金属齿形垫片：结构及应用技术性能优化

金属垫片材料的特点：在高温、高压及载荷变化频繁等操作条件下，可以首选金属材料制成的密封垫片。标准金属垫片主要包括金属环形垫片、金属齿形垫片及金属透镜垫片。金属环形垫片又可以细分为金属八角形环垫和椭圆形环垫以及RX型和BX型自紧环垫等。

在金属垫片使用过程中，我们应该注意垫片的硬度要低于法兰的硬度，保证在密封过程中金属垫片在压紧载荷作用下有良好的变形，更好的填补泄漏通道，同时又不损坏法兰面；在梯形槽法兰面上椭圆垫为线接触，八角垫为面接触，因为椭圆垫片相对于八角垫的预紧载荷小就可以贴合密封面，但使用一段时间后椭圆垫需要二次紧固，八角垫则不需要。

由于各种金属材质的耐温性能及柔软性不一样，我们在选用的时候要充分考虑到材料对工况的满足程度，金属材料的物理性质和化学性质决定垫片密封性及稳定性。

1.金属齿形垫片

金属齿形垫片也是一种实体金属垫片，垫片的剖切面呈锯齿形，齿距t=1.5～2mm，齿高h=0.65～0.85mm，齿顶宽度C=0.2～0.3mm，在密封面上车削若干个同心圆，其齿数为7～16，视垫片的规格大小而定。金属齿形垫片的结构形式有基本型、带外环型、带内环型及带内外环型四种。比较常见的结构为基本型，由于金属齿形垫片密封表面接触区的V形肋形成许多具有压差的空间线接触，所以密封可靠，使用周期长。与一般金属垫片相比，这种垫片需要的压紧力较小。金属齿形垫片技术性能见表6-30。

表6-30 金属齿形垫片技术性能

① 也可以采用其他材料。

② 金属齿形垫的硬度值比法兰材料的硬度值低30～40HBW。

2.八角垫环和椭圆垫环

金属环形垫是用金属材料加工成截面形状为八角形或椭圆形的实体金属垫片，具有径向自紧密封作用。故金属环形垫片是靠垫片与法兰梯形槽的内外侧面（主要是外侧面）接触，并通过压紧而形成密封的。

八角形环垫与法兰槽相配，主要表现为面接触。同椭圆环垫相比，虽然不易与法兰槽达到密合，但却能再次使用，并且因截面是由直线构成，容易加工。椭圆形环垫片与法兰槽是线接触，密封性较好，但加工精度要求高，因而增加了制造成本，同时椭圆形环垫不能重复使用。金属环垫适用的公称压力PN20～PN420（CL150～CL2500）。金属环垫的使用条件见表6-31。(www.xing528.com)

表6-31 金属环垫的使用条件

① 也可采用其他材料。

② 金属环垫的硬度应低于法兰材料的硬度值，以保证紧密连接，金属环垫的硬度值一般低于法兰材料硬度值30～40HBW。

3.金属透镜垫

高压管道连接中，广泛使用透镜垫密封结构。透镜垫的密封面均为球面，与管道的锥形密封面相接触，初始状态为一环线。在预紧力作用下，透镜垫在接触处产生塑性变形，环线变成环带，密封性能较好。由于接触面是球面和斜面自然形成，垫片易于对中。透镜垫片密封属于强制密封，密封面为球面与锥面接触，易出现压痕，零件的互换性较差。此外，垫片制造成本高，加工也较困难。

透镜垫的主要性能及使用条件见表6-32。

表6-32 透镜垫的主要性能及使用条件

① 也可选用其他材料。

② 金属透镜垫的强度应低于法兰材料的硬度值，以保证紧密连接，透镜垫的硬度值一般应低于法兰材料硬度值30～40HBW。