密封墊
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-19
密封墊的視頻教程
建模+后處理：ABAQUS基于CEL算法的水壓沖破盾構防水密封墊模型
參考《考慮水壓作用過程的盾構隧道接縫防水機制研究》文章，使用Abaqus中的CEL（歐拉-拉格朗日）算法，對盾構管片密封墊（三元乙丙EPDM）的水壓突破模型進行模擬，模擬了混凝土管片、橡膠密封墊和水壓之間的流固耦合作用，得到了水壓作用下不同階段密封墊的破壞狀態，可用于分析密封墊的防水機理。 附件為PPT和模型文件。
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建模+后處理：ABAQUS隧道管片三維復合式密封墊（EPDM-WSR）壓縮膨脹變形分析三元乙丙遇水膨
使用ABAQUS的動力顯示分析步，通過模型介紹、材料選取、建模思路、建模過程和后處理分析的講解，建立了復合式密封墊（包含三元乙丙和遇水膨脹橡膠）的裝配及遇水膨脹過程，本構為Mooney-Rivlin參數，橡膠膨脹率為260%，較好的優化復刻了原模型，并分析了接觸應力的提取與路徑的接觸應力分布，對類似工程有借鑒價值。 附件包括cae、inp模型和PPT。
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密封墊的實例教程
結果顯示橡膠密封墊產生了較大的應力和應變，會造成橡膠的應力松弛和蠕變，結構失效，失去原有的密封能力。
3. 優化方案分析
3.1 優化方案的提出
根據以上分析結果，由于橡膠密封墊、缸蓋和缸蓋罩的結構形式和材料已經不能更改，提出更改設計公差達到改變橡膠密封墊壓縮距離的優化方案，更改后截面詳細尺寸見表3，可得壓縮距離變為2.4-2.8mm。
3.2優化方案的分析與評估
針對優化方案，需要同時評估橡膠密封墊的密封能力和橡膠是否失效。因此，綜合橡膠密封墊最大/最小壓縮距離和橡膠最大/最小硬度，共計四種組合進行有限元分析，分析方法不變。
優化方案的密封壓力結果見圖8。對于兩種截面，在四種組合情況下，橡膠密封墊與缸蓋罩、缸蓋的接觸壓力均大于1Mpa。在無介質壓力的情況下，能保證很好的密封效果。
Mises應力結果見圖9，應變結果見圖10。可見優化方案中，橡膠密封墊的應力和應變顯著下降，產生應力松弛和蠕變的危險較小。
按照優化方案，修改工藝參數生產樣件并進行了試驗，該發動機缸蓋罩橡膠密封墊未出現壓破碎問題，密封性能也得到了保障。
4. 結束語
使用Abaqus軟件進行橡膠密封墊的二維有限元分析可以較準確地預測橡膠密封墊的接觸壓力、應力和應變的分布情況和數值，驗證橡膠密封墊性能，并且可以根據分析結果對橡膠密封墊進行結構優化設計，節省試驗費用，縮短開發周期。
由于橡膠失效機理較復雜，本文僅通過應力和應變的大小進行定性評估，后期有待深入探索。
（引用ABAQUS2014用戶論文集）
文章來源：有限元在線
展開 上蓋和箱體的密封靠兩個端面和中間的密封材料實現，上蓋和箱體一般有四種結構。
結構1，如圖1所示。上蓋和箱體通過螺釘緊固，中部密封材料被壓縮。需要的預緊力大，兩端面的平面度要求高。
1.上蓋 2.密封圈 3.箱體
結構2，如圖2所示。上蓋和箱體通過螺釘緊固，依靠上蓋和箱體豎直面密封。需要的預緊力較大，對兩豎直平面的平面度要求較低。
1.上蓋 2.密封圈 3.箱體
結構3，如圖3所示。電池包的密封面左右方向為一個斜面、前后方向是帶翻邊的斜面；箱體上設計有軸套，可以控制密封墊的壓縮量；雖然加大了設計和制造難度，但是對電池包的密封效果起很大作用；同時有水漬落在電池包密封面上時，斜面能避免流體流入到電池包內。
1.上蓋 2.箱體 3.軸套 4.密封墊
電池箱體的進風口和接插件安裝位置盡量布置在電池箱高度1/2以上，應選用滿足IP67的接插件。
3 壓縮密封墊的設計
壓縮墊的密封設計就是采用預緊力使壓縮墊形成預壓縮量，借助彈性壓縮墊的反彈力形成密封面，從而起到密封作用。如果壓縮量太小，容易發生泄露；壓縮量太大，會導致橡膠應力松弛而永久變形失效，導致泄露。因此，密封墊的設計要考慮壓縮率W
W=(h-0-h1)/ h-0×100%
其中：h-0為密封墊自由狀態下截面高度；h1為壓縮后電池包上下蓋密封平面高度；
選取密封圈的壓縮率時，要考慮：a.要有足夠的接觸面積。b.盡量避免永久變形。
通常，密封墊都是設計為平面帶狀的單級密封，制作簡單，成本低，但是容易產生永久變形，經不起反復拆裝，所以設計成間帶金屬導套的雙級密封結構。金屬導套可以限制密封墊的壓縮量。
展開 當壓力小時，密封墊壓縮量不夠而滲漏；當壓力過大時，密封墊超過彈性極限，也會滲漏。處理方法是：改造螺栓結構，即在螺栓帽上一道圓形密封槽，槽深約 3 mm。這樣可將密封墊壓在槽內，使密封墊在擠壓作用下向外擴展受到限制，以保持密封墊良好彈性。
6、某站一臺主變壓器散熱片焊接部位多處出現滲漏油現象，雖經生產廠家幾次焊接，均未得到徹底治理。后經過多次試驗，在不停電的情況下，采用改性丙烯酸酯膠粘劑對滲漏點進行處理， 取得了良好的效果。現將具體做法介紹如下：
（1）使用改性丙烯酸酯膠粘劑處理滲漏的好處。使用改性丙烯酸酯膠粘劑處理注油設備的滲漏問題，操作簡單方便，易學易掌握。避免了高溫焊接引起變壓器油燃燒的危險， 避免高溫導致變壓器油質碳化的可能性，而且可以做到不停電處理，保證了供電持續可靠。
（2）使用改性丙烯酸醋膠粘劑處理滲漏的要點。首先，用洗潔精或洗衣粉，對滲漏油進行清洗，擦干后用粗砂布除去滲漏處的油漆， 再用細砂布進一步打磨，使滲漏處平整、光滑、整潔、無污跡。如果滲漏時間較長、沉積油泥較多，可先用刀片除去油泥，再用洗潔精清洗，用布擦干，用砂紙打磨。
如果清洗后發現滲油嚴重（每分鐘滲油大于 10 滴），可把改性丙烯酸醋膠粘劑調勻后直接涂在縫隙處， 先止住油滲漏，再用工具把涂上的膠刮平，然后再清洗、打磨，以上這一階段稱作打底。打底完成后，將改性丙烯酸酯膠粘劑調均勻涂在打底面上，停 1 分鐘不粘手時，再用手均勻地擠壓膠粘劑，使膠有效進入縫隙中，堵塞滲油點。處理后，觀察一個月，滲漏處不再有油漬，再噴上防銹漆。
7、選擇性能好、質量高、工藝先進的變壓器。定期更換密封件， 即使密封件未超過使用期限也應在未發生老化失效前更換，以免造成滲漏惡化。
展開 1、密封面的處理。對法蘭密封面上有銹蝕、毛刺、凹槽的情況，采取了加強除銹、補焊、打磨等手段，提高法蘭面光潔度使之合乎要求。在安裝密封件前，把法蘭面用干凈的布擦試干凈，使法蘭面上沒有油跡和金屬粉末等容易形成油氣通道的雜質。在法蘭面上加工相應的限位槽和限位銷，以便有效地防止密封件滑動和過度壓縮，有效地降低了密封件的老化速度，減少了滲漏現象的發生。
2、采用新型的耐高溫、 耐油性好的高分子材料―――聚四氟乙烯體密封件。該材料分子結構較丁睛橡膠更為緊湊，可以承受更大的壓力和剪切力，較好的解決了密封件老化導致的滲漏油現象。
3、套管上部 6～10 kV 套管上部滲漏油的主要原因是密封墊壓縮量小，握手線夾未旋緊以及發熱損壞密封墊。處理方法是：更換密封墊或旋緊導電桿壓緊螺母及上部線夾。如握手線夾卡不緊，應把夾縫的槽銑大一些。
4、砂眼、焊縫處滲油。從現場實際情況看、砂眼、焊縫滲漏率最高，其原因是鑄造、焊接過程中工藝不當、試漏不嚴或材質等問題造成的。處理方法是：如果砂眼不大，滲漏油量小，可帶電堵漏，即將滲漏油部位擦干凈，用肥皂堵住漏油孔后涂上 LD―1 型速效堵漏密封膠，固化后即可解決砂眼滲漏油，且效果很好。
處理焊縫滲漏油時，先用鋸條清理掉滲漏部位的漆皮、氧化層等，使其露出本色，再用酒精清擦干凈，用密封膠封住焊縫，固化后即可堵住滲漏油。如果滲漏部位過于光滑，則可在表面上打磨處理，增加粘附力對需要停電補焊的，則應推廣二氧化碳保護焊和自動弧焊等工藝，補焊后應認真執行有關的試漏方法和檢漏標準。
5、放氣（油）螺栓密封處滲漏油。往往是由于采用設計不合理的螺栓所致。當壓力小時，密封墊壓縮量不夠而滲漏；當壓力過大時，密封墊超過彈性極限，也會滲漏。
展開 2.3橡膠密封墊材質及安裝方式
① 材質的選擇
水一水換熱器中，冷熱介質對橡膠密封墊均無腐蝕性。選用橡膠密封墊材質的關鍵是耐溫和密封性能，橡膠密封墊材質可按文獻選用。
② 安裝方式的選擇
橡膠密封墊常用安裝方式為粘接式、卡扣式。粘接式是在換熱器組裝時，將橡膠密封墊用膠水粘接在板片密封槽內。卡扣式是在換熱器組裝時，利用橡膠密封墊和板片邊緣的卡扣結構，將橡膠密封墊固定在板片密封槽內。由于卡扣式安裝工作量很小，換熱器拆卸時橡膠密封墊損壞率低，而且不存在膠水中可能含有的氯離子造成對板片的腐蝕，因此使用較多。
2.4合理選用板片材質
不銹鋼板片可能產生腐蝕失效的現象有點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕、均勻腐蝕等，應力腐蝕的發生率較高。
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想象一下，成百上千片金屬板被夾在前后兩塊壓緊板之間，就像一本被強力彈簧壓緊的書，這個“夾緊力”來自一組長長的螺栓，它們貫穿整個框架，將所有板片緊緊地壓合在一起，這種壓緊不僅是物理上的固定，更是密封的保障，一旦壓緊力不足，板片之間就會出現縫隙，導致流體泄漏，甚至冷熱介質混合，后果不堪設想，反之，如果壓緊過度，又可能損壞板片或密封墊，縮短設備壽命。
其測試原理是將受測材料放置于一組具有加熱、冷卻功能且溫度可控的測試料筒內，樣品直接與施壓柱塞接觸（如圖所示） ，使用密封墊將材料包覆，防止泄漏。測試時，通過上、下活塞對材料施加壓力，并利用高精度行程傳感器測量材料的體積變化，進而得到比容值（密度倒數）的變化 。
4）上述仿真思路將會在2024年11月26日技術鄰直播中做詳細展示，敬請期待，點擊下方圖片報名預約??
四、結果
圖6 壓塊重力預緊密封墊被壓縮(動態松弛法)
圖7壓塊受到推力與密封墊脫離接觸
圖8 動態松弛預緊轉推力仿真過程
五、重要說明
上述仿真思路是本人基于Ls-dyna官方學習資料和試用版軟件總結的，注意僅限于學習交流，請勿傳播
對于自然風冷散熱的電池包，電池箱必須是完全密封的，在箱體或者箱蓋上設有透氣不透水平衡閥，起到平衡內外壓力、防爆的作用； 對于靠強制風冷的電池包，除了通風孔處，其余位置不允許發生泄露；電池箱的上下蓋必須加密封圈、電氣件接插口和進出口風道的位置必須加密封墊。
目前市面上的電池包中，主要有三大類密封圈。
利用進氣孔吸入空氣后，活塞上升擠壓密封墊，使密封墊堵住噴嘴，形成一個封閉的蓄氣缸。第二步是壓縮。活塞繼續上升，氣體在壓縮過程中壓力能持續上升。第三步是排氣。當蓄氣缸內的氣體壓力達到設定值后，打開噴嘴，使高壓氣體迅速沖入活塞與中間蓋之間的空間。此時活塞受到氣體沖擊作用開始進行運動，壓力能轉化為動能（機械能）。
文章在選擇沖擊氣缸時，主要考慮了以下幾點：
(1）安裝形式。
在濕區有積水的地方，或者流水槽流水的地方，禁止放置接插件和接地端子
濕區卡扣扎帶應使用帶密封墊形式的。
車門鈑金上在防水膜內的線束固定點距離防水膜涂膠邊界要大于30mm，防止將防水膜頂起后漏水，防水膜開孔位置必須高于線束分支點位置，防止水沿著線束倒流進車內。
在車輪處、地板下面的線束，需要增加相應的防護。
本公司PVT測試設備遵循ISO17744標準，系將受測材料放置于一組含加熱、冷卻功能，溫度可控的測試料筒內，使用密封墊將受測材料包覆其中以防止泄漏。受測材料可為粒狀或粉狀，使用上、下活塞頂住密封墊，測試期間對活塞施加壓力，對待測材料進行加壓與穩定持壓控制，并搭配高精度行程傳感器，獲得比容值的變化（詳如圖1），此操作模式的PVT測試過程與射出成型制程比較相符。
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1.顯示材料及部件：顯示屏及模塊、金屬屏蔽、濾光片、鏡頭模、手機鏡片及各類板材裝飾件等
2.外殼材料及部件：金屬、玻璃、陶瓷、塑料、藍寶石、碳釬維、液態金屬等各類手機外殼材質及應材料；按鍵、保護膜、導電膜、導電玻璃、導電銀漿、薄膜開關、手機玻璃視窗、油墨、AR、AF鍍液清洗劑、研磨、拋光材料、石墨、模具、刀具、邊框膠、光學膠、膜材、無塵耗材其他耗材等;
3.包裝附屬品：膠帶、密封墊
本文針對某發動機開發中橡膠密封墊密封問題，利用大型有限元分析軟件Abaqus，建立有限元分析模型，驗證了該橡膠密封墊的失效原因，校核了優化方案的密封性能，為橡膠密封墊密封問題提供了理論依據，使問題得到了解決。
橡膠密封墊的密封性常用表面接觸應力大小來表示，其力學行為常用超彈性本構模型來描述，同時橡膠具有黏彈性特性，在長期受壓狀態下，會出現力學松弛現象。
