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金属缠绕垫分级设计制造原理和方法

    目前,美国、日本以及我国的凸缘联接设计规范中将金属缠绕垫的预紧比压规定为69 MPa而并未考虑工况的影响,这导致低级别凸缘联接中螺柱力偏小和高级别凸缘联接中垫片预紧比压过高,从而影响了该产品的安全使用。研究表明,螺柱凸缘联接的公称压力等级与合理的垫片预紧比压之间存在一定的关系,其数值如表3所示。中国国家标准《金属缠绕垫技术条件》规定的金属缠绕垫的基本性能指标如表4所示可见,为使金属缠绕垫满足不同的使用工况,保证各种工况条件下联接的紧密性,必须建立垫片的分级设计理论,开发分级制造技术。
    金属缠绕垫分级设计制造分为两部分:一是垫片结构参数和制造工艺参数的优化,以保证产品具有最佳性能;二是建立联接系统的紧密性分析方法,依据该方法,将工作压力和工作温度作为设计条件,对产品进行设计,使之满足联接系统的最大允许泄漏率和强度要求。金属缠绕垫垫片结构参数和制造工艺参数的确定金属缠绕垫结构参数主要包括金属带厚度、填料带厚度、成形金属带的宽度、高度和角度等。
    研究中采用的金属带厚度为0.2  mm;填料带厚度为0.5  mm、宽度为5.8  mm。常用的金属缠绕垫名义厚度为4.5  mm。实际生产中垫片厚度通常控制在4.54.7 mm,非金属填料带应均匀高出金属带0.2  mm,则成形金属带的宽度应为4.3 mm,其高度采用1.5  mm。如图2所示,设成形前金属平带的宽度为b,,成形金属带直边宽度为bz,高度为h,角度为2a,则在满足成形后金属带宽度为4.3 mm的条件下有成形前金属平带宽度b,取5.1, 5.3和5.5  mm三种,则由式(1)和(2)可得到成形金属带的几何尺寸如表5所示。
    按照计算得到的成形金属带结构尺寸,结合不同的工艺参数制造垫片,并对垫片的性能进行试验,便可确定最佳的垫片结构参数。www.xsmifeng.cn

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