專業知識詳解

1墊片

墊片是一種能產生塑性變形，并具有一定強度的材料制成的圓環。大多數墊片是從非金屬板裁下來的，或由專業工廠按規定尺寸制作。其材料為石棉橡膠板、石棉板、聚乙烯板等，也有用薄金屬板（白鐵皮、不銹鋼）將石棉等非金屬材料包裹起來制成的金屬包墊片，還有一種是用薄鋼帶與石棉帶一起繞制而成的纏繞式墊片。普通橡膠墊片適用于溫度低于120℃的場合；石棉橡膠墊片適用于水蒸氣溫度低于450℃、油類溫度低于350℃、壓力低于5MPa的場合，對于一般的腐蝕性介質，最常用的是耐酸石棉板。在高壓設備及管道中，采用銅、鋁、10號鋼、不銹鋼制成透鏡型或其他形狀的金屬墊片。高壓墊片與密封面的接觸寬度非常窄（線接觸），密封面與墊片的加工光潔度較高。

2墊片的作用

對于墊片，我們首先想到的是在擰螺母時加的那種墊片，通常圓形薄板墊片的中間會開一個漏洞，常用的這種墊片有兩種，彈簧墊片和平墊片。這個墊片有什么作用呢？為什么要加這個墊片呢？平墊片的作用是增大螺母的接觸面積，使其受力往螺釘的四周分散，可以防止因為擰螺釘時的轉動和壓緊過程而損壞被緊固件，比如導線、箱體表面；同時也使小螺釘可以用在較大的孔里。彈性墊片有兩重作用，除了分散力以外，擰緊螺母以后，彈簧墊片給螺母一個彈力，抵緊螺母，使其不易脫落。其實墊片更多用于兩個物體之間的機械密封。原因很簡單，機械加工表面不可能完美，墊片可以填補機械加工的不規則性。其通常由片狀材料制成，如墊紙、橡膠、硅橡膠、金屬、軟木及毛氈，特定應用的墊片還可能含有石棉。

本實例中的墊片屬于油泵密封墊片，一般都是沖壓加工出來的。在非標件和特殊用途的情況下，也可以通過線切割來加工，其成本也自然會高很多。油泵墊片因其材料成本低、結構簡單、位置不顯眼而不常被人們重視，可往往就是這不起眼的墊片會引起油泵不出油的故障。

油泵把油抽上來主要依靠油泵里的葉片形成的真空腔，即油泵中的轉子在轉動過程中，通過葉片在進油口處形成的真空腔。對于新安裝的油泵應該使油泵和管道中都灌上油，使之充滿油液，這樣葉片之間的空間也就充滿了油液（現在新技術的油泵有的不用在油泵里加油）。開機后，兩個葉片之間形成的這個充滿油液的腔在隨轉子轉動的過程中，由于葉片縮回到轉子的鍵槽內而把油液排出；繼續旋轉后，再次伸出時形成的這個腔就是既沒有油液也沒有空氣的真空腔。由于油罐中的油液與大氣相通，因此油面大氣壓強為一個大氣壓，這樣油面與真空腔之間就形成了氣壓差，在這個氣壓差的作用下，管道內的油液上移，油就被抽上來了。在油被抽上來的過程中，墊片起到了密封的作用，保證了真空腔的形成，油液便可順利地被抽上來。因此，高壓腔以下的油路任何一個位置的墊片（如泵墊、過濾器頂蓋墊、波紋管兩端的墊片等）若破損或位置不正都會影響真空腔的形成，從而可能導致油泵出現不出油的故障。

3油泵墊片失效的主要原因

油泵墊片失效的原因主要有以下幾點。

（1）油泵作用在密封墊片上的壓力不足

由于密封面上總是存在著微觀的凹凸不平，加工時還可能在密封面上加工出若干環形溝槽，若保證密封，就必須對密封墊片施加足夠大的壓力，使其發生彈性或塑性變形以填充這些間隙。各種墊片材質壓緊力的大小通常在密封墊片生產廠家樣本或產品說明書中給出，也可通過實驗決定。由于油泵裝配時達不到墊片所需的壓緊力，或由于在長期運行中的振動使壓緊螺栓松動而使壓緊力降低，以及由于墊片材質的老化變形而喪失墊片原來的彈性，都會使墊片失效而產生泄漏。

（2）油泵墊片的材質不夠好

油泵墊片材質的內部組織或厚度不均勻，或使用了帶有裂縫或褶皺的墊片以致墊片本身形成了間隙，當作用在墊片上的力使墊片所產生的彈性變形不足以完全填充這些間隙時，泄漏也就不可避免了。

（3）油泵墊片的材質與所輸送的介質不相適應

油泵所輸送化工產品的化學性質具有多樣性，而且為提高燃油的燃燒值或改變其燃燒后的生成物而在燃油中加入了一些少量的添加劑往往會使燃油的某些性質發生變化，所以選擇和輸送介質相適的墊片材質并非易事，因而也經常發生由于不相適應而使墊片發生侵蝕，進而導致產生泄漏的現象。

4墊片的選擇原則

對于要求不高的場合，可憑經驗選取墊片，不合適時再進行更換。但對于那些要求嚴格的場合，例如易爆、劇毒、可燃氣體以及強腐蝕性的液體設備、反應罐和輸送管道系統等，應根據工作壓力、工作溫度、密封介質的腐蝕性及結合密封面的形式來選用墊片。一般情況下，常溫低壓時，選用非金屬軟密封墊；高溫中壓時，選用金屬與非金屬組合密封墊或金屬密封墊；在溫度和壓力有較大波動的情況下，選用彈性好的或自緊式密封墊；在低溫、腐蝕性介質或真空條件下，應考慮具有特殊性能的密封墊。

5法蘭連接墊片

這里需要說明的是法蘭情況對墊片選擇的影響。關于法蘭，我們將在另外一個實例中詳細介紹，法蘭形式不同，要求使用的墊片也不同。光滑面法蘭一般只用于低壓，配軟質的薄密封墊；在高壓下，如果法蘭的強度足夠，也可以用光滑面法蘭，但應該用厚軟質墊，或者用帶內加強環或加強環的纏繞密封墊。金屬墊片不適用這種場合，因為這時要求的壓緊力過大，會導致螺栓有較大的變形，使法蘭不易封嚴。如果要用金屬墊片，則應將光滑面縮小，使其與墊片的接觸面積減小。這樣，在螺栓張力相同的情況下，縮小后的窄光滑面的壓緊應力就會增大。

另外，法蘭表面的粗糙度對密封效果影響很大，特別是采用非軟質墊片時，密封表面粗糙度值大是造成泄露的主要原因之一。例如，車削法蘭面的刀紋是螺旋線，使用金屬墊片時，如果粗糙度值較大，墊片就不能堵死刀紋所形成的螺旋槽，在壓力作用下，介質就會順著這條溝槽泄露出來。軟質密封墊對法蘭面的光潔程度要求低很多，這是因為它容易變形，能夠堵死加工刀紋，從而防止了泄露。對軟質墊片，法蘭面過于光滑反而不利，因為此時發生界面泄露阻力變小了。所以，墊片不同，所要求的法蘭表面粗糙度也不相同。

以上僅對我們學過但容易被忽略的墊片做了簡單的介紹，機械設計中這種小部件影響全局的情況比較多，希望引起重視與注意。本實例所繪墊片屬于模具上面的定位圈，廣義上也屬于法蘭。

任務2 繪制聯動夾持器墊片