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.
