機械密封研磨及檢測方法

1、第7章 機械密封研磨與拋光201、密封摩擦副研磨與拋光的作用？我們在設備密封維修中經(jīng)常遇到密封的摩擦副變形，為了保證摩擦副的平面度，就需要進行研磨和拋光工作。研磨與拋光加工一般是用磨料、磨液及磨具對時密封的動靜環(huán)表面進行研磨與拋光后獲得預定的形狀和表面粗糙度。它是一種高精度的加工方法，也是作為高硬度材料的一種加工方法。機械密封摩擦副的表面的平面度要求高，粗糙度小，采用一般的加工方法很難達到，所以就需要用研磨和拋光的方法解決。研磨與拋光加工是將工件表面與磨具接觸，兩者之間加入研磨劑，在運動過程中，從工作表面去除極薄的面層，從而獲得高精度的表面。研磨拋光改善了密封環(huán)工作端面的組織，為密封提供一個耐

2、磨損的表面，其作用是： 使摩擦系數(shù)減小， 表面強度得到相應得提高 提高耐腐蝕性 表面美觀它能提高表面反光系數(shù)，便于用光學平晶檢測平面度。研磨拋光改善了密封環(huán)工作端面的組織，為密封提供一個耐磨損的表面，其作用是：使摩擦系數(shù)減小，表面強度得到相應得提高提高耐腐蝕性，表面美觀它能提高表面反光系數(shù)，便于用光學平晶檢測平面度。202、維修中常用磨料有哪些種？ 各種磨料具有不同的特性，研磨密封環(huán)常用磨料的有：氧化鋁系列 氧化鋁系列磨料有白色的結(jié)晶的純氧化鋁（AI203）俗稱百剛玉，（Cr203）稱為鉻剛玉，常用的是百剛玉，初研時采用百剛玉和碳化硼，粒度在W14-W40，半精研用W14W7,精研用W5-W1

3、 炭化物系 主要有純炭化硅（Sic）為綠色，當有微量元素時為黑色，還有炭化硼（BC）為黑色硬度超過炭化硅而低于金剛石。還有金剛石系。正確選擇磨料非常重要，根據(jù)修磨的工件的硬度來選擇磨料。磨料的硬度決定加工密封環(huán)的速度和表面粗糙度。常用的是，百剛玉和碳化硼。初研時采用粒度在W14-W40，半精研用W14W7,精研用W5-W1。203、常用的磨液和磨具有哪些？磨液 磨料需要用磨液來作載體，將磨料懸浮在其中，這需要按一定的比例配制成磨液即稱為研磨劑，研磨劑或拋光劑。它具有一定的潤滑、減少摩擦、沖洗、減少熱量的作用。一般常用的有：潔凈的水、輕質(zhì)煤油、菜子油及酒精，還要添加一定的添加劑，主要目的就是防止

4、研磨的表面產(chǎn)生劃痕。它的作用是： 增加潤滑，避免磨粒劃傷密封環(huán)表面。 冷卻密封環(huán)、避免熱變形、防防蝕。 加速研研削，使工件呈氧化作用。 有利于提高工件的效率和精度。 使磨料均勻地附在磨具表面。磨具這里只介紹手工研磨，手工研磨與拋光大都采用一級平板或0級平板，材質(zhì)為鑄鐵一般常用有：200mm×200mm允許偏差在±6 um300mm×300mm允許偏差在±7 um300mm×400mm允許偏差在±7 um400mm×400mm允許偏差在±7 um450mm×600mm允許偏差在±8 um204、研

5、磨的基本方法有幾種？常用的研磨方法。按原理分為干式與濕式研磨、圖71濕式研磨，工件完全被研磨劑所包覆，處于充分的濕潤狀態(tài)，對于干式研磨，工件與平板之間處于干燥的狀態(tài)，僅用極少的研磨劑研磨，一般先用濕式研磨達到所要求的平面后，再用干式研磨法拋光，以達到美觀光亮的表面。圖11濕式法與干式法濕式 a）為濕式 b）為干式9、實際研磨，圖71研磨方法對于從設備更換下來的密封，首先檢查確定是否可以修復。如果表面有裂紋堅決報廢，通常經(jīng)過檢查密封環(huán)表面的溝痕在0.30.5mm時，要經(jīng)過磨床和車床的修復后達到一定的精度（Ra1.6 um以上）方可進行研磨工作。石墨環(huán)的手工研磨拋光是在鑄鐵的平板上進行的。研磨前須

6、用溶劑將工件擦凈并將平板洗凈。研磨拋光加工須要在交潔凈的室內(nèi)進行，否則就不能保證得到高精度得加工端面。石墨環(huán)的研磨可分兩步進行，即濕式法和干式法。操作方法如下： 在平板上涂少許磨液，用手將石墨環(huán)的加工面壓向平板，這時可以在石磨環(huán)內(nèi)加入少許磨液（凈水、煤油、酒精等）和白剛玉然后在平板上連續(xù)做三角運動或往復運動等，其研磨運動遍及整個平板的表面直至達到所要求得平面度為止。切記，密封環(huán)在初研時采用粒度在W14-W40，半精研用W14W7,精研用W5-W1。 擦凈石墨環(huán)及平板，在平板上涂少許酒精重復上面研磨當石墨環(huán)的磨液處于半干狀態(tài)即可得到所需要得鏡面。取下石墨環(huán)后在用白棉紗進行摩擦其光亮還可以提高。石

7、墨環(huán)的研磨要點：研磨用力不能過大，用力均勻、防止偏磨，研磨時不可使磨料堆積，磨液不宜太多。第二步的干式研磨拋光的磨液應更少。用力要輕否則會出現(xiàn)痕跡。 硬環(huán)的手工研磨拋光，初研時采用的是炭化硼研磨膏將以煤油稀釋，涂在硬環(huán)表面，將硬環(huán)的加工面放在初研的平板上，這時可以在環(huán)內(nèi)加入少許輕質(zhì)煤油和炭化硼，研磨時摩擦副環(huán)按三角形或8字型運動規(guī)律來回運動，注意把研磨平臺的每個角落都磨到，連續(xù)研磨到看不到加工痕跡時，即可進入精研，精研在精研的平板時進行，精研時采用用W5-W1金剛石膏。然后在平板上連續(xù)做三角運動或往復等運動，如果研磨液揮發(fā)工件與平板潤滑不好在加研磨液研磨，運動遍及整個平板的表面直至達到所要求得

8、平面度為止。擦凈硬環(huán)環(huán)及平板涂少許輕質(zhì)煤油，（注意：不加金剛石膏）重復上面研磨當硬環(huán)處于干半的狀態(tài)即可得到所要求得平面度。取下硬環(huán)后在將平板擦干凈，這時不加任何磨液和磨料，開始干研，用力不要大，直至達到鏡面為止，在用白棉紗擦亮即可。硬環(huán)的加工要點：研磨用力不能過大，用力均勻、防止偏磨，研磨時不可使磨料堆積，磨液不宜太多。研磨速度不宜過快，第二步的干式研磨拋光的磨液應更少。用力要均勻否則會出現(xiàn)痕跡。（注：研磨平板一定干凈否則拋光效果不好）205、密封摩擦副技術要求有哪些？檢驗目的是通過各種方法和手段進行測量，從而把密封件的質(zhì)量數(shù)據(jù)化，為鉗工的維修進行全面的質(zhì)量管理，以及配件質(zhì)量驗收的評定地依據(jù)。

9、機械密封摩擦副在安裝前的精度檢測，這對提高機械密封的安裝精度和成功率十分重要。平面度的測量，機械密封端面的平面度不大于0.0009mm其表面必須光潔。隨著材料的不同，表面粗造度（Ra）的要求是：硬質(zhì)合金 0.01um 硬碳0.3um 碳化硅 0.05um氧化鋁 0.05um 特種銅0.2um之所以要求這樣高的平面度，是為了保證端面的泄漏量在允許范圍內(nèi)。此外，減少表面的粗造度可以使截面積增加，從而增加機械密封的承載能力和密封的性能。機械密封的平面度的檢測，通常是用光波的干涉效應來測量的?？捎觅|(zhì)量非常好的光干涉儀或光學平晶來進行測量。前者是非常接觸法，后者是接觸法。是我們練化企業(yè)常用的光學平晶檢測

10、法。206、什么是晶檢測平面的基本方法。 平晶 是利用派利克斯玻璃、熔凝水晶或折光系數(shù)為1.561的光學玻璃制造，使之成為具有平直工作端面的透明圓柱體。按直徑大小有60mm80 mm 100 mm 150 mm 200 mm 250mm六種。平晶由于制造較難，其尺寸都不太大。它的精度為1級和2級兩種；工作平面的平面性很高，其偏差不超過0.03um和0.1um通常用1級平晶來檢測密封環(huán)的平面度，平晶的直徑大于被測表面的密封外徑。若密封環(huán)的外徑超過250mm或是非金屬材料的密封環(huán)（反光度差）可用涂色發(fā)檢查，即在被測表面涂以紅丹，在零件表面對研，環(huán)的接觸痕跡必須連續(xù)，不能間斷，接觸連續(xù)面積大于總面積

11、的80為合格。 光源 來自太陽的白色光實際上是七種顏色組成，每一種代表一個不同波長的電磁波。當白光通過平晶射向被檢測的表面發(fā)生光干涉后，在被測表面不同位置上顯示出幾種顏色的干涉條紋，由于各色光線混雜，干涉條紋的亮度和清晰度大為減弱，所以圖象不夠清晰，使用單一光源，具有單一的波長，圖象明暗相間的亮帶和暗帶非常的清晰，可以看清較多的干涉帶，讀數(shù)比較準確，單色光需要單色光源，如，鈉光燈；也可通過自然光通過過濾色鏡得到。下面就是自制的平面檢測儀。圖72為平晶檢測儀。密封環(huán)平晶鈉光燈光源圖72檢查密封端面平度的平晶檢測儀檢驗密封平面時首先將被測平面緊貼于平晶，兩個表面都必須擦靜，使兩表面形成一層極薄的空

12、氣膜，單色光源通過空氣膜，就會產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋。如果用白光（自然光）作為光源，則顯示出幾種顏色的干涉條紋。檢測時，應用彩色中最清楚的條紋來讀數(shù)。白光可以隨時取得，不需要附屬裝置。207、干涉條紋的識別及讀數(shù)？ 圖73所示的干澀條紋為直帶，它是用光學平晶在鈉光燈下檢測到的。直帶圖像表明被測的平面度非常高，接近于理想平面，平面度偏差小于0.029um 圖73通過平晶檢測到的圖像 同心園干涉條紋。干涉條紋呈同心圓狀，這表明被測的表面有微小的曲率。圖74是用光學平晶在鈉光燈下檢測到的同心園干涉條紋。圖74是接近同心園的圖像 如75圖中所示，1、2、3、4、5是合格的干涉帶6、7、8、9、是不合格

13、的干涉帶圖75是各種干涉帶示意圖判斷被測表面不是中凹就是中凸，可用手指在平晶邊緣輕輕的壓，光干涉條紋向外周移為中凸，反之為中凹。前者稱為光圈高，后者成為光圈底。在實際測量時，只要是密封環(huán)上的干涉條紋非常有規(guī)律，沒有突變都可以使用。 端面不平 圖76在鈉光燈下用平晶檢測密封面，平面度誤差為 27um。密封面這種局部平面度誤差是由于研磨拋光不良所引起的。在這種情況下，密封的泄漏較嚴重。208、測量密封平面度的注意事項？測量時，平晶和工件需要在相同的溫度下才能得到相同的結(jié)果，使用鈉光燈時，通電23分鐘鈉光燈才能正常工作。平晶是精密量具，它的硬度低，使用中容易磨傷和劃傷，因此應在無塵的條件下使用。若附

14、著贓物，可用酒精，汽油清洗，用鹿皮和鏡頭紙擦拭。使用時不可用平晶檢查粗糙得表面，以免擦傷平晶。使用完畢后妥善保管。平晶檢測平面度，有時看不見干涉條紋，可能有下列幾種情況：1 測平面不光潔或平面度很差。2 被測平面不清潔或有毛刺。3 被測平面為非金屬材料，表面折光不好，或有毛刺未能很好的貼合等。209、摩擦副端面平面度檢測方法？平面度0.0009，普通量具無法檢測，通常利用光波的干涉效應來檢測。光波的干涉效應，根據(jù)波動學原理，兩波產(chǎn)生干涉的條件是：兩波在相遇點振向一致；兩波具有相同的頻率；兩波在相遇點有固定的周相差 。（兩個同樣的鈉光燈不行，只有用同一光源發(fā)出的光設法分成兩束，才滿足相干條件）滿

15、足相干條件的兩束光的疊加效果是：在波程差為波長整數(shù)倍的地方，光強度加強；在波程差為半個波長的奇數(shù)倍的地方，光強度減至零（變暗）。這就是光的干涉原理。 平面度檢測原理 設入射角i=0，e為氣膜厚度（即是被檢測面上點到平晶的距離），為光波波長，為光的波程差，那么=2e/2當=k時，被檢測面上點變暗；=(2k1)/2 ，被檢測面上點變亮 ；（其中k=0,1,2,3,4,，k為整數(shù)）由以上公式可以得出下面結(jié)論： （）相鄰兩條光帶所對應兩點的氣膜厚度差（高度差）為/2，（對于鈉光燈=0.589µm，/20.3µm）（）相鄰兩條光帶寬b=/2Sin，（為空氣膜傾斜角）（）當e=0時，=/2（半波損失），出現(xiàn)暗條紋； 合格光帶舉例 平面度檢測器平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系數(shù)為1.516的光學玻璃制造。表面平面度0.1µm(2級)，0.03µm (1級)。光源:鈉光燈(=0.589µm) 210、密封端面的粗糙度要求密封端面承載能力與表面粗糙度