導電密封襯墊的設計和環(huán)境適應性設計要求

1、導電密封襯墊的設計以及環(huán)境適應性設計要求 -馬 驂導電密封襯墊的設計以及環(huán)境適應性設計要求 ( 提 綱)一、導電密封襯墊的設計要點 1.1導電密封襯墊安裝槽的設計 1.2導電密封襯墊的設計二、導電密封襯墊環(huán)境適應性設計要求 2.1 有關“三防”設計術語 2.2 防腐蝕設計 電偶腐蝕（接觸腐蝕） 導電密封襯墊對鋁法蘭的腐蝕 平臺環(huán)境與腐蝕的關系一、導電密封襯墊的設計要點 1.1導電密封襯墊安裝槽的設計（一） 1.1導電密封襯墊安裝槽的設計 (1) 安裝槽的設計是結(jié)構設計的關鍵， 關系到： a. 防水和電磁兼容（EMC）性能 b. 外形、尺寸的限制1.1導電密封襯墊安裝槽的設計（二）(2) 導電密

2、封襯墊安裝槽的設計原則： 安裝槽的截面積大于導電密封襯墊的截面積受壓后，導電密封襯墊應能完全被容納在安裝槽內(nèi)安裝槽的槽沿起限位作用，防止襯墊被過壓法蘭和安裝槽的合理設計有利于EMC和EMP（電磁脈沖）的釋放 合理的設計-襯墊壓縮量為25%不合理的設計-襯墊過容不合理的設計-襯墊的壓縮量25 %1.1導電密封襯墊安裝槽的設計（三）(3) 安裝槽槽深的設計： 安裝槽槽深的設計是關鍵： 決定了導電密封襯墊的壓縮量 決定了襯墊的外形通常O型圈和D型圈的壓縮量應控制在18 25%，不要超過30%。1.1導電密封襯墊安裝槽的設計（四）(4) 安裝槽槽深的設計實例： 以O型圈為例，當槽深為H： H =導電密

3、封襯墊直徑（高度） （1-襯墊的壓縮率%） 簡化成： H = O型圈直徑0.75 如：2的O型圈：其槽深通常為： 1.5mm； 壓縮量為18%時，槽深為：1.6mm。1.1導電密封襯墊安裝槽的設計（五）(5) 安裝槽槽寬的設計：當槽深確定后，槽寬W是H的函數(shù)： 槽寬W= O型圈截面積H（槽深）（110%120%）通常結(jié)構設計師非常關注槽寬，取較小的槽寬來減小設備的壁厚，從而減輕設備重量。但槽寬的設計必須考慮適當?shù)挠嗔?，以防止襯墊的“過容”；槽寬的設計還應考慮加工的公差配合情況。1.1導電密封襯墊安裝槽的設計（六）安裝槽的設計實例（以O型圈為例）：O型圈直徑（mm） 槽深 （mm） 槽寬 （mm

4、）壓縮量（%）10.741.5526%21.502.3125%32.46/2.253.10/3.2518%/25%1.1導電密封襯墊安裝槽的設計（七）(7) 關于“過容”設計 為避免襯墊壓縮永久變形帶來的負面影響，有時采用過容設計。 a. 襯墊的硬度通常在5565度； b. 襯墊的頂部設計成弧形以避免邊緣被切斷。 c. 通常緊固螺釘間距較短，鎖緊力適度（過大會產(chǎn)生過壓或切斷襯墊)并且均衡。 一、導電密封襯墊的設計要點 1.2導電密封襯墊的設計（一）對襯墊材料的一般要求：低的吸水率：吸水率0.5%防霉性： 長霉等級在01級使用溫度：-60 +160 抗老化性：70 /168小時（不發(fā)粘、不龜裂、

5、不降解）穩(wěn)定性及相容性：在使用范圍內(nèi)，無有害氣體釋放與裝配結(jié)構件相容耐侯性：當用于型面時，有抗紫外線要求 采用復合或雙峰襯墊（外側(cè)為環(huán)境密封）抗壓縮永久變形良好合適的邵氏硬度抗拉強度和抗撕裂強度好一、導電密封襯墊的設計要點 1.2導電密封襯墊的設計（二）襯墊形狀的選擇：截面形狀最佳壓縮量設計最小壓縮量控制使用范圍所需封閉力O型圈18 25 %10%有槽適中D型圈18 25 %8%有槽需固定適中矩型(1:2)18 20 %8%有槽需固定大平墊18 15 %5%有無槽均可但要有限位設計.最大一、導電密封襯墊的設計要點 1.2導電密封襯墊的設計（二）襯墊形狀的選擇適合于環(huán)境密封的雙峰襯墊：一、導電密

6、封襯墊的設計要點 1.2導電密封襯墊的設計（三）襯墊硬度的選擇：硬度邵氏硬度應用對象缺點低硬度35 45度1、結(jié)構件易變形2、螺釘間距100mm3、鎖閉力較小1、襯墊受壓易變形2、密封性差3、壓縮永久變形偏大中等硬度 45 60度1、結(jié)構件剛度好2、螺釘間距100mm3、鎖閉力中等中等硬度密封性最好高硬度60 75度1、螺釘間距50mm2、鎖閉力大硬度高、反彈力大、密封性好，需較大的鎖閉力一、導電密封襯墊的設計要點 1.2導電密封襯墊的設計（四）O型圈和D型圈的設計原則：膠圈的變形量必須大于接合面不平度公差的累積結(jié)構件受力之后會產(chǎn)生新的變形，必須保證在襯墊的任何部位，其變形量大于10%槽必須1

7、00%容納被壓縮變形的襯墊不允許在壓縮時，膠圈變形溢至槽沿應合理標注襯墊的公差尺寸一、導電密封襯墊的設計要點 1.2導電密封襯墊的設計（五）平墊的設計原則：平墊適合于接合面平整度好，面積小的結(jié)構件不允許平墊的高度大于寬度，因為加壓時趨向于翻轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性差優(yōu)化設計尺寸為當高度為H時，平墊的寬度為1.22H當寬/高大于3時，平墊的變形需較大的鎖閉力不允許用膠板拼接成平墊，因為接縫處易泄露當無槽時, 應有其它的“限位”設計, 以防襯墊過壓.一、導電密封襯墊的設計要點 1.2導電密封襯墊的設計（六）襯墊的固定：通常不主張與槽粘接固定有時為防止襯墊移位、脫落需對襯墊粘接固定：有時為防止襯墊移位、脫落需對襯

8、墊粘接固定：采用的膠：采用RTV硅橡膠，不允許用瞬干膠或環(huán)氧膠在槽內(nèi)先點膠，大約12mm2點膠方法：a “O”形圈-通常點三點（等距離） b 其它-在兩個螺釘距離中間點膠。放入膠圈之后用手壓平，使膠擴散，防止膠固化后隆起。72小時之后，方可加壓、裝配。一、導電密封襯墊的設計要點 1.2導電密封襯墊的設計（七）EMC與防水：屏蔽性能： 1MHz10G 80 db防水： 標準設計應達到：IP 67 （當襯墊的壓縮量 15 % 時）二、導電密封襯墊的環(huán)境適應性設計要求 2.1 有關術語 三防：防濕熱、防霉菌、防鹽霧腐蝕三防等級： 軍品分為二級 民用通常分為三類環(huán)境型面指直接與大氣接觸的環(huán)境型面指設備

9、處于工作狀態(tài)時，不暴露在自然環(huán)境中（如在電子方艙中） 2.2 防腐蝕設計（一） 防腐蝕設計實際是對金屬腐蝕的控制，結(jié)構件的防腐蝕設計實際是對金屬腐蝕的控制，結(jié)構件的防腐設計主要方法有：防腐設計主要方法有：選用耐腐蝕性金屬選用合理的鍍層體系及鍍層厚度防止或降低電化學腐蝕的產(chǎn)生防止縫隙腐蝕的產(chǎn)生防止導電密封襯墊對金屬的腐蝕 2.2 防腐蝕設計（二）防止電偶腐蝕：選用兩種電位相近的金屬接觸；處于“型面”時兩種金屬的電位差允許值為： 0.25V 處于“型面”時兩種金屬的電位差允許值為： 0.4V當兩種金屬電位不允許接觸時，用鍍層減小電位差。防止縫隙腐蝕的產(chǎn)生防止導電密封襯墊對金屬的腐蝕 2.2 防腐蝕

10、設計（三）金屬允許電化偶（一級防護，允許0.25V；二級防護，允許0.4V ）金屬EMF(V）允許電化偶金銀黃銅錫鋁鋅+0.150-0.25-0.5-0.75-1.10 2.2 防腐蝕設計（四）導電密封襯墊對鋁的腐蝕： 由于導電密封襯墊是由銀粒子或鍍銀的粒子加入到有機硅中配置而成，使得襯墊的電極電位在-0.2V左右，與鋁的電位仍相差-0.5V，因此，當襯墊與鋁接觸時，特別是在濕熱或鹽霧環(huán)境中，襯墊仍會對鋁產(chǎn)生電偶腐蝕。 2.2 防腐蝕設計（五）降低導電密封襯墊電偶腐蝕的方案：降低導電密封襯墊電偶腐蝕的方案： 當在A類或密封狀態(tài)下使用導電密封襯墊是安全的；在B類和C類環(huán)境使用時，襯墊會對鋁產(chǎn)生電

11、偶腐蝕。推薦解決方案如下：一是在結(jié)構設計上，盡量使槽內(nèi)留小的空間，使電介質(zhì)不滲入壓縮面，而保證電接觸的可靠性；二是在極其惡劣的環(huán)境中，采用雙層(雙峰)襯墊方案，即靠外側(cè)，采用非導電普通密封圈，內(nèi)側(cè)采用導電密封襯墊。 2.2 防腐蝕設計（六）平臺環(huán)境與腐蝕的關系：不同的平臺環(huán)境，導電密封襯墊的腐蝕程度不一樣當法蘭接合面處于型面時，法蘭邊緣會有腐蝕；當法蘭接合面處于 型面時，法蘭邊緣的腐蝕程度會大大減弱，并可以被接受三. 導電襯墊的質(zhì)量控制3.1 重要性 由于導電襯墊兼顧防水及EMC雙重功能，因此控制導電襯墊的質(zhì)量顯得特別重要。3.2 質(zhì)量控制項目 a. 外形及尺寸 b. 導電性-電阻值 c. 防

12、水及EMC性能. 導電襯墊的質(zhì)量控制3.3 外形及尺寸3.3.1 外形： 外形應平整，無扭曲，如扭曲超出180度且無法擺正，為不合格。3.3.2 尺寸： 長與寬的尺寸應為負公差，通常取-0.5-1% 即：膠圈長度 槽的長度。 否則膠圈會過容而無法裝配或?qū)⒛z圈壓壞。 導電襯墊的質(zhì)量控制3.4 導電性3.4.1 基本概念 a. 體積電阻率體積電阻率(v)： 通常系指在一標準試樣上測量的電阻值換算成為：一立方厘米物體的兩個端面為電極時的電阻值-稱之為體積電阻率。單位是：-cm b. 體積電阻率v 只能在標準試樣上測試并經(jīng)計算得出，無法在產(chǎn)品上檢測。 c. 由于產(chǎn)品的制造工藝與標準試樣的制備工藝有所不

13、同， 其電阻值會有差別。因此，檢測產(chǎn)品的電阻值是必要的。 d. 表面表面“點點”電阻：電阻： 系指導電產(chǎn)品的任意兩點間的電阻值（）；其電阻值與兩點的距離成正比；與導電層的截面積成反比。 導電襯墊的質(zhì)量控制 e. 影響表面”點”電阻的因素 表面”點”電阻實際上是一綜合電阻值，由下列電阻組成：表面接觸電阻+表層電阻+內(nèi)層的體積電阻 其中表面接觸電阻是一不穩(wěn)定因素，受表筆壓力，接觸面積及表面銀粒子”硫“化等因素影響，導致檢測的電阻有差異。通常取其平均值。 通過導電層的厚度可以大致的算出體積電阻率，由于 表面接觸電阻是一不穩(wěn)定因素，通常會偏大。 f. 由于儲存或其它因素影響(包括”硫”)表面接觸電阻會增大到一個穩(wěn)定值. 導電襯墊的質(zhì)量控制3.4.2 表面表面“點點”電阻值電阻值 a. 通常規(guī)定為10mm間二點的電阻值 2 或 50mm 二點的電阻值6 b.對于導電