摘　要：介紹了1種用于陀螺儀的新型光敏厭氧密封膠，對其進行了密封性、高低溫循環、耐油性等測試，結果表明，該膠能夠滿足液浮陀螺儀密封的指標要求，可替代傳統的環氧陀螺儀密封膠，并已先應用于陀螺儀關鍵部位引線柱的密封。

關鍵詞：光敏厭氧膠；陀螺儀；密封

0　引　言

　　我所液浮陀螺儀使用的粘接及密封用膠為環氧樹脂膠，這種密封膠從我所研制液浮陀螺儀開始就一直使用，配方一直沒有改變。經過近40年考驗，基本上能夠滿足使用要求，但由于液浮陀螺儀密封性指標較高，達到1×10^-10Pa?m³／s，在工藝上配膠、封膠等環節存在一定的技術難度，對操作人員的要求高，因此在陀螺儀生產數量相對較少的情況下，該密封膠可以滿足要求，但在陀螺儀生產數量較大的情況下，封膠質量可能會受到一定的影響，而且該密封膠的固化溫度比較高，固化時間也較長，不適合大批量使用，經常有一些陀螺儀在使用一段時間后發生漏油現象而被退回，使陀螺儀的可靠性降低。尤其是近幾年，隨著我所陀螺儀交付數量的增加，因漏油而退回的陀螺儀也相應增加，對產品質量信譽造成了一定的影響。
　　近年來，我們一直在著手解決這個問題，天津市合成材料研究所通過立項，為我所研制了一種新型的光敏厭氧陀螺儀密封膠，這種新型密封膠應用在陀螺儀的關鍵部位上，取得了明顯的效果。

1　陀螺儀中密封件的難度分析

　　液浮陀螺儀是在陀螺儀內部填充氟油，以滿足陀螺儀浮子的中性懸浮，氟油的密度非常大，高可達到2.1 g／cm³，陀螺儀的工作溫度在75 ℃左右，密封膠需要在高溫狀態下，長期浸泡在氟油中，因此密封難度較大。此外，陀螺儀內粘接部位多，密封部件多，其中任何一個環節出現粘接或密封質量問題，就會影響陀螺儀的正常工作，若密封太差，就會在陀螺儀高溫工作過程中，出現陀螺儀腔體內的氟油往外泄露的現象，我們稱之為“漏油”現象，從而影響陀螺儀的正常使用，進而影響整個系統的性能。

2　陀螺儀中發生漏油部位的分析

　　1)陀螺儀密封結構簡介
　　陀螺儀的核心是動壓氣體軸承電機，支承在框架上，外面套有浮筒并密封，組成了浮子組件，再外面是內殼體和定位的外殼體。為了提高浮子組件質心的穩定性，減小浮子組件沿輸出軸的摩擦力矩，浮筒和內殼體之間充滿了氟油，使浮子組件的重心和浮心能夠重合。內殼體的兩端分別安裝有左、右端蓋部件，形成了1個密閉的空間。左、右端蓋用3個螺釘固定在內殼體上，另外，內殼體上還有8個接線絕緣子，各零件問的結合處依靠環氧樹脂膠實現密封(見圖1)。

　　造成陀螺儀漏油的環節部位很多，尤其是左、右端蓋與內殼體間的膠槽，由于膠槽直徑比較大，所以對密封性的要求就更高，此部位是漏油發生機率較高的地方。

3　光敏厭氧密封膠的研制及測試

　　光敏厭氧密封膠是一種采用紫外燈照射、厭氧固化的新型快速密封膠。該密封膠是屬聚胺類的厭氧膠，它采用單一組分，呈無色透明狀，流動性與我們使用的環氧樹脂膠相當，但可直接使用，不需要按比例調配混合，大大簡化了工作人員的操作難度；其次它采用常溫紫外光照射固化，固化時間只需10~20 s，大大縮短了膠封時間；后，它的固化設備是一種小型的紫外光照射裝置，體積很小，大大節約了占地資源。
　　我們對該密封膠產品進行了密封性、粘接性、高低溫循環、耐油性等一系列測試。
　　選擇陀螺儀中易漏油的部位，即左、右端蓋與內殼體間的膠槽部分，按照其結構間隙尺寸，做了6個實驗件，它們的外徑與陀螺內殼體外徑尺寸、膠槽尺寸一致，采用光敏厭氧膠填充膠槽，然后按照工藝要求用紫外燈照射20 s進行固化，完成密封后，采用高精度的氦檢漏儀對這6個實驗件進行檢漏，漏率全部滿足1×10^-10Pa?m³／s的指標，滿足陀螺儀的設計要求。
3.2　高低溫實驗
　　把6個實驗件，放置在高低溫箱中進行-40~80℃下的循環實驗，80℃保溫4 h，-40℃保溫4h，連續老化8個月后進行檢漏，結果6個實驗件漏率全部達到1×10^-10Pa?m³／s的指標，滿足陀螺儀的設計要求。
3.3　與氟油相容性實驗
　　我們把2個實驗件，浸泡在氟溴油中，再取2個實驗件浸泡在氟氯油中，然后放置在高低溫箱中進行0～80℃下的循環實驗。由于氟溴油和氟氯油的凝固點只有8～10℃左右，因而在80℃保溫4h，0℃保溫4 h，連續老化8個月后再分別進行檢漏，結果4個實驗件漏率全部滿足1×10^-10Pa?m³／s的指標。
　　再把2個實驗件浸泡在氟醚油中，然后放置在高低溫箱中進行-40～80℃下的循環實驗。氟醚油的凝固點能達到-40℃左右，因而在80℃保溫4 h，-40℃保溫4 h，連續老化8個月后再進行檢漏，結果2個實驗件漏率全部滿足1×10^-10Pa?m³／s的指標。
　　從以上這些單項實驗結果來看，光敏厭氧密封膠能夠滿足液浮陀螺儀密封指標的設計要求。

4　光敏厭氧密封膠在陀螺儀上的應用

　　目前大的密封難度在返修陀螺儀的引線柱上的密封，這幾年陀螺儀的返修表浮子引線柱漏率超差的比例較高，約占50％左右。這樣的浮子必需進行補漏，滿足密封要求后，才能進行后續裝配。但在目前現有密封材料、密封工藝條件下，對2次補膠的浮子進行密封，效果并不理想，導致浮子引線柱補膠后漏率依然超差的數量比較多，這些漏的浮子需再次扣膠、補膠，反復多次，多時達5~6次左右，有的還終因封不住而報廢，浪費了大量的人力、物力和時間，嚴重影響了陀螺儀的裝配質量和工作效率。因此，我們把光敏厭氧密封膠先應用在陀螺儀引線柱的密封上。
4.1　目前陀螺儀引線柱的補漏方法及存在的問題
　　目前陀螺儀引線柱的補漏方法是：在漏率超差的浮子引線柱上，先把原環氧樹脂膠層去掉，然后再涂覆新配的環氧樹脂密封膠進行密封，密封后的浮子滿足檢漏要求(4×10^-10Pa?m³／s)后即可進行后續裝配。
　　但由于是返修表，浮子引線柱的膠面是經過氟油浸泡過的，在膠面的泄漏處滲入了不少氟油，通過超聲波等設備無法把膠層里面的氟油都徹底清洗干凈，在環氧樹脂密封膠進行高溫(85℃)固化(固化時間是8 h)時滲入的氟油因體積膨脹而滲透出來，浸潤粘接面，影響粘接質量，所以很難將泄漏處一次性補好，需要反復多次補漏，甚至有的因總也封不住而報廢。不僅影響了工作效率，也影響了返修表的成活率。
4.2　光敏厭氧密封膠用于陀螺儀引線柱補漏
　　光敏厭氧密封膠是在常溫下采用紫外光進行固化的，固化時間非常短，只有15～20 s，膠層外面在紫外光短期照射固化后，里面的膠層與空氣隔絕后則變成了厭氧固化，終該密封膠達到完全固化。
　　該密封膠的這種固化形式非常適合陀螺引線柱的密封。它的優點有以下幾點：
　　1)它是單組分液體，流動性好，無需多種材料進行稱重、配比和攪拌，減少了人為的配比和操作誤差。
　　2)它采用常溫固化，減少了由于高溫固化導致膠層內的氟油滲出從而影響裝配質量的可能性。
　　3)它的固化工藝簡單，時間短，只有15～20 s，操作方便，只需要使用一臺紫外光設備。目前我們使用的環氧樹脂密封膠的固化時間是8 h，還必須要放置到烘箱中進行高溫固化。
　　鑒于以上特點，我們將光敏厭氧密封膠應用在漏率超差的浮子引線柱上。具體方法是：先把引線柱的表面膠層去除一部分(整個膠層深度約為7～8 cm)，涂覆光敏厭氧密封膠，利用它是常溫紫外固化的原理，使在下層膠層里的氟油不至于冒出來，然后在光敏厭氧膠的膠層上再涂覆一層環氧樹脂膠，利用光敏厭氧膠把含有氟油的膠層與外面新涂覆的環氧樹脂膠隔開，從而達到提高引線柱密封質量的目的，具體見圖2。

　　補漏結果：78個浮子中，有75塊浮子，全部是一次性補漏成功，再次返修后的浮子引線柱也沒有再出現漏率超差的情況，裝配的成活率也很高。封完光敏厭氧膠后直接檢漏的浮子一次性全部不漏，再封環氧樹脂膠后也不漏，直接進入到了后期的裝配，而且裝成的陀螺儀的成活率也很高。
　　通過實踐，逐漸摸索出了一套用光敏厭氧膠密封引線柱的工藝手段，具體如下：
　　1)浮子引線柱的膠槽不能摳的太深，佳深度在1～1.5 mm左右。
　　2)在封光敏膠前需要把引線柱摳膠后的膠槽處理好，在烘箱中85℃先加熱至少2 h，先把膠槽內的氟油控出一部分，再用超聲波F113清洗，后用丙酮處理清洗干凈。以防止在使用光敏膠的過程中出現氟油冒油現象，從而影響光敏膠的固化質量。
　　3)光敏膠固化時間固定在30 s左右1次，分2次固化。
　　4)陀螺浮子應該盡量擺在光源的固化，效果達到佳。
　　5)光敏膠粘度不易太大。需要在封裝前先加熱2 min。

5　結　論

　　光敏厭氧密封膠從性能上能夠滿足陀螺儀對密封膠各項指標的要求，在陀螺儀的實際應用上，提供了有效驗證，也取得了明顯的效果，說明該膠具備替代環氧樹脂膠的功能，為我們下一步在陀螺儀所有密封部位上替代環氧樹脂膠提供了實驗基礎。