墊片是一種夾持在兩個(gè)獨(dú)立連接件之間的材料或材料的組合,其作用是在預(yù)定的使用壽命內(nèi),保持兩個(gè)連接件間的密封。墊片必須能夠密封結(jié)合面,使密封介質(zhì)不滲透和不被密封介質(zhì)腐蝕,并能經(jīng)受溫度和壓力等的作用。
墊片密封是靠外力壓緊密封墊片,使其本身發(fā)生彈性或塑性變形,以填滿密封面上的微觀凹凸不平來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。也就是利用密封面上的比壓使介質(zhì)通過(guò)密封面的阻力大于密封面兩側(cè)的介質(zhì)壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。它包括初始密封和工作密封兩部分。
(1)初始密封。即墊片用于對(duì)兩個(gè)連接件密封面產(chǎn)生初始裝配密封和保持工作密封。在理論上,如果密封面*光滑、平行,并有足夠的剛度,它們可直接用緊固件夾持在一起,不用墊片即可達(dá)到密封的目的 (即直接接觸密封)。但在實(shí)際生產(chǎn)中,連接件的兩個(gè)密封面上存在粗糙度,也不是平行的,剛度也是有限的,加上緊固件的韌性不同及分散排列,因此墊片接受的載荷是不均勻的,為彌補(bǔ)不均勻的載荷和相應(yīng)變形,在兩連接密封面間插入一墊片,使之適應(yīng)密封面的不規(guī)則性,以達(dá)到密封的目的。顯然,產(chǎn)生初始密封的基本要求是使墊片壓縮,在密封面間產(chǎn)生足夠的壓緊力,即墊片預(yù)緊應(yīng)力 (也稱初始密封比壓),以阻止介質(zhì)通過(guò)墊片本身的滲漏,同時(shí)保證墊片對(duì)連接件有較大的適應(yīng)性,即墊片壓縮后產(chǎn)生彈性或塑性變形,能夠填塞密封面的變形及其表面粗糙而出現(xiàn)的微觀凹凸不平,以堵塞介質(zhì)泄漏的通道。
(2)工作密封。當(dāng)初始?jí)|片應(yīng)力加在墊片上之后,它必須在裝置的設(shè)計(jì)壽命內(nèi)保持足夠的壓緊應(yīng)力,以維持允許的密封度。因?yàn)楫?dāng)接頭受到流體壓力作用時(shí),密封面將被迫發(fā)生分離,此時(shí)要求墊片能釋放出足夠的彈性應(yīng)變能,以彌補(bǔ)這一分離量,并且留下足以保持密封所需要的工作 (殘留)墊片應(yīng)力。此外,這一彈性應(yīng)變能還要補(bǔ)償裝置在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,任何可能發(fā)生的墊片應(yīng)力的松弛。因?yàn)楦鞣N墊片材料在長(zhǎng)期的應(yīng)力作用下,都會(huì)發(fā)生不同程度的應(yīng)力降低。此外,接頭不均勻的熱變形,例如連接件與緊固件材料的不同,熱膨脹系數(shù)不同,引起各自的熱膨脹量不同,導(dǎo)致墊片應(yīng)力的降低或升高;或者緊固件因受熱引起應(yīng)力松弛而減少作用在密封墊片上應(yīng)力等。綜上所述,任何形式的墊片密封,首先要在連接件的密封面與墊片表面之間產(chǎn)生一種墊片預(yù)緊力,其大小與裝配墊片時(shí)的 “預(yù)緊壓縮量”以及墊片材料的彈性模量等有關(guān),而其分布狀況與墊片截面的幾何形狀有關(guān)。從理論上說(shuō),墊片預(yù)緊應(yīng)力愈大,墊片中貯存的彈性應(yīng)變能也愈大,因而可用于補(bǔ)償分離或松弛的余地也就愈大,當(dāng)然要以密封材料本身zui大彈性變形能力為極限。就實(shí)際使用而言,墊片預(yù)緊應(yīng)力的合理取值取決于密封材料與結(jié)構(gòu)、密封要求、環(huán)境因素、使用壽命及經(jīng)濟(jì)性等。