采用 A S T M D 一 4 1 2的试验标准 ， 如表 3所示 。 表 3 ＼ 才 料 钢化聚酯 传统聚酯 丁腈 氟橡胶 项 目 ＼ 聚氨酯 聚氨酯 橡胶 薹 s s 。 。 s z 。叩 s z s 。 s 17 0 0p s i 图 1 是钢化聚醚聚氨酯的耐压能力与对应的最大 可用抗挤出间隙图。 、 、 、 、 ＼ 、 ＼ -- ～ ＼ 由于钢化聚醚聚氨酯材料具有如上特性 ，从 2 0 0 3 年 1 月起在广钢电炉厂的一些设备如炼钢炉上的锁定 液压缸 、 抓斗机的液压缸等的应用中 ， 密封效果优异 ， 工作稳定好 ， 使用至今仍正常运行 ， 为设备生产的安全 连续性提供 了有力的保障 ， 取得了良好的经济效果。 参 考 文 献 【 1 ] 黄迷梅著． 液压气 动密封与泄漏防治【 M】 ． 北京 机械工业出版 社 ． 2 0 0 5 ． 8 7 6 5 4 3 2 ● ∞ 叫 o ∞ 蚰 8 蚕 力 ∞压 ∞ ∞ ∞ 加 ∞