机械密封通用部件制造——石墨环浸渍工艺

机械密封使用的碳石墨环。在烧结过程中会有热解物质体排出而存在气孔，其孔隙率按体积计算约占10%~30%。这种多孔的碳石墨环不能作机械密封环，因而要进行浸渍处理，使之成为不透性材料，通过浸渍还可以提高其强度和耐磨性.碳石墨制成密封环的加工过程如图下图所示。

1，浸渍酚醛树脂

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酚醛树脂是以酚类化合物为原料，在催化剂作用下缩聚而得到的一类树脂的统称。

1，浸渍前准备

1）毛坯加工

石墨棒加工管材料，根据成品尺寸的内径和外径分别留出2-3mm的加工馀量。如果空白为大正方形，则必须用砂轮切割空白，使其成为管子，空白不允许附加油。

2）冲洗

用压缩空气清洁管道表面的石墨灰尘，或用自来水冲洗，以堵塞浸渍表面的缝隙，从而影响浸渍效果。

3）低温烘烤

70 ~ 80 ℃加热后2小时，为了去除石墨管气孔的水分，请清除自然冷却。

4）浸渍剂的选择

酚醛树脂具有可接受性和酒精可溶性，一般为7222醇可溶性树脂。醇溶性树脂易挥发，储存期短于水溶性树脂，多次使用后粘度高，再次使用时必须加入绝对乙醇，搅拌稀释。

2、浸渍处理

浸渍装置和流程如图9-6所示。

浸渍处理步骤如下:

1）将石墨管料放入铁丝筐栏内，管料之间保持2mm以上的距离，每层之间用铁丝网隔离，再将筐栏放入釜内，离釜口法兰留釜体深度1/5的间距。合上釜盖，均匀地拧紧紧固螺栓。

2)真空在真空度约为0 . 1 MPa(750-760 mhg柱)时持续30分钟。

3）吸入树脂浸渍釜内的树脂，高度以埋过工件100mm为宜。

4)传递到0.6-0.8MPa的压缩空气中，保持4-5h。

5）排出树脂，卸压，取出制品。制品出釜2h后，可用碱水加锯末屑擦去制品外表面的树脂。

6)室温固化。不久，产品一般应该在阴凉通风的地方自然干燥，而不是48h。

3、固化处理

将干燥的产品放入硬化槽中，加压，加热硬化。压力必须比浸渍时间高0.1MPa。加热速度见表9-19。

浸酚醛树脂的固化，温度一般为130℃，但适当提高固化温度，可促使酚醛树脂固化效果提高腐蚀性能。

4，浸渍质量检查泄漏

固化后的制品，通常用下述方法检验透气性：从每批制品中任意抽3件，车去外表面，在专用夹具上用两块橡胶密封垫片夹住管料两端面，然后将干燥的氮气通入管料的内孔，试验压力为产品最高使用压力，持续15min，加压时在其试件外周涂上一层肥皂水，然后观察有无气泡产生。

空白管材料的浸渍固化过程通常需要重复两次才能满足要求。气孔率大(15%)或压力高，使用长轴直径的产品时，原则上通过浸渍硬化过程三次，前两次浸渍空白硬化，最后一次处理则通过低粘度树脂浸渍硬化来处理成品。每次硬化前必须用酒精清洗密封环表面。

二、浸渍呋喃树脂

呋喃树脂是热固性树脂。这是以糠醛为原料制成的聚合物的集合体，分子结构上有呋喃环，所以称之为呋喃树脂。

1、树脂的选择

糠醇树脂是由糠醛树脂和丙酮的中轴合成的粘性液体。粘度因生产过程的不同而有很大差异。因此，要选择适当的粘度来简化浸渍过程，提高浸渍效果，充分利用浸渍剂。粘度是用涂层4号杯子测量的，30s左右树脂的浸渍剂测量得好。

2、固化剂的选择

糠醇树脂必须用固化剂凝固，必须正确选择固化剂以提高浸渍效果和延长树脂使用时间。糠醇树脂固化剂目前共有三种:硫酸乙酯、氯化锌和氯化苯磺胺。其中氯化苯作硬化剂会延长树脂使用期。但是因为会释放抑制性气体，所以工作时要注意室内通风。

3、浸渍工艺流程如图9-7示。

4、加热固化

为了避免加热过程中树脂泡沫和溢出现象，必须以表9-20中的加热速度加热。京华全过程中60 ~ 90 ℃区间最重要，加热得太快，树脂容易溢出。

三、浸渍环氧树脂

1，环氧树脂的性质

环氧树脂是一类含环氧基的高分子聚合物。其中，以二酚基丙烷树脂（环氧氯丙烷与二酚基丙烷缩聚而成）浸渍为最佳。具有代表性的牌号为610、618、634等。其分子结构中，有羟基、醚基和极为活泼的环氧基存在。所以用它浸渍的石墨制品具有增重效率，机械强度高、孔隙率小等特点。

2，环氧树脂的稀释

环氧树脂的黏度较高，必须加入部分稀释剂降低其黏度才能用来浸渍石墨。稀释剂分非活性和活性两类，前者如丙酮、二甲苯等；后者含有烷丁基醚。常采用501（相对分子质量为130，在25℃时黏度≤2x10-3Pa.s）,501是一种新的活性稀释剂，基本上无毒，使用效果好。

3，环氧树脂浸渍石墨的固化

环氧树脂是热塑性的线性树脂，必须用固化剂使线型分子交联成网状结构的大分子，变为不溶的高聚合物。其固化剂有多元胺类、酸酐类等。采用595固化剂效果最佳，595固化剂是一种胺基硼烷型化合物，黏度为（3~5）x10-3Pa.s。

4，浸渍固化工艺

1）配制浸渍剂

浸渍剂的公式为6101的环氧树脂75%，595固化剂5%，501稀释剂25%，首先将环氧树脂预热到40 ℃以提高流动性，然后加入稀释剂，充分搅拌。将产品

2）浸渍固化工艺流程——如图9-8所示

3）浸渍工艺条件

插入茶壶，吸入真空状态下制造的浸渍剂，压缩时间为0.7MPa，压缩时间为4h，0.096kPa(720mmHg柱)。取出产品，用丙酮清洁表面。

4）固化处理工艺条件

硬化压力0.7MPa，硬化加热速度需要表9-21

四、浸渍聚四氟乙烯

1，PTFE属性

聚四氟乙烯分子间的内聚力低，因而决定了它具有优异的减磨性，摩擦因数低。它还具有优异的化学稳定性，耐腐蚀性能很好，有较好的耐温性，能适应-180~250℃的温度范围。用聚四氟乙烯分散液浸渍石墨可作为耐腐蚀机械密封摩擦副材料。

2、浸渍工艺

1）浸渍剂为聚四氟乙烯分散液，浓度60%，粒度0.2~0.25um,pH10,黏度（4~8）x10-3Pa.s。

2)石墨管，多孔20%至30%。

3）浸渍流程：粗加工毛坯清洗后烘干（120℃1h），自然冷却后装釜抽真空真空度>约0.1MPa（750mmHg），保持1h，在进行塑化（375~380℃）。

3、塑化

塑化的目的是使浸入石墨孔隙内的分散液小颗粒在熔融状态下连成一体而形成膜状。塑化的升温速度必须严格控制。升温速度为:室温~100℃ 1h、100~160℃ 1h、160~220℃ 1h、220~270℃ 1h、270~320℃ 1h、320~370℃ 1h、3400~380℃保温1h此后，按升温速度降至160℃关闭电源，自然降至室温。

4、注意事项

1）聚四氟乙烯浸渍效果较差，为此应按上述工艺重复浸渍塑化过程，经多次处理后方可达到预期的目的。处理次数视制品的耐压要求而定。一般需要重复3次。

2)浸渍剂中的聚四氟乙烯分散液必须新鲜保管，不得重复使用，浸渍温度控制最适宜20-40 ℃

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