流体动力技术专家Michael Cook和特瑞堡密封系统产品工程师Kelly Volpenhein
密封件的使用寿命不仅与密封件本身有关，而且与指定最佳配合表面光洁度有关。密封件的配合表面质量与密封件性能之间存在直接关系 – 精加工越好，密封件的使用寿命越长。事实上，最佳的表面光洁度可以在密封寿命和性能方面提供竞争优势。
相比之下，由于配合表面上的不良光洁度导致的侵蚀性密封磨损会导致密封失效。例如，在流体动力应用中，密封表面可以影响流体在系统中的成功程度，最终影响密封和系统寿命。这只是为什么关注密封和配合表面规格如此重要的一个例子。但是应该确定哪些关键参数，测试，准备和精加工方法？为什么？
好消息是有大量关于优化表面处理的信息，包括粗糙度测试方法和基于这些测试的建议。
理解Ra：Rz，Rt，Rsk
简单地理解配合表面的R a或粗糙度平均值不足以正确指定表面光洁度，因为完全可能具有具有相似R a值的非常不同的表面纹理，并且这些变化可以极大地影响密封性能。
例如，在表面上需要凹陷以形成足够的流体薄膜以减少摩擦和磨损，但是高浓度的峰（也称为开放轮廓）可能导致过度磨损。
因此，理想的表面包含没有高峰的低谷（见图1和2）。请注意，这两个表面的R a值均为2.5。
表面处理
因此，除了R a之外，评估表面形貌时要考虑的参数如下：
- R a：粗糙度平均值
- R p：最大轮廓峰高
- R z：平均粗糙度深度
- T p或R mr：轮廓承载比
- R sk：倾斜度
- R t：粗糙度轮廓的总高度
R z指的是从表面测量的每个子部分到最低谷的最高峰的平均值。在测量粗糙度时，R z提供了优于R t等参数的优势，R t是单个最高峰到表面迹线中最深谷深度的高度，因为它包含更多的表面。
然而，R z仅是表面粗糙度的最极端情况的平均值。因此它有可能受到异常值的过度影响，异常值采取表面上的尖峰形式。异常值的存在可能不利地影响质量控制工作，以及表面识别和相关性的实际分析。
此外，表面粗糙度可能受到谷深度的过度影响，谷底深度被认为对性能的影响小于峰值高度。减少异常值有助于提供更稳健的曲线和曲面拟合。例如，图3显示了两个曲面之间R z值相同的实例，但曲线非常不同。这证明了为什么轮廓的承载比T p或R mr对于确定表面质量也是至关重要的。
R sk对表面粗糙度的大小和方向进行分类。正数表示主要由峰值粗糙度或苛刻质量组成的表面。负数表示主要由山谷组成的表面。
R sk是用于测量预期具有峰或谷的表面的极好参数。然而，如果表面已经大部分平坦化并且剩下很少的峰或谷，则R sk返回到接近零。在这种情况下，R sk可能不准确地表明粗糙度较高的表面优于粗糙度较低的表面。因此，R sk本身的描述性不足以区分粗糙和光滑的表面。
测试方法
表面粗糙度可以使用表面光度仪测量。这可以是接触类型，其中触笔测量表面粗糙度，结果取决于触笔和扫描长度，或非接触类型，其使用白光干涉测量法来表征2D或3D中的表面形貌。
使用非接触式轮廓仪定义表面形貌是首选的测试方法; 然而，由于其较低的成本，接触式轮廓测定法在工业中更常用。
此页面上的表格包含有关在线性，旋转和静态应用中选择各种密封类型的配合面的建议。请注意，动态线性和旋转应用需要比静态应用更好的表面光洁度。此外，弹性体和聚氨酯密封件可以比聚四氟乙烯基（PTFE）密封件更粗糙地完成操作。在指定接触表面光洁度值时，必须考虑密封件的动态操作及其材料。
配合表面准备
滑动密封件在中等速度和压力下可以很好地抵靠未镀覆表面。在高速和高压往复式应用中，建议使用较硬的表面。这是因为密封件将在磨合期间抛光其配合表面，特别是当由较软的金属制成时。
磨合期是高磨损和摩擦的初始时间框架，其中密封通过断开峰值开始抛光配合表面。一旦峰值断开并且硬件和密封达到平衡状态，则磨合期结束。
例如，在将磨合期，不锈钢具有28至30洛氏C和25μin/0.635μmR A硬度的往复杆一个表面将典型地由密封抛光以12μin/0.30μmř 一个或更好。
在磨合期后，密封摩擦和磨损将相应减少。因此，重要的是通过精确控制表面轮廓来减少磨合期，特别是在较硬的配合表面上。
在配合表面被电镀或涂覆的应用中，硬件材料仍被认为是关键的。如果电镀由软基板支撑，则由于支撑不足，它可能在高压负载下破裂或雕刻。如果镀层不符合建议的厚度，也可能会破裂。基板材料的适当硬化以及适当的涂层厚度将确保动态运行表面不被损坏。
整理方法
有各种用于流体动力部件的表面精加工方法，包括切入和无心磨削，车削，研磨，珩磨，滚光抛光和抛光。但是，大多数密封表面都经过研磨和抛光。手工抛光通常会导致工件上的饰面不一致，并且只能在绝对必要时使用。
一般来说，超精加工赋予更加一致的抛光表面。该方法包括通过机器施加砂纸或其他研磨介质以抛光表面。操作员可以通过调整磨料的比例或砂砾或通过改变进料速度来调整过程。
本文来自Fluid Power Journal，本文观点不代表iHydrostatics静液压立场。
