赵园懿
（宝钢股份公司采购部，上海　200126）

　　摘　要：介绍了液压密封技术各个发展阶段的特点；分析了国内橡塑密封件的现状，包括产品质量和应用水平；展望了我国密封技术和密封件的发展前景。
　　关键词：液压密封技术；密封件；应用与发展
　　1　液压密封技术的发展阶段
　　50年代初，国内液压系统的工作压力较低（约2MPa）。密封系统中密封装置采用的先进的密封元件是O型橡胶密封圈，一般为盘根或各类石棉制品。经过近50年的发展，目前国内的液压系统的工作压力已经达到40MPa，有的甚至超过50MPa。与之配套的密封件工业也得到了相应的发展。以橡塑液压密封件为应用主体的工程机械、冶金行业和锻压机床，其液压密封技术的应用和发展大致分为以下四个阶段。
　　1.1 探索阶段（1960～1970年）
　　这期间的国内液压系统的工作压力一般为12MPa和21MPa。密封系统采用的密封件有：O型圈（NBR）；铁壳-牛皮旋转油封；波纹铜皮+软木+金属弹簧的端面密封；石棉盘根；石棉+橡胶密封垫片；V形密封圈（牛皮+酚醛+胶木）；V形密封圈（NBR+夹织物）；软金属密封垫片等等。密封元件的结构和材质都相对简单，使用寿命也相对短，能满足的工况有一定的局限性，相关液压行业的发展也大受制约。
　　1.2 创业阶段（1971～1980年）
　　经历一定摸索发展后，国内液压系统的工作压力已达到16MPa、21MPa、31.5MPa和40MPa。其密封系统中采用的密封件以橡塑密封件为主，淘汰了牛皮、石棉纤维及波纹铜皮+软木的端面密封。主要形式为：O型密封圈（NBR、FKM）；履带底盘用浮动油封（金属环+O型圈）；内包骨架旋转油封（NBR、FKM、ACM）。液压与气动往复运动密封件则有O型圈（NBR、FKM）；Y形圈（NBR、PN、AU）；U形密封圈（NBR、AU、EU）；V形密封圈（NBR+夹织物）；杯形密封圈（NBR+夹织物）等。其材质、结构都有了一定的提高。在这期间，为适应诸如冶金行业、工程机械、锻压机床等采用中高压液压技术产品的发展需要，由原机械部组建了专业橡塑密封件生产厂。为推进中国液压和密封技术的发展，于1975年和1979年分别组建了“全国液压、气动标准化技术委员会”和“全国液压、气动标准化技术委员会橡塑密封标准化分技术委员会”（与ISO/TC131/SC7对应）以及摩擦学会流体密封分技术委员会。这些协会、专业厂家间的彼此交流大大促进了国内密封技术的发展。
　　1.3 巩固和发展阶段（1981～1990年）
　　国产液压系统的工作压力普遍达到了16～40MPa，其密封系统采用的密封件形式仍以橡塑密封制品为主，采用了新技术并提高了密封技术水平。主要型式有：O形密封圈（NBR、FKM）；履带底盘用浮动油封（O型圈+金属环）；润滑密封履带用密封组件（NBR+AU）；内骨架和外骨架旋转油封（NBR、FKM、ACM、EPDM）；组合密封垫圈（NBR+金属）；液压缸活塞和活塞杆动密封用同轴密封组件（PTFE+NBR）；旋转轴用动液压回流油封（NBR、FKM、ACM）；耐压型旋转油封（NBR、FKM）；双向介质旋转油封（NBR、FKM）、液压缸活塞用带支承环双作用往复运动密封组件（NBR+PTFE+POM）等。这一系列的密封件的发展很大程度上促进了液压行业及其相关行业的飞跃发展。
　　1.4 高速发展阶段（1991年以后）
　　国内中高压液压机械行业先后引进了西方国家的制造技术，促进并加快了国外密封商家进入中国密封件市场的步伐。其间，日本荒井制作所油封生产技术和世界水平的英国Angst公司的油封制造技术及先进水平的美国派克公司的O型圈制造技术纷纷进入国内市场。1994年后，密封件生产销售额占世界55%的德国CARL1FREUDENBERG集团属下的长春恩福和无锡恩福密封件公司生产的汽车用密封件大大加速了汽车密封行业的发展。日本的NOK公司、德国的HUNGER公司和MERKEL公司、美国的PARKER公司纷纷投资中国。国外资金及技术的引进，提高了我国密封工业的总体水平，造就、培养和锻炼了密封件工业的队伍，加快了我国密封件工业的发展。同样也促进并加速了国内密封行业的技术竞争。随着工业的飞速发展，对密封技术也提出了更高的要求，如：高温、高压、高速、耐介质等。
　　2　国内橡塑密封件工业的现状
　　在中国为工程机械、锻压机械、冶金机械及其他中高压液压机械行业配套服务的密封件生产企业有上千家。其中，生产橡塑密封件的厂家约300多家，橡塑密封件的总产量为14亿～15亿件，合计5亿～6亿元人民币。但具有较好生产条件和技术能力的企业只有40余家，其中具有雄厚技术能力、拥有成套先进设备的企业只有7～8家（从事军品密封制品生产的专业研究所不在其列）。尽管如此，这些企业生产的密封制品在质量和使用寿命方面仍与国外先进水平存在一定的差距。
　　2.1 密封件产品质量
　　20余年来，经国内科研技术人员的共同努力，建立了完整的与ISO/TC131/SC7接轨的各类密封件安装腔体国家标准体系。同时也建立了与各类密封件标准接轨的密封件尺寸系列、密封件性能指标及密封件外观质量、密封件包装、储存、运输等密封件国家标准体系。从而方便了工程机械、锻压机床、冶金机械和其他中高压液压机械产品密封系统用密封件的设计和选用。然而在实际操作中仍有许多弊病存在。其原因主要是工业基础过于薄弱，原材料的质量和品种规格均不尽如人意。其差距尤以液压泵、液压马达和变速箱用旋转油封及液压缸往复运动密封的产品质量Z甚。基于这个原因，国内一些知名厂家（如广州机械科学研究院）采用进口原材料和先进的工艺手段，运用CAD/CAM加工技术，对密封件的安装和正常运转采用三维动态模拟和有限元分析，大大优化提升了密封件的结构和材质，弥补了基础工业的缺陷，产品质量基本达到进口件的水平。
　　2.2 国产密封的应用水平
　　密封系统的设计和应用水平依赖于密封制品的研制能力，主要表现在下列3个方面（以宝钢为例）。
　　2.2.1 静密封
　　90年代中期之前，静密封在我国主要使用石棉及植物纤维密封制品，随着高分子材料技术的发展。目前国内的此类产品主要使用O型圈、胶垫片和石棉垫片，另外，液态密封胶在静密封中也得到广泛应用，主要以乐泰公司生产的产品和广研系列的产品为主。
　　2.2.2 往复密封
　　90年代中期设计生产的国产工程机械、锻压机床和冶金设备的液压缸密封系统基本采用同轴密封、Y形圈、U形圈和组合V形圈的复合设计，但是在密封材料选型和密封结构设计方面都比较落后，目前国产工程机械和锻压机床、冶金设备的液压缸密封一部分采用进口件，一部分采用国产知名品牌，国内知名厂家在密封形式和结构方面都做了重大改进，一些产品已接近或达到进口件的水平。在宝钢，某厂一重要冶金油缸的结构和配套密封经由广州机械科学研究院密封研究所承接并对其结构与配套密封作出重大改进后（如图1），即，将活塞侧的标准孔用方形圈改进为重载孔用方形圈，以确保高压时的密封性良好，将活塞杆侧的标准轴用阶梯圈改为重载阶梯圈，并将普通型的防尘圈改为双作用的防尘圈PT2，这样在低压时解决了无泄露、无爬行现象，经改进投线使用后，其效果比原先的进口件大大提升，动作的准确性和油的泄漏远优于改进前，使用寿命也大幅度提高。 　　又如宝钢某厂的高压油缸，以前由耐压Y形圈+挡圈构成主密封，一直难以保证密封的可靠性，后经广州机械科学研究院密封研究所将改主密封为组合V形圈GEK/GES+导向（如图2所示），其密封的可靠性得以提高，给生产和操作带来了很大的方便。 　　2.2.3 旋转密封
　　目前大量采用的仍是普通标准型油封，对于有压力要求的旋转密封，国内一些厂家只能提供0～0.5MPa的耐压油封，而国内领先水平的广州机械科学研究院研制的各种规格的GSB及GSBB型油封，其使用压力可达0.5～1MPa。主要应用于冶金轧钢机械和高速旋转的减变速机中。宝钢二冷轧的1420工作辊上使用的夹布油封（240×290×25，330×374×20等）和支承辊上使用的40″多肢密封由广州机械科学研究院密封研究所国产化，其产品的使用状况达到进口件的水平。宝钢一冷轧2030支承辊上使用的54″多肢密封也正试用由广州机械科学研究院密封研究所承制的产品，在线使用一直良好。这些从技术上给宝钢提供了很大支持，同时也降低了宝钢的生产成本和采购成本。
　　3　我国液压密封技术和密封件工业前景的展望
　　随着先进科技和制造技术的引进及2000年后国民经济的发展趋势，以引进先进技术为依托的中国工程机械、锻压机床、冶金设备等工业将有较大的主编发展。由于这些机械的液压系统工作压力和系统的先进性、工作可靠性的提高，必将促进我国密封系统设计及密封元件制造技术的提高和发展。因此，面对由工程机械、锻压机床、冶金设备及其他中高压液压机械行业的进一步发展，中国密封技术及密封件制造工业的发展将面临严峻考验。另外，随着我国加入WTO，国外大量的先进产品进入国内，这将对中国密封件制造工业造成很大的冲击。可以预见，届时中国密封工业体系将不再是一个高能耗、低效率、结构庞杂的小农经济式的经营模式，而将以一个具有高度集约化、规模化、低能耗、高效率的经济模式所替代。国内制造的密封产品也将赶超先进水准。同样，以密封业为依托的中国工程机械、锻压机床、水利、冶金、电力、石油化工、矿山等行业的液压机械和与之匹配的密封产品将相互促进，协调发展，从而加速工业化的进程。
　　参考文献
　　[1]金振邦.中高压液压系统用流体橡塑密封技术的应用与发展.北京东山机械技术有限公司,2003.
　　[2]广廷洪,汪德涛.密封件使用手册.机械工业出版社,1994.