密封件對(duì)于各種(zhǒng)設備、裝配件與組件的功能(néng)與使用壽命而言起(qǐ)著(zhe)決定性的影響。遺憾的是,往往是在失靈之後(hòu)它們才會(huì)引起(qǐ)人們的關注。其中,O型環也許是最常用的密封件。此外,還(hái)有其它類型的靜态密封件、采用粘合技術的液體墊圈以及密封接合開(kāi)口的技術,這(zhè)些均能(néng)夠可靠地進(jìn)行密封。
在工業生産中,經(jīng)常需要密封多個組件之間的接合縫隙,從而防止空氣、灰塵、水和腐蝕性化學(xué)物品的滲入。密封性能(néng)對(duì)于電子工業、汽車工業、機械工程與工藝工程而言至關重要。它們在各行各業均有典型的應用。例如電子元件的外殼、磁鐵、當然還(hái)有流體控制系統。
在某種(zhǒng)程度上,組件可以用純結構的方式進(jìn)行密封,而不用任何附加的密封技術。不過(guò),随著(zhe)要求不斷提高,可能(néng)必須使用單獨的密封件。
在工程領域,設計組件的幾何形狀時(shí)就(jiù)要考慮這(zhè)一點,确保可以將(jiāng)靜态密封件插入接合縫隙。根據熱力學(xué)、化學(xué)和機械方面(miàn)的不同要求,工業密封件通常由橡膠、矽樹脂、熱塑性彈性體或聚四氟乙烯構成(chéng)。
用橡膠密封
橡膠是最常用的密封件材料。以橡膠爲基材的産品密封性能(néng)非常好(hǎo),在 100 °C / 24小時(shí)的标準條件下,氯丁橡膠的壓縮永久變形通常爲 20 - 30 % 。此外,此類橡膠牢固、耐熱、耐化學(xué)腐蝕、能(néng)承受機械應力,且材料成(chéng)本低。但它們也有劣勢,尤其是在將(jiāng)它們整合進(jìn)生産過(guò)程中時(shí)。
如果密封形狀是圓形的,那麼(me)這(zhè)一劣勢不算明顯,況且O型密封環還(hái)是最爲經(jīng)濟實惠的解決方案。然而,如果使用密封繩或者密封膠帶(例如用于密封各種(zhǒng)外殼),那麼(me)高效率的生産過(guò)程會(huì)變得更爲複雜。在這(zhè)種(zhǒng)情況下,需要額外地用手工方式接合繩帶的兩(liǎng)端,這(zhè)代表著(zhe)又多了一項耗時(shí)耗力的工序。
沖壓或硫化的方式能(néng)夠制造更複雜的橡膠形狀。這(zhè)樣做可以簡化生産過(guò)程,但隻有在産量高的情況下才能(néng)顯現效率,因爲每種(zhǒng)形狀都(dōu)必須進(jìn)行昂貴的開(kāi)模。
用熱塑性彈性體密封
由熱塑彈性體 (TPE) 制成(chéng)的密封件是另一種(zhǒng)選擇。可以用注塑成(chéng)型的方式將(jiāng)他們直接粘附在組件上。它們堅固、耐磨、能(néng)夠牢固地粘附在工程塑料上(例如 PA、PC 或 PBT),達到防滲漏的密封效果。在室溫環境下,TPE的性能(néng)與傳統的人造橡膠類似。不過(guò),熱塑性組件使用溫度限制在 80 到 100℃ 之間,更高的溫度會(huì)使壓縮永久變形随之增加。用途廣泛的 TPU 的壓縮永久變形大約爲 80 % (100 ℃ / 24小時(shí)),其它類型的 TPE 可能(néng)達到 50 % 左右。
注塑工藝比硫化工藝簡單,然而不容忽視的是,雖然TPU的加工方式較爲溫和,但每一種(zhǒng)形狀都(dōu)需要單獨的模具。此外,爲了避免在額外的加工步驟中反複地插入組件,需要一台多組件注塑成(chéng)型加工機。
液态墊圈
使用液态墊圈,則不需要如此投入成(chéng)本。這(zhè)些墊圈流動性低,是高粘度的粘合劑産品,可以根據需要的高度和形狀進(jìn)行點膠,然後(hòu)讓它們在應用的位置完成(chéng)固化。由于靈活度高,它們适用于複雜的組件幾何形狀,甚至是三維形狀。液體密封件與固體密封件相比的另一項優勢是,他們絕大部分可以停留在粗糙的坡度上,因此能(néng)夠更好(hǎo)地密封有起(qǐ)伏的表面(miàn),給生産商留出了更大的容許度。
與複合橡膠或 TPU 密封件相比,它們所需的加工步驟更少,減少了機器的設置時(shí)間,廢品率比模切更少。一套系統足以生産各種(zhǒng)組件,用戶可以輕易實現生産過(guò)程自動化。粘合劑内可以添加熒光劑,在質量控制過(guò)程中可以用光學(xué)設備探測出膠滴是否有缺陷。并且不需像固态密封件那樣,需要保持一定庫存,因此也節省了開(kāi)支。
粘合劑作爲液态密封圈,尤其适合複雜的幾何形狀
到目前爲止,液态墊圈經(jīng)常以矽樹脂或聚氨酯爲基材。然而,這(zhè)些雙組分系統固化速度慢,因此更适合大型組件或小規模生産。如果是大規模生産,液态墊圈相較于TPU或橡膠密封件,雖然更爲便捷靈活,卻在加工速度方面(miàn)處于劣勢。 不過(guò)目前,适合于大規模生産的、單組分的光固化丙烯酸粘合劑也早已面(miàn)市。通過(guò)高光強的紫外線确保粘合劑在幾秒之内達到其最終強度,縮短了周期時(shí)間,點膠之後(hòu)即可直接加工組件——這(zhè)些都(dōu)是高産量的必需條件。
這(zhè)種(zhǒng)材料能(néng)夠很好(hǎo)地恢複形狀,因此在接合之後(hòu)能(néng)夠達到可靠的密封效果:壓縮永久變形最多爲10 % (85 °C, 24 小時(shí)) ,在壓力消除之後(hòu)可以恢複到原來的形狀。它有多種(zhǒng)表幹的版本,可以重複地拆卸。不僅如此,這(zhè)些基于丙烯酸的密封件就(jiù)地成(chéng)型,防水性能(néng)很高,可達到 IP67 的要求。它們不含水性油漆幹擾物和溶劑,使用溫度範圍在 - 40 到 120 °C 之間。
二合一:密封與粘合一步到位
如果密封件明确不可拆卸,那麼(me)密封粘合就(jiù)是最理想的加工方案。這(zhè)種(zhǒng)方式可以做成(chéng)任何形狀,并使用熒光劑來進(jìn)行質控。此外,粘合劑不僅把各個組件密封住,還(hái)把它們永久地連接在一起(qǐ)。如此一來,對(duì)空間的要求也降低了。由于不再需要用螺絲固定,這(zhè)種(zhǒng)工藝非常适用于微/小型化元件,且精簡了生産步驟。
光固化丙烯酸與環氧樹脂尤其适合高産量應用。可根據熱力與化學(xué)性能(néng)方面(miàn)的要求選擇合适的産品。環氧樹脂的溫度穩定性略高,而丙烯酸的柔韌性更好(hǎo),固化速度更快。
另外,這(zhè)兩(liǎng)個系列均有可雙固化的産品。無論是在烘箱裡(lǐ)固化,還(hái)是室溫固化,這(zhè)兩(liǎng)類粘合劑甚至在陰影區域都(dōu)能(néng)實現完全固化。
結論
密封件可不僅僅是橡膠環這(zhè)麼(me)簡單。與任何材料一樣,它們的多樣性與日俱增。光固化液體墊圈與密封粘合這(zhè)兩(liǎng)項粘合技術令生産商能(néng)夠優化産品結構,兼顧生産過(guò)程的效率與靈活度。