影响密封性能的主要因素是什么？

影响密封性能的因素分析，涉及很多微观的物理现象。对其中一些影响因素至今还没有进行充分的研究和认识，只能做一些定性的分析。尽管如此，对影响密封因素的讨论仍然是十分重要的，因为它能为我们提供进一步改进密封结构、提高密封性能的方向和途径。影响密封性能的主要因素如下。

（1）密封面的表面状况 密封面的加工精度越高和表面粗糙度越小，则密封面间的微隙就越小，因而就有利于密封。特别是在密封压力较低的情况下，加工精度和表面粗糙度的影响十分显著。而当密封比压较高时，由于密封面在压力作用下，其表面上的微观不平度在很大程度上可以被压平，因而对表面粗糙度不敏感。

应当指出表面粗糙度高低虽然影响间隙、通道截面的大小，但与毛细表面粗糙情况没有直接关系。

例如平面密封面的加工方法，特别是研磨方法，当研磨工具与密封面的相对运动为直线时，将在表面上形成大量由内缘通达外缘的沟槽；而若相对做旋转运动时，则形成密闭的环形沟槽。所以即使表面粗糙度（它只是由“峰”“谷”的高度来判定）相同，也会有不同的密封效果。

另外，对于具有较宽密封面的情况，采用迷宫式结构，在一个密封面上加工若干个环形槽，将有助于增大节流效应，同时由于接触表面减小而提高密封比压，使密封性能提高。特别是对于高压密封，单纯依靠提高密封比压、减小密封面积不一定是好办法，而且提高密封比压为保证密封面的抗挤压能力又要相应地选取高强度、高硬度材料。而硬度越高，其表面的微观“峰”“谷”就越不易被压平。所以密封比压升高对密封效果的影响也比较小，于是又要相应地提高表面粗糙度的要求，给加工带来困难。采用具有迷宫式的密封面结构，使流体首先通过施加比压较小的迷宫部分而减压，在靠近密封面的外缘，施以较大的密封比压（双密封结构）而达到完全密封，这时实际所密封的压力，由于迷宫部分的减压而变得较小了，从而易于达到密封。改进阀瓣的结构使通过阀杆施加的密封力主要作用于密封面外缘起类似双密封的效果。

（2）密封面材料 密封面材料除一般的强度、耐腐蚀等要求外，对密封性能影响最大的是它的硬度，对密封面的硬度要求，主要是具有承受相应密封比压，防止发生塑性变形（宏观）和被压溃。硬度还与密封面的耐冲蚀能力有关。

应当指出，密封面的硬度除与材料有关外，还和加工方法有关，表面加工造成的冷作硬化将使局部硬度发生变化，因而不同的加工方法甚至不同的切削加工用量也会使同样表面粗糙度的同种材料具有不同的密封性能。

组成密封副的两密封面，选用不同硬度的材料。在密封比压作用下，硬度小的密封面将产生微观弹、塑性变形，填塞泄漏通道，从而有利于密封。

密封面材料的浸润性能及吸附性能对密封性能有较大影响。通常金属都被一般液体浸润，对密封产生不利影响。而在密封面上涂以油膜，使本来能浸润密封面的液体由于油膜的存在而不能对密封表面浸润了，从而有利于密封，故有些阀门在密封部位涂以密封脂来提高密封性能。另外，密封脂具有较大的黏性而更容易造成泄漏通道的堵塞。

（3）密封面的宽度 密封面宽度增加，将使被密封流体由内缘泄漏到外缘所经过的路径增加，流阻增大，故有利于密封。这里要指出的是，泄漏通道的长度并不等于密封面宽度，因为泄漏通道是曲折的，其实际长度会远大于密封面宽度。但是密封面宽度的增加可以定性地反映出泄漏通道的平均长度增加了；同时，泄漏通道截面变化的程度从概率上来说也是增加了，故有利于密封性能的提高。但是由于密封面宽度的增加，在同样密封力作用下其密封比压将下降，同时密封面宽度增加，要达到同样精度的密封副吻合，加工难度增大。因而，要根据密封面的材质情况选取适当的密封面宽度。

（4）密封面的内外压差 在实际工况中，密封面外边（即阀座下游）常常是有背压力的，它有从外缘进入密封面向内缘流动的趋势，从而阻碍被密封的流体向外泄漏，所以影响密封性能的是内外压差。压差越大，越易泄漏，对密封副的要求越高。

（5）被密封的流体性质 被密封的流体的黏性、表面张力和对密封面的浸润性对密封性能影响很大。黏性大的流体，由于内摩擦作用，在泄漏通道内的流动阻力大，不易泄漏。气体的黏度远小于液体的黏度，故密封气体较液体困难得多。但应指出，当介质为饱和蒸汽时，进入密封面的蒸汽可能在微隙或通道内部分凝结成液滴而阻塞通道，所以通常饱和蒸汽比过热蒸汽要容易密封些。

流体对密封面的浸润性能越强，毛细作用将越显著，也越不利于密封（浸润将易于形成边界层而有利于密封，但毛细作用是主要的）。煤油对金属具有良好的浸润性能，自身的黏度也小，因而密封煤油比水要困难得多。在实际生产中，对一些阀门用煤油来进行密封性试验就是这个原因。另外，流体的分子体积（取决于分子量和分子结构）大的易于被密封。

（6）工作温度 工作温度的变化影响到密封结构的变形，并使被密封流体的物理性能有所改变，从而影响到密封性能。温度交变（时高时低）或极高、极低温度，能给密封结构的设计带来困难。(www.xing528.com)

温度升高将使密封零件膨胀，毛细管扩展，也可能由于密封零件变形的不均匀而引起密封面畸变，影响密封副间的吻合，使微隙增大而不利于密封。所以应用于高温的阀门，其阀体、阀座、阀瓣等零件的形状和结构设计，应考虑升温时变化对密封面的影响，否则可能在常温冷态试验时密封良好，而应用于高温实际工况时却发生泄漏。

温度升高还将影响介质的黏度，温度升高液体黏度下降，气体黏度增加，因而对密封性的影响也是不同的。此外，高温的液体进入密封面后，由于阻力而降压，从而可能在毛细通道内部汽化而产生微小的气泡，附着于通道壁面阻碍液体通过。

（7）密封压力（密封比压） 作用于单位密封面上的平均正压力称为密封比压。

密封比压使密封副相接触的凸峰发生变形而被压平，从而增大实际接触面积，减小微隙和毛细通道的尺寸，有利于密封。

由于密封面材料的选择和表面粗糙度的提高都有一定的限制，流体的种类更不是由阀门来确定，因而密封比压是可以影响阀门密封性能的最重要的外界因素，而且是便于进行调节和控制的因素，是设计者用来保证阀门密封性能的主要手段。所以密封比压是阀门设计的基本参数之一。

设计的密封比压是按整个密封面积平均计算的，而实际密封面间的接触面积小于密封面积，所以实际接触面上的受力要比计算值大。我们在设计中所涉及的如许用比压、必须比压等都是计算比压。

固然密封比压是保证密封性的有效手段，但是不能无限地提高比压。因为比压提高，受到密封面材料的抗压强度的限制，如前所述，选用硬度大的材料，会使密封比压增大的效果受到削弱。

由于影响密封性能的因素很多，它们综合作用对密封的影响，目前尚不能做准确的定量计算，所以在目前实际设计中必需的密封比压更多的凭经验来选取。

（8）工作寿命 密封结构的工作次数显著地影响着密封性能。多次工作会导致密封面的磨损，使配合间隙的增大和过盈量的减小，最终降低了密封性能。

从上述影响密封性能的一些主要因素可以得出如下结论：

1）密封结构设计（型式、材料、尺寸、加工要求等）是影响密封性能的重要因素。

2）为减小密封面间的泄漏通道——微隙，使密封面间达到满足密封性能要求的紧密程度，应有足够的密封压力（密封比压）。