ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ЖЕСТКИХ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

 

    Прокладкой называют материал, помещаемый между двумя сопряженными фланцами для герметизации соединения. Необходимо, чтобы прокладки в течение длительного времени оставались неповрежденными и не теряли своих качеств. Поэтому материал, из которого изготавливают прокладки, должен быть стойким к воздействию жидкостей или газов, не разрушаться от нагрева, выдерживать вибрацию и другие эксплуатационные нагрузки.

    Прокладки могут изготовляться заранее как отдельные детали методом вырубки из картона, резины, пробки, металла и других материалов. Либо формироваться по месту, между двумя сопрягаемыми фланцами. В этом случае химический уплотнительный материал наносится на одну из поверхностей непосредственно перед сборкой деталей. При их соединении уплотнитель распределяется между фланцами, заполняя зазоры, полости, царапины и неровности поверхности, и затем отверждается образуя герметизирующий слой.

    Выбор типа герметизирующего материала зависит от решаемых инженерных задач и определяется множеством факторов. Главный из них - это конструкционный тип фланцевого соединения, - жесткий или эластичный.

    Жесткие фланцевые конструкции встречаются во всех областях промышленности, и являются даже более распространенными, чем эластичные.


    Функции, выполняемые жесткими фланцевыми соединениями:

  • достижение оптимальной жесткости между сопряженными деталями
  • минимизация перемещений фланцев друг относительно друга
  • передача усилий от одной детали к другой

    Таким образом, задача жестких фланцевых соединений в идеале сводится к превращению соединения в единую деталь, без малейших зазоров и микроперемещения сопряженных поверхностей друг относительно друга. При этом предъявляется и прямо исключающее условие – такое соединение должно все же оставаться разборным. В свою очередь жесткие фланцевые соединения подразделяются на статические и динамические.

    Теперь поговорим о герметизации статических фланцевых соединений, которые имеют достаточно широкое распространение в автомобилестроении.

    Типичными примерами жестких статических конструкций в транспортных средствах являются:

  • корпуса коробок передач минимизация перемещений фланцев друг относительно друга
  • фланцевые соединения блока цилиндров
  • водяной насос к блоку цилиндров
  • литая крышка клапанного механизма к головке блока цилиндров

    Основная задача герметизирующих прокладок в таких узлах - создавать непроницаемые барьеры, предотвращающие утечку либо попадание в механизм технологических жидкостей, газов и грязи.
    Чтобы соответствовать требованиям жесткого фланцевого соединения, сила затягивания болтов (которые яв­ляются обычно единственным элементом крепления фланцев), должна быть значительной и при этом распределяться равно­мерно по всей сопрягаемой поверхности фланцев. При использовании вырубленных прокладок необхо­димо затянуть болты с таким усилием, чтобы под действием сжимающей силы прокладка заполнила все неровности фланцевой поверхности. Понятно, что при этом материал прокладки при­нимает на себя главную нагрузку при затяжке болтов. Отсюда происходят главные недостатки и причины утечек через вырубленные прокладки:

Сжатие: через какое-то время прокладка теряет свои упругие свойства и становится менее эластичной. Нагрузка на прокладку и относительные перемещения сопрягаемых фланцев вызывают её стирание по толщине и постепенно приводят к разгерметизации.

Деформированная фланцевая поверхность: область, наиболее подверженная протечке находится посередине, между соседними фланцевыми бол­тами, где имеет место самое маленькое усилие прижима. Это место, в котором от внутреннего давления происходит максимальный прогиб.

Экструзия: прокладки могут быть выдавлены из фланцевых соединений наружу силой разницы внешнего и внутреннего давления, создаваемого в загерметизи­рованном соединении.

Деформация отверстия под болт: сильное на­пряжение в прокладке под головкой болта, может привести к расколу, разрыву, ускоренному износу или выдав­ливанию прокладки.

    Создание анаэробных клеевых материалов позволило найти альтернативное решение при герметизации статических фланцевых конструкций и отказаться от вырубленных прокладок. Им на смену пришли более надежные и дешевые анаэробные формирователи прокладок. Компания ПЕРМАТЕКС с 70-х годов прошлого века начала выпускать анаэробный формирователей прокладокдля жестких фланцев.Использование Permatex® AnaerobicGasketMaker имеет большие преимущества перед традиционными приемами герметизации и позволяет обойти перечисленные недостатки вырубленных прокладок.

Преимущества использования анаэробных формирователей прокладок Permatex® в жестких фланцевых соединениях:

Отсутствие релаксации прокладки: применение анаэробных прокладок дает возможность плотного контакта металлических поверхностей флан­цев, что гарантирует оптимальное напряжение болтов в течение всего срока эксплуатации собранного соединения. Никакой дополнительной подтяжки болтов не требуется.

Отсутствие зазора: так как присутствует контакт металл-металл, то нет необходимости делать в конструкции допуск на толщину прокладки. Это очень важно, например, в случае если подшипник удерживается двумя половинами корпуса узла.

Структурная прочность: анаэробные прокладки дают высокую прочность на сдвиг, которая может использоваться для устранения перемещения, вызванного побочной нагрузкой. Это предотвращает ослабление болта, просадку между фланцами и увеличивает структурную прочность всего соединения.

Финишная обработка фланцевой поверхности: анаэробные прокладки позволяют уменьшить требования допусков к чистоте обработки поверхности деталей. Поверхности с царапинами и зарубками могут быть загерметизированы без устранения дефектов.

Снижение затрат на складирование: обычные вырубленные прокладки могут использоваться только на конкретном фланцевом соединении. Они требуют бережного хранения и обращения. Большие запасы вырубленных прокладок могут вызы­вать значительное затоваривание на складах и увеличение накладных расходов.

Высокая химостойкость: отвержденные анаэробные прокладки имеют превосходную стойкость к воздействию бензина и дизтоплива, масел, водогликолевых смесей (антифризы, тосолы) и других агрессивных сред.

Излишки материала не отверждаются вне соединения: в отличие от других жидких уплотнителей, анаэробные прокладки отверждаются только между совмещенными фланцевыми поверхностями. Это дает возможность гибкости сборочного процесса и исключает фактор ограниченности во времени, возникающий при использовании быстро испаряющихся или отверждаемых под воздей­ствием влажности материалов. Излишки продукта легко удаляются с внешних поверхностей или выдавли­ваются вовнутрь (жидкие анаэробы растворимы во многих средах). Проходы и каналы не будут блокированы их твердыми остатками.

Более простое применение на вертикальных поверхностях: жидкие уплотняющие продукты могут наноситься как на горизонтальные, так и на вертикальные фланцы. Применение вырубленных прокладок на вертикальной поверхности обычно требуют дополнительной технологической операции по нанесению специальных клеев на прокладку для фиксации на вертикальных поверхностях.

 

Герметизацию динамических фланцевых соединений рассмотрим в следующей статье.