Точное измерение канавок под уплотнения: техническое и практическое руководство

АбстрактныйЭффективность системы уплотнений имеет первостепенное значение для производительности и надежности механического оборудования, гидравлических систем и многочисленных промышленных изделий. Надлежащее функционирование уплотнения зависит не только от его внутреннего качества, но и, что ещё важнее, от точности обработки и измерения места его установки — канавки уплотнения. В данной статье систематически рассматриваются ключевые параметры, методы, инструменты и точки контроля качества для измерения канавок уплотнения, что служит практическим руководством для инженеров и специалистов по контролю качества.

​1. Введение: критическая важность точных измерений​

Размеры канавки уплотнения (например, канавки под уплотнительное кольцо, прямоугольной канавки) напрямую влияют на степень сжатия, растяжения и рабочее состояние уплотнения. Незначительные отклонения могут привести к:

• ​Недостаточное сжатие: Это приводит к утечке среды и окончательному разрушению уплотнения.
• ​Чрезмерное сжатие: приводит к релаксации напряжений в уплотнении, остаточной деформации, ускоренному износу и выдавливанию в зазоры, что приводит к повреждению.
• ​Сбой системы: В тяжелых условиях, таких как высокое давление, экстремальные температуры или динамичная эксплуатация, канавка неправильного размера может привести к быстрому выходу системы из строя.

Поэтому прецизионное измерение канавок уплотнения является неотъемлемой частью контроля качества, часто имеющей большее значение, чем осмотр самого уплотнения.

​2. Основные параметры измерений и технические стандарты​

Все измерения должны проводиться с учётом типа уплотнения и соответствующих международных или национальных стандартов (например, AS568B, ISO 3601-1). Основные параметры включают:

1. ​Ширина канавки​
   • ​Определение: Линейное расстояние между двумя боковыми стенками канавки.
   • ​Измерительные инструменты: Внутренние измерительные губки ​Штангенциркуль​являются основным инструментом. Для неглубоких и доступных канавок достаточно прямого измерения. Для глубоких отверстий или узких канавок используется набор ​Штифтовые калибры​можно использовать для оценки «годен/не годен» с последующим измерением выбранного калибра штифта с помощью микрометра.
   • ​Ключевой момент: Измерьте ширину в нескольких осевых точках вдоль канавки, чтобы проверить однородность и оценить цилиндричность.
2. ​Глубина канавки​
   • ​Определение: Перпендикулярное расстояние от сопрягаемой поверхности компонента до дна канавки.
   • ​Измерительные инструменты: Глубинный стержень ​Штангенциркуль​ — наиболее распространённый инструмент. Убедитесь, что основание штангенциркуля плотно прилегает к поверхности детали, а глубиномер касается её основания вертикально.
   • ​Ключевой момент: Проведите измерения в нескольких точках, равномерно распределенных по окружности, чтобы оценить плоскостность или округлость дна канавки. Для маленьких канавок ​Микрометр-глубиномерс заостренной наковальней повышает точность.
3. ​Диаметр канавки​
   • ​Определение: Проводится принципиальное различие между канавками поршня (штока) и канавками корпуса (отверстия).
     • ​Внутренний диаметр канавки: Нижний диаметр канавки на поршне.
     • ​Внешний диаметр канавки (OD): Нижний диаметр канавки в отверстии корпуса.
   • ​Измерительные инструменты:
     • ​Штангенциркуль: Подходит для измерения внешних, доступных канавок, где не требуется высокая точность.
     • ​Нутромер (циферблатный или цифровой): ​Эталонный инструмент для измерения диаметра основания канавок отверстий. Его необходимо обнулить и откалибровать по эталонному кольцу или внешнему микрометру. Затем калибр осторожно покачивают в канавке, чтобы найти истинное минимальное показание.
     • ​Координатно-измерительная машина (КИМ): Для высокоточных компонентов со сложной геометрией КИМ предоставляет комплексные трехмерные данные, включая диаметр, круглость и позиционные допуски.
4. ​Основные производные параметры: степень сжатия и степень растяжения​
   • Конечной целью сбора необработанных данных является вычисление этих двух основных параметров.
   • ​Степень сжатия (%) =​[(Диаметр поперечного сечения уплотнения - Глубина канавки) / Диаметр поперечного сечения уплотнения] * 100%
   • ​Коэффициент растяжения (%, в основном для поршневых уплотнений) =​[(Внутренний диаметр канавки + Диаметр поперечного сечения уплотнения) / Внутренний диаметр уплотнения] * 100%
   • Для окончательного решения о приемке результаты необходимо сравнить со стандартными рекомендуемыми значениями (например, обычно 15–30 % сжатия для статических уплотнений).

​3. Вспомогательные элементы контроля качества​

Помимо точности размеров, следующие элементы имеют решающее значение и требуют проверки с помощью специализированных приборов:

• ​Шероховатость поверхности: Измерено с помощью ​Тестер шероховатости поверхностиДно и боковые стенки канавки часто требуют разных значений средней шероховатости (Ra) (например, дно Ra ≤ 3,2 мкм, боковые стенки Ra ≤ 1,6 мкм). Гладкая поверхность предотвращает утечки и износ; чрезмерная шероховатость может привести к образованию задиров и повреждению уплотнения.
• ​Радиусы фаски и кромки: Все острые края, ведущие в канавку.долженИмеют соответствующую фаску или радиус (обычно фаска ≥ 20° или радиус ≥ 0,1 мм). Острые края с высокой вероятностью могут порезать, повредить или срезать уплотнитель во время сборки, создавая невидимые первоначальные повреждения. Это обычно проверяется визуальным осмотром или с помощьюОптический компаратор.
• ​Чистота: Канавка должна быть полностью очищена от заусенцев, стружки и загрязнений, оставшихся после обработки. Тщательная очистка до и после измерения крайне важна, так как мусор снижает точность измерений и может безвозвратно повредить уплотнение при установке.

​4. Лучшие практики для процедуры измерения​

1. ​Очистите компонент: тщательно очистите канавку и окружающую ее область, используя безворсовые салфетки и соответствующие растворители.
2. ​Калибровка инструментов: Перед использованием обнулите все измерительные приборы или откалибруйте их с помощью сертифицированных эталонных стандартов (например, концевых мер длины), чтобы обеспечить прослеживаемую точность.
3. ​Многоточечное измерение: Выполните измерения как минимум в четырех точках по окружности и в 2–3 точках по оси, чтобы всесторонне оценить допуски размеров, круглость, цилиндричность и другие погрешности формы.
4. ​Запись данных: Тщательно документируйте все измеренные значения и сравнивайте их непосредственно со спецификациями инженерного чертежа.
5. ​Рассчитать и проверить: Рассчитайте коэффициенты сжатия и растяжения по формулам. Убедитесь, что результаты соответствуют рекомендуемому диапазону применения.
6. ​Комплексная оценка: Примите окончательное решение о прохождении/непрохождении испытания на основе совокупности всех факторов: размеров, обработки поверхности, состояния кромок и чистоты.

​5. Заключение

Это требует от операторов глубокого понимания принципов герметизации, профессионального владения метрологическим оборудованием и строгого соблюдения принципов качества. Строгое соблюдение стандартизированных протоколов измерений и строгий контроль размеров, геометрии и целостности поверхности канавок гарантируют долгосрочную надежность и герметичность уплотнительной системы, что в свою очередь является залогом общей функциональности и срока службы изделия.