基于FM-1密封材料低温性能研究

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1、航天返回与遥感第34卷第2期66SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2013年4月基于FM．1密封材料低温性能研究刘媛媛庄宇陈劲蔡文健(北京空间机电研究所，北京100076)摘要氟醚材料因其优良性能，广泛地应用于航天产品密封，文章选取火工装置常用的FM．1密封材料作为研究对象，着重研究了其低温性能数据。通过设计试验测量了低温下FM一1材料密封圈的回弹性数据和回弹量随时间变化的曲线，并通过进一步计算得出了低温下的FM．1材料密封圈压缩率远低于设计值的结论，这会对密封性造成较大影响。最后，结合火工装置实例分析了低温下密封圈对火工装置工作性能的影响，通过研究发现

2、虽然低温对密封图回弹性有较大影响，但对整体密封性影响有限。关键词密封“O”形圈低温火工装置中图分类号：V250．3文献标志码：A文章编号：1009—8518(2013)02—0066—08DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2013．02．010ResearchonLowTemperaturePerformancesofPyrotechnicDeviceSealFM一1LIUYuanyuanZHUANGYuCHENJinCAIWenjian(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，Ch

3、ina)AbstractThispaperstudiesthelow—temperaturecharacteristicsofpyrotechnicdevicessealring，suchastensilestrengthatlowtemperaturesandcompressioncoefficientofcold-resistant．contrastedcompressioncoefficientsofcold—resistantofdifferentmaterials，selectsFM-1sealringasanobjectofstudy,andfocusesonitslow

4、temperatureperformancedata．Throughexperiments，theresiliencyofFM一1sealringgraduallydecreasedwithdecreasingtemperature，andbyfurthercalculation，thecompressionrateofFM一1sealringinlowtern—peraturesismuchlowerthanthedesignedvaluewhichwouldaffectthesealpropertygreatly．Finally,thispaperalsoanalyzesthee

5、ffectoflowtemperaturesealsonpyrotechnicdevicesperformancecombinedwithexperi—ments．Thestudyfindsthatalthoughthelowtemperatureaffectssealringresiliencegreatly,butitputsalimitedimpactonthesealoftheentireexperimentdevice．Keywordssealing；O—ring；lowtemperature；pyrotechnicdevices1引言火工技术是航天飞行器的关键技术之一，几

6、乎每个航天飞行器均需要几个到几十个火工装置完成关键程序动作与任务。由于包含爆炸产物，火工装置的密封设计是非常重要的。火工装置的密封主要有两个作用，一是保证装置不受外界环境的影响，防止湿气和尘土进入作动装置内部；二是减少燃气的泄漏和污染，提高火药能量的利用率，保证产品性能稳定一致。“O”形橡胶圈收稿日期：2012．06．22基金项目：深空探测专项工程第2期刘媛媛等：基于FM一1密封材料低温性能研究67常用于火工装置的端面密封和活动表面密封。密封圈的失效会影响产品的工作性能和可靠性，甚至影响整个系统的安全性。航天器在太空面临的严酷环境对配套产品密封性有更高的要求，密封圈在低温下失效曾造成

7、美国“挑战者”号航天飞机失事等重大事故。因此针对火工装置密封圈在低温下的性能进行研究具有重要的意义。2密封圈的工作原理2．1“0”形圈密封原理“0”形圈是靠压力密封，作用于密封圈一侧的压力将密封圈压紧在活塞和内孔间的环形槽内，橡胶弹性材料受压缩后产生自动的压紧效应，形成接触面间的接触应力来实现密封。“0”形密封圈安装在密封槽中，前后有相同的挡肩，见图1。图中，Po为接触压力，P为被密封介质内压。一一(a)密封圈压缩前(b)密封圈压缩后(a)Sealsbef