机械密封材料
常用机械密封材料详解
100℃)
1.2
(纵向
100℃)
11.2
抗拉)
20.1
吸水率
O.77％
-80
～250
增加导热性
氧
化
铝
陶
瓷
含95％
氧化铝
(95瓷)
3.3
78～82
16.75
5.8～8
220～
360
2.3
线胀系数小，有良好的导热性，硬度高、耐磨性好，耐腐蚀性强，但不耐氢氟酸、磷酸、浓碱的腐蚀，能耐一定的温度急变，制造工艺简单、价格低，但脆性大，加工困难
含99％
氧化铝
(99瓷)
3.9
85～90
16.75
5.3
1200～1500
340～540
3.5
O
1300～
1700
反应烧结
碳化硅
3.O5
91～92
100～
125
4.3～5
350～
370
3.6～
3.8
0.3
2400
硬度高、热胀系数小、热
性好、耐腐蚀性好，但耐氢氟酸、发烟硫酸、强碱的腐蚀，有自润滑性，摩擦系数小(F=0.1)，耐热性好，抗热震性与碳化钨相当，优于氧化铝陶瓷
密度
/(g/
cm3)
硬度
HRA
热导率/(m·
K)]
热胀
系数
/0-6
℃-l
抗压
强度
/MPa
抗弯
强度
/MPa
弹性模
量/l0 5MPa
气孔率/％
使用
温度
/℃
特 性
石
墨
浸渍材ຫໍສະໝຸດ 料浸渍酚醛1.75～1.9
机械密封的基本零件与材料
（1）足够的强度和刚度 保证在工作条件（如压力，温度，滑动速度等）下不损
坏，变形小，工作条件波动时影响小。 （2）端面有足够的硬度、耐腐蚀性能确保使用寿命。
29
（3）耐热冲击力 高的导热系数，低的线膨胀系数。
（4）较小的摩擦系数，良好的自润滑性，材料与介质有 2024/6/27 很好的浸润性短时间干摩擦，不损伤端面。
3
（十一）补偿机构形式 （十二）双端面机械密封 （十三）串联式机械密封 （十四）波纹管机械密封 2024/6/2（7 十五）集装式机械密封
4
二、机械密封的基本零件
（一）对摩擦副密封环的要求 （二）摩擦副匹配要考虑的因素 （三）密封端面宽度 （四）密封环的主要技术要求
2024/6/27
（五）摩擦副端面平面度检测 （六）密封端面的粗糙度要求 （七）动环（旋转环） （八）静环（不旋转） （九）密封环的种类 （十）整体式密封环
（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止） 泄漏点4 ─压盖与腔体间的密封圈，依靠密封圈的过盈量实现
密封；（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静 止）
13
2、 传动关系 轴或轴套───紧固螺钉5──弹簧座4──弹簧3─补偿环1 压盖──防转销8─非补偿环6 3、 原理
通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹
种结构）
2024/6/27
（2）外流式：泄漏方向朝向离心力方向。（泄漏量大， 只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中用）
21
（九）多弹簧和单弹簧机械密封 （1）多弹簧：（又叫小弹簧，轴向尺寸小，轴向弹力均
匀）宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。 2024（/6/227）单弹簧：（又叫大弹簧，轴向尺寸大，轴向弹力不
机械密封材料介绍
机械密封材料介绍机械密封由若干零件组成，各零件材料根据其所起的作用、结构特征和使用条件来进行选择或研制与开发。
机械密封材料包括摩擦副材料、辅助密封材料、加载弹性元件材料和其它结构件材料。
正确合理地选择各种材料，特别是端面摩擦副材料，对保证机械密封工作的稳定性，延长其使用寿命、降低成本等有着重要意义。
材料的选择往往成为一个十分关键的问题，甚至决定密封的成败。
（1）机械密封端面（摩擦副）材料（2）机械密封的辅助密封材料（3）机械密封其它结构材料（1）机械密封端面（摩擦副）材料①摩擦副材料的主要性能：物理力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能。
1.1物理力学性能：强度、刚度、导热系数、热膨胀系数、耐腐蚀性能、摩擦学性能。
1.2耐腐蚀性能：摩擦副暴露于被密封流体，要使机械密封能正常发挥作用，其腐蚀性能必须加以考虑。
首先应考虑最耐蚀的材料。
机械密封端面材料中，从耐蚀性的角度考虑，优秀的材料有石墨材料、工程陶瓷材料、填充玻璃纤维聚四氟乙烯材料等。
值得注意的是许多耐腐蚀性能优良的金属材料，如哈氏合金B、哈氏合金C等用作摩擦副并不适宜，因为它们并没有伴随有良好的摩擦学性能。
1.3摩擦学性能：摩擦、磨损和润滑等是评价机械密封端面摩擦副材料的摩擦学性能的重要参数。
摩擦系数f，磨损速率可以反映端面的润滑状态。
润滑状态良好，则摩擦系数小、磨损速率低；摩擦系数大、磨损速率高。
密封寿命短，且端面发热严重、液膜汽化，严重时会导致端面热裂，造成密封迅速失效。
低摩擦系数的获得，依靠材料本身的自润滑能力和外界能提供的润滑条件。
②常用的端面摩擦副材料石墨、硬质合金、工程陶瓷、填充聚四氟乙烯、端面摩擦副材料1、石墨材料自然界中碳元素构成的三种物质形态：金刚石（结晶形炭）、石墨（结晶形炭）、煤炭（不具有晶体特征的无定形炭）石墨是机械密封中用量最大、应用范围最广的摩擦副组对材料。
它具有许多优良的性能，如良好的自润滑性和低的摩擦系数、优良的耐腐蚀性能，导热性好、线膨胀系数低、组对性能好，且易于加工、成本低。
常用的机械密封材料和密封材料的性能要求
常用的机械密封材料和密封材料的性能要求机械密封材料是用于工业设备的密封部件，用于防止液体或气体泄漏。
它们通常由柔性材料制成，具有良好的弹性和耐化学性能。
以下是几种常用的机械密封材料以及它们的性能要求：1.橡胶密封材料：橡胶密封材料是由橡胶混合物制成，具有良好的弹性和耐化学性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐腐蚀、耐温性能、抗压缩变形、抗老化和低温柔韧性。
2.聚丙烯密封材料：聚丙烯密封材料是由聚丙烯制成，具有良好的耐腐蚀性能和耐酸碱性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐温性能、抗压缩变形和低温柔韧性。
3.聚四氟乙烯密封材料：聚四氟乙烯密封材料是由聚四氟乙烯制成，具有极佳的耐腐蚀性能和耐高温性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐温性能、抗压缩变形和低温柔韧性。
4.金属密封材料：金属密封材料通常由不锈钢、铜合金等金属制成，具有良好的耐腐蚀性能和高温性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐高温性能、耐压缩变形、耐腐蚀性能、高气密性和高强度。
5.石墨密封材料：石墨密封材料是由纯石墨制成，具有极好的耐高温性能和耐腐蚀性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐高温性能、耐压缩变形、耐腐蚀性能、高气密性和高强度。
在选择密封材料时，还需考虑物料的性质、工作条件和密封要求。
例如，对于化工设备，需要选择耐腐蚀性能好的密封材料；对于高温设备，需要选择耐高温性能好的密封材料；对于高压设备，需要选择耐压缩变形的密封材料。
总之，不同的机械密封材料具有不同的性能要求，根据具体的使用条件和要求进行选择和应用，以保证密封效果和设备的正常运行。
机械密封的工作原理
机械密封的工作原理机械密封是一种常见的密封方式，广泛应用于各种机械设备中。
它的主要作用是防止机器内部的液体或气体泄漏，保证机器的正常运转。
本文将介绍机械密封的工作原理及其在实际应用中的优缺点。
一、机械密封的工作原理机械密封是一种利用机械方式实现密封的方法。
它由两个相对运动的密封面组成，其中一个密封面固定在机器的静止部分，另一个密封面则固定在机器的旋转部分。
当机器开始运转时，旋转部分的密封面与静止部分的密封面开始接触，形成一定的接触压力，从而防止液体或气体泄漏。
机械密封的密封面通常由两种材料制成：一种是硬质材料，如陶瓷、碳化硅等；另一种是软质材料，如橡胶、聚四氟乙烯等。
硬质材料的密封面具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，但密封性能较差；软质材料的密封面则具有较好的密封性能，但耐磨性和耐腐蚀性较差。
因此，在实际应用中，通常采用硬质材料和软质材料相结合的方式制造密封面，以兼顾密封性能和耐久性。
机械密封的工作原理可以归纳为以下几个步骤：1.接触：当机器开始运转时，旋转部分的密封面与静止部分的密封面开始接触，形成一定的接触压力。
2.润滑：为了减小接触面之间的摩擦，通常需要在密封面之间加入润滑剂，如油脂、水、液体等。
3.密封：接触面之间的润滑剂可以在一定程度上填补密封面之间的微小间隙，从而形成有效的密封。
4.散热：密封面之间的接触会产生一定的热量，需要通过散热方式将其散发出去，以免密封面过热而导致损坏。
二、机械密封的优缺点机械密封具有以下优点：1.密封性能好：机械密封的密封性能比较稳定，可以在较大的压力范围内实现有效的密封。
2.适用范围广：机械密封适用于各种不同的液体和气体，可以应用于各种机械设备中。
3.寿命长：机械密封可以经受较长时间的使用，具有较长的寿命。
4.操作简单：机械密封的安装和维护比较简单，不需要过多的专业知识和技能。
但机械密封也存在一些缺点：1.容易磨损：机械密封的密封面容易受到磨损，需要定期更换。
2.需要润滑：机械密封需要加入润滑剂才能发挥较好的密封效果，而润滑剂的使用也会带来一定的成本。
机械密封工作原理
机械密封工作原理1、密封常识：机械密封的工作原理机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。
2、机械密封常用材料的选用净水;常温;(动)9CR18，1CR13堆焊钴铬钨，铸铁;(静)浸树脂石墨，青铜，酚醛塑料。
河水(含泥沙);常温;(动)碳化钨，(静)碳化钨海水;常温;(动)碳化钨，1CR13堆焊钴铬钨，铸铁;(静)浸树脂石墨，碳化钨，金属陶瓷;过热水100度;(动)碳化钨，1CR13堆焊钴铬钨，铸铁;(静)浸树脂石墨，碳化钨，金属陶瓷; 汽油，润滑油，液态烃;常温;(动)碳化钨，1CR13堆焊钴铬钨，铸铁;(静)浸树脂或锡锑合金石墨，酚醛塑料。
汽油，润滑油，液态烃;100度;(动)碳化钨，1CR13堆焊钴铬钨;(静)浸青铜或树脂石墨。
汽油，润滑油，液态烃;含颗粒;(动)碳化钨;(静)碳化钨。
3、密封材料的种类及用途密封材料应知足密封功能的要求。
因为被密封的介质不同，以及设备的工作前提不同，要求密封材料的具有不同的适应性。
对密封材料的要求一般是：1)材料致密性好，不易泄露介质;机械密封结构2)有适当的机械强度和硬度;3)压缩性和回弹性好，永久变形小;4)高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂;5)抗侵蚀机能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上;6)摩擦系数小，耐磨性好;7)具有与密封面结合的柔软性;8)耐老化性好，经久耐用;9)加工制造利便，价格便宜，取材轻易。
橡胶是最常用的密封材料。
除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。
4、机械密封安装、使用技术要领1)、设备转轴的径向跳动应≤0.04毫米，轴向窜动量不答应大于0.1毫米;2)、设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位;3)、在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封失效;机械密封泄漏点4)、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利安装;5)、安装静环压盖时，拧紧螺丝必需受力平均，保证静环端面与轴心线的垂直要求;6)、安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性;7)、安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉;8)、设备在运转前必需布满介质，以防止干摩擦而使密封失效;9)、对易结晶、颗粒介质，对介质温度》80OC时，应采取相应的冲刷、过滤、冷却措施，各种辅助装置请参照机械密封有关尺度。
机械密封生产工艺技术大全
机械密封生产工艺技术大全机械密封是一种用于防止液体或气体泄漏的设备。
它主要由密封面、密封环、弹簧和密封结构组成。
机械密封的生产工艺技术是保证机械密封质量的重要环节。
下面将介绍机械密封的生产工艺技术的全过程。
1. 材料选择：机械密封的主要密封面材料有碳化硅、碳化钨、陶瓷等。
材料的选择应根据密封介质的性质、温度和压力等条件来确定，以保证机械密封的耐磨、耐腐蚀和耐高温性能。
2. 密封面的加工：密封面一般需要经过粗磨、细磨和抛光等工艺，以确保密封面的光洁度和平整度。
在加工过程中，还需要控制加工参数，如切削速度、进给量和刀具选择等，以保证加工精度。
3. 密封环的制造：密封环通常采用金属或非金属材料制成。
金属密封环需要通过冷冲压或热冲压工艺进行成型，在此过程中，需要控制温度和时间等参数，以保证密封环的尺寸精度和成形质量。
非金属密封环可以通过注塑或挤压等工艺制造，同样需要控制工艺参数，以确保密封环的密封性能。
4. 弹簧的加工：弹簧是机械密封的一个重要组成部分，它通常采用弹簧钢制成。
在加工过程中，需要通过热处理和弯曲等工艺对弹簧进行加工，以保证弹簧的力学性能和工作性能。
5. 密封结构的装配：密封结构的装配是机械密封生产的最后一道工序。
在装配过程中，需要采用专用的夹具和工具对密封面、密封环和弹簧等部件进行装配，并根据需要进行调节和调试。
在装配过程中，需要保证装配尺寸的精度和装配质量的稳定。
以上是机械密封生产工艺技术的全过程。
在实际生产中，还需要严格控制生产过程中的各项参数和质量标准，以确保机械密封的质量。
同时，还需要注重工艺改进和技术创新，以提高机械密封的性能和可靠性，满足不同领域的密封需求。
机械密封的材料
• 端面材料： 浸呋喃树脂石墨、浸锑石墨、碳化硅、镍 基硬质合金、钴基硬质合金
• 辅助密封材料： 聚四氟乙烯、柔性石墨、铝、铜
• 结构件及波纹管材料： 1Cr18Ni9Ti、2Cr13、 0Cr17Ni12Mo2(316) 、 4J42、4J43、 00Cr17Ni14Mo2(316L)、 Hastalloy C、 Inconel718(GH4169)
18.08.2020
.
1
机械密封的材料——端面
• S浸呋喃树脂石墨 ：耐酸碱温 、适用温度小于 160℃
• C浸铜石墨 :耐高温、适用温度小于400℃
• T浸锑石墨 ：耐高温、适用温度小于450℃
• G反应烧结碳化硅：耐高温、腐蚀、适用温度小 于1000℃
• O常压烧结碳化硅 ：耐高温、腐蚀、适用温度 小于1000℃
18.08.2020
.
4
克隆机封常用材质代号
• 环片、环座材质组合 • 160 ℃ ：W8、U8、O8、S8 、W3、U3、O3、
S3 、S2 • 200 ℃ ：W2、U2、O2、 T2 • 400 ℃ ：W4、U4、O4、T4 • 波纹管组件材质 • 260 ℃：6、1 • 370 ℃：5、9
18.08.2020
• U镍基硬质合金 ：耐高温、耐酸、适用温度小 于400℃
• W钴基硬质合金 ：耐高温、耐碱、适用温度小
18.08.2于020 400℃
.
2
机械密封的材料——弹性元件
• 8-1Cr18Ni9Ti——中等腐蚀、适用温度小 于260℃
• 6- 00Cr17Ni14Mo2(316L)——中等腐蚀、 适用温度小于260℃
.
5
常用国产橡胶圈材质
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1.机械密封材料
1.1摩擦副组对材料
摩擦副组对选材原则：
1、耐磨性强作为摩擦副的最重要指标之一就是使用寿命，磨耗少寿命即长。
2、耐腐蚀性好不应产生有碍于端面滑动特性的反应生成物。
腐蚀磨损的结果会降低寿命；
腐蚀会增大断面间的间隙，使介质泄漏量增大。
3、机械强度高为避免产生强度破坏和端面变形，必须选择具有一定机械强度的材料。
4、良好的耐热性和热传导性能摩擦热会给摩擦副的磨损带来不利影响。
为防止摩擦副的
热应力大于材料的许用应力，有利于端面间液膜的维持，端面材料必须具有良好的耐热性和导热性。
5、摩擦系数小且有一定的自润滑性摩擦系数直接影响到摩擦热的大小。
在许多情况下摩
擦端面不是处于充分的润滑状态，因此摩擦副组对材料的选择必须考虑到这两个因素。
6、气密性好密封材料组织紧密、无间隙、不渗漏是密封性能良好的先决条件。
7、易成型和加工这有利于降低成本，保证加工精度。
1.1.1硬质合金
硬质合金具有很多优异性能，如高硬度、耐磨损、耐高温、线膨胀系数小、摩擦系数低、组对性能能好等综合优点，是机械密封不可缺少的摩擦副材料。
①钴基硬质合金——以碳化钨为主体，钴为粘结相所组成的合金。
●优：耐磨性强、热导率高。
●缺：耐腐蚀性差。
②镍铬基硬质合金——WC+Ni-Cr合金具有很好的抗腐蚀性能，其强度和硬度可与Wc+Co相媲美，并具有无磁性的独特性能。
实践证明：当WC/Cr+Ni为0.015%~0.15%（wt）时，合金能抗酸碱的腐蚀。
③钢结硬质合金——以碳化钛为硬质相，合金钢为粘结相的耐腐蚀硬质合金。
●优：烧结成型后可以进行机械加工，然后再进行热处理。
这对制作形状复杂的整体
密封环使有利的。
再硝酸、硫酸、氨水等介质中使用，有良好的耐腐蚀性能。
●缺：不耐强碱、盐酸和三氯化铁的热溶液腐蚀。
因为硬度较低，所以耐磨性不够理
想，特别是在含有结晶颗粒的介质中使用时磨耗大，在许多场合已被陶瓷材料所取代。
④RC硬质合金——以不锈钢作基环，以铜作为粘结相，利用渗透法将低共熔的铸造硬质合金粉末制成耐磨面层，面层与基体之间也由铜结合。
●优：显微硬度高，可润性强，具有良好的减摩性能，耐磨损。
在含颗粒的介质中，
耐磨性能由于其它硬质金属。
●缺：耐腐性能受粘结相铜的制约，因而应用受到一定的限制。
●主要应用：RC合金使专门为潜水电泵用机械密封而开发的摩擦副材料，在井液中
抗泥沙、悬浮盐液的磨损和腐蚀。
具有良好的塑性，有利于缓和热应力；若将RC合金环加热到500℃放入冷水中（反复10次），不会出现环裂纹和脱层，现已推广用到热油泵机械密封的摩擦副。
⑤碳化铬硬质合金——以Cr3O2为硬质相，Ni为粘结相的耐热、耐腐蚀合金。
特点如下：
●导热性能好，有利于释放热摩擦，抗热裂。
●在高温下具有优异的抗氧化性能，在一千度空气条件下，加热二小时无任何变化。
●耐腐蚀性能优异。
●良好的热稳定性，在五百度温度下将烧焊环保温十分钟，然后经油冷却，反复10
次以上，不出现炸裂现象。
●相对密度小。
将它和不锈钢环用真空烧结在一起作为密封环，从而解决了向前结构
在高温工况下的脱环问题。
用作金属波纹管端面滑动材料，可以减轻波纹管自重，以防止因头部下垂而引起附加载荷，有利于动平衡。
⑥堆焊硬质合金——分钴基和铬基两种，用作机械密封摩擦副环以前者居多。
●优：多用以作机械密封环的耐磨表面。
在PV值不高的釜用机械密封中，占有重要
地位。
特别适用于大轴径，品种多，数量少的密封件。
●缺：硬度不高且不均匀，所以耐磨性较差，因为泵用机械密封很少采用。
1.1.2工程陶瓷
工程陶瓷具有极好的化学稳定性，硬度高，耐磨损，使耐腐蚀机械密封理想的摩擦副组对材料。
但其共有的缺点是抗冲击韧性低，脆性大。
①氧化铝陶瓷——氧化铝的强度收起密度、微观结构的影响。
耐热冲击性能差，耐腐蚀性能强。
②氧化铝金属陶瓷——是在氧化铝中添加了少量的金属元素而构成。
陶瓷中加入金属可改善其热导率，降低脆性，但耐腐蚀性有所下降。
目前主要用于批量较大的汽车冷却水泵以及清水泵的机械密封上。
③氮化硅陶瓷——耐腐蚀用机械密封材料，因制备工艺不同分类不同。
各种氮化硅的物理力学性能见P129。
A．反应烧结氮化硅
主要特点是：素坯可以机械加工，能制成形状复杂的制品；经二次氮化后的尺寸变化小，抗冲击性优良，耐腐蚀。
由于它的坯体内留有10%~15%的气孔，其中大部分为密封气孔，因此它的强度和硬度使氮化硅制品中最低的。
较厚的制品不易烧结，有时会出现“流硅”现象。
它仅适合于pv值不高的场合。
B．热压氮化硅
是氮化硅中性能最佳的材料。
它的硬度高，致密性好，接近理论密度，抗弯强度可达800~1000Mpa；耐磨性和耐腐蚀性优良。
其缺点是成本高和难以成形状复杂的密封环。
C．无压烧结氮化硅
使以人工合成的氮化硅粉为原料，加入镁铝尖晶石（MgOAl2O3）和稀土氧化物（CeO）等添加剂，在常压下高温促进烧结。
它的性能接近热压氮化硅，抗弯强度可达600~800Mpa，硬度HRA90~92。
其缺点是成本高，素坯烧结时收缩率偏大，收缩率为15%~20%，容易引起烧结变形。
D．重烧结氮化硅
在硅粉中添加氧化铝等添加剂制成素坯后，先。