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金属平垫研究进展

  金属平垫是金属垫片中几何形状最简单的一种,制造工艺简单,价格便宜。适用于高温、低压的过热蒸汽和化工管道及阀门等密封部位。虽然在高压密封装置中常使用自紧式金属垫片,但由于自紧式垫片并不能满足所有的工程需要,且平垫密封连接结构简单,因而金属平垫密封在高压装置中仍占有重要的位置。

  1971年,K·Kollmannn在文献理论分析的基础上,依据虎克定律,对金属平垫在高压工况下的弹、塑性应力应变进行了分析,发现在高压下,金属平垫发生显著的弹性变形且影响其密封性能,得到了相应的应力应变公式。应力应变公式的建立为金属平垫设计提供了理论依据。1973年,T·R·Thoams采用G-W和M-R弹性接触模型研究了表面粗糙度对金属密封表面变形的影响,研究表明表面形貌对金属密封性能影响很大,在相同的密封程度下,使密封面的接触区产生弹性变形所需要的接触力不一定小于产生塑性变形所需要的接触力,接触表面越粗糙这种情况越明显。1979年,H·H·Buchter对金属密封进行了试验研究,取得了一些重要结果:金属密封面的接触区产生弹性变形的接触力不能够形成耐高压的紧密密封,只有在密封接触力使接触面产生永久变形时,才能够形成密封,且密封接触力是垫片材料屈服强度的两倍。高压密封连接的密封元件不需要很高的表面光洁度。

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