非圆设备舱段密封工艺研究

王赫 回志姗 关明月

摘 要：随着研制产品不断深入，部分设备已由陆地转向水下，产品结构也越趋复杂，在完成功能的同时，其工作环境的要求也随之增加，水下工作的设备要求其控制机构具有防水功能且能承受一定压力，这对设备舱体的密封也增加一定难度，对此通过几种密封形式、密封结构的对比研究，得出较为合理可行的结构，为后续产品密封奠定技术基础。

关键词：非圆舱段；密封试验；密封胶圈；辅助材料

1 关键技术和难点

作为研制产品，为保证在水下密封，因此需要解决的关键技术有：对非圆舱段密封方式进行摸索，寻找更好的密封方法；密封所用辅材上进行研究；安装后螺钉拧紧力矩不明确，需要进一步验证，如何保证各螺栓的力均匀施加，保证胶圈变形量一致为控制难点；对于舱段密封电连接器而言，过线孔的密封同样为重要环节，因此摸索并确定非圆舱段的密封特性及影响因素为本次研究难点。

2 研究技术方案和措施

针对密封方式进行分类试验：对舱段采用端面密封和径向密封两种结构，通过试验验证方法的有效性；同时对密封面的密封辅助材料进行研究；使用石墨板配合3M胶；使用胶圈配合特221润滑脂；使用胶圈配合704硅橡胶3种方法，寻找更合理的组合方式；对螺栓安装时的力矩进行摸索分析：逐一将各个螺栓限定到指定力值；先将螺栓对称手劲拧紧，再对螺栓对称限力，摸索两种方式对密封的影响；作为电器过线孔，中间为穿线灌胶孔，在密封时选用灌线胶密封出线口，另外在选用M3胶做对比试验，比较两种效果。

3 研究过程、主要工艺试验及取得的效果

3.1 密封方式攻关

（1）插接密封舱段验证

对正在装配的电机控制舱的密封方式进行研究，首先采用插接的方式进行密封，将密封胶圈安装到舱盖密封槽内，将盖与舱体扣合，使用螺栓将其固定后，根据设备深度将舱体耐压指标定位成2MPa，根据这一指标，对舱体进行气密性和耐压性检查，发现当压力达到0.3MPa时，产品状态完好，逐步升压，当达到0.5MPa时，产品密封接口出现气泡，气密试验不合格，为排除胶圈因素导不致密封的情况，采取分解检查更换胶圈的方法，试验结果还是同样在到0.5MPa时，密封接口出现气泡，气密试验不合格。

（2）端面密封舱段验证

为完成对比试验，设计另一种端面密封结构，将密封胶圈安装到舱体密封槽内，将盖与舱体扣合，使用螺栓将其固定后，同样对舱体进行2MPa耐压气密试验，发现当压力达到2MPa时，产品状态完好，没有发生漏气现象，当达到2.5MPa时，舱体密封仍完好，为验证试验产品密封型，继续对舱体增加压力，当达到3.7MPa时，接口出现轻微渗漏。压力值已经远远超过技术要求值，该种密封方式有效可靠。

3.2 辅材选用

首先，采用石墨板配合密封胶的密封方式，操作方法为在舱体上均匀涂抹一层3M密封胶胶液，将石墨板摆放在上面，按平；再使用3M密封胶均匀涂抹在石墨板上面，将舱盖与舱体合上、对齐，使用螺栓依次紧固。待24小时后，对舱体进行气密性检查，要求2MPa压力下舱体无泄漏。试验证明，当压力升到0.2MPa时，舱体已经产生较大的气泡，沿密封面依次排开，密封效果不好。

其次，采用胶圈配合润滑脂方式，对上述舱体进行改制，在舱体端面上加工密封槽，使用胶圈配合特221润滑脂进行密封试验。装配时先将润滑脂均匀涂抹在胶圈上，在将胶圈放入密封槽内擀平，安装舱盖，使用螺钉拧紧。在进行压力试验时，产品压力达到3MPa时舱体仍无泄漏现象，继续升压，当到4.2MPa时，舱体出现微渗漏，由于已超过设计值，密封方式有效，试验结束。

最后，采用胶圈配合密封胶的方式，同样将舱体与胶圈安装好，在胶圈外涂一层704硅橡胶，使用螺钉紧固，待胶液固化24小时后，将舱体放入水槽中，通入压力，当压力达到3MPa时舱体仍无泄漏现象，继续升压，当到4.5MPa时无泄漏现象，为防止压力过大舱体变形，停止增压，试验合格。

3.3 力矩摸索

以上在艙段密封时均涉及螺钉紧固，因此该项验证与上面试验同步进行。选用M4×20的螺钉，在端面密封的基础上，对螺钉安装顺序及施加力矩进行摸索，根据查阅资料初步定力矩为6N·m，采用一点逐一安装和舱体对角逐一安装两种方法进行验证，结果显示，对角紧固要比逐一紧固的方式更可靠，力矩最小为3.5N·m，为保险起见，力矩定为5N·m。

3.4 电连接件的密封性

由于舱段所用导线必须穿过舱体到达执行机构，因此，验证过线堵头的密封性时十分必要的。通过选用胶黏剂、硅酮免垫密封胶和704硅橡胶3种胶液对比堵头的密封性，并按照使用说明进行固化进行对比试验。其中胶黏剂要求室温固化48小时，高温60℃固化4小时；硅酮免垫密封胶固化12小时；704硅橡胶室温固化24小时，固化深度3mm。固化后对过线堵头进行2MPa的密封检查，结果发现3种胶的均不能满足设计要求的密封压力，通过调研选用一种牌号为UR5562的灌线胶，该胶固化24小时，同样按照2MPa压力下的密封检查，结果没出现泄漏现象，满足设计要求。

4 技术指标完成情况

通过径向密封和端盖密封两种在非圆舱段上的应用，密封辅材的选取及配合，紧固螺钉力矩的摸索与施加方式，以及舱段过线孔的密封胶选择四大方面进行研究，验证非圆舱段的密封性能，查找密封的影响因素，通过摸索、试验验证最终确定端面密封为较为可靠的密封结构，使用胶圈配合密封胶进行密封，M4的螺钉拧紧力矩为5N·m，过线孔使用灌线胶进行，初步制定了非圆舱段的密封形式，为设备的密封性和功能实现提供了保障。

5 结论

非圆舱段密封工艺研究历时半年，通过对产品舱段零件的设计，加工，验证，再加工，再验证等途径，先后摸索了密封结构方式的优缺点、密封辅材的使用、紧固螺钉的力矩值以及灌线胶特性等等，最终完成了产品的密封，试验方法合理，验证结果有效，达到研究的要求。并为后续研制产品的工艺研究提供了思路。

参考文献

[1]朱凤伟.舱段对接密封电连接器的密封设计[J].机电元件，2003，23（3）：27-30.

（作者单位：沈阳航天新光集团有限公司）