摘　要：介绍了1种用于陀螺仪的新型光敏厌氧密封胶，对其进行了密封性、高低温循环、耐油性等测试，结果表明，该胶能够满足液浮陀螺仪密封的指标要求，可替代传统的环氧陀螺仪密封胶，并已先应用于陀螺仪关键部位引线柱的密封。

关键词：光敏厌氧胶；陀螺仪；密封

0　引　言

　　我所液浮陀螺仪使用的粘接及密封用胶为环氧树脂胶，这种密封胶从我所研制液浮陀螺仪开始就一直使用，配方一直没有改变。经过近40年考验，基本上能够满足使用要求，但由于液浮陀螺仪密封性指标较高，达到1×10^-10Pa・m³／s，在工艺上配胶、封胶等环节存在一定的技术难度，对操作人员的要求高，因此在陀螺仪生产数量相对较少的情况下，该密封胶可以满足要求，但在陀螺仪生产数量较大的情况下，封胶质量可能会受到一定的影响，而且该密封胶的固化温度比较高，固化时间也较长，不适合大批量使用，经常有一些陀螺仪在使用一段时间后发生漏油现象而被退回，使陀螺仪的可靠性降低。尤其是近几年，随着我所陀螺仪交付数量的增加，因漏油而退回的陀螺仪也相应增加，对产品质量信誉造成了一定的影响。
　　近年来，我们一直在着手解决这个问题，天津市合成材料研究所通过立项，为我所研制了一种新型的光敏厌氧陀螺仪密封胶，这种新型密封胶应用在陀螺仪的关键部位上，取得了明显的效果。

1　陀螺仪中密封件的难度分析

　　液浮陀螺仪是在陀螺仪内部填充氟油，以满足陀螺仪浮子的中性悬浮，氟油的密度非常大，高可达到2.1 g／cm³，陀螺仪的工作温度在75 ℃左右，密封胶需要在高温状态下，长期浸泡在氟油中，因此密封难度较大。此外，陀螺仪内粘接部位多，密封部件多，其中任何一个环节出现粘接或密封质量问题，就会影响陀螺仪的正常工作，若密封太差，就会在陀螺仪高温工作过程中，出现陀螺仪腔体内的氟油往外泄露的现象，我们称之为“漏油”现象，从而影响陀螺仪的正常使用，进而影响整个系统的性能。

2　陀螺仪中发生漏油部位的分析

　　1)陀螺仪密封结构简介
　　陀螺仪的核心是动压气体轴承电机，支承在框架上，外面套有浮筒并密封，组成了浮子组件，再外面是内壳体和定位的外壳体。为了提高浮子组件质心的稳定性，减小浮子组件沿输出轴的摩擦力矩，浮筒和内壳体之间充满了氟油，使浮子组件的重心和浮心能够重合。内壳体的两端分别安装有左、右端盖部件，形成了1个密闭的空间。左、右端盖用3个螺钉固定在内壳体上，另外，内壳体上还有8个接线绝缘子，各零件问的结合处依靠环氧树脂胶实现密封(见图1)。

　　造成陀螺仪漏油的环节部位很多，尤其是左、右端盖与内壳体间的胶槽，由于胶槽直径比较大，所以对密封性的要求就更高，此部位是漏油发生机率较高的地方。

3　光敏厌氧密封胶的研制及测试

　　光敏厌氧密封胶是一种采用紫外灯照射、厌氧固化的新型快速密封胶。该密封胶是属聚胺类的厌氧胶，它采用单一组分，呈无色透明状，流动性与我们使用的环氧树脂胶相当，但可直接使用，不需要按比例调配混合，大大简化了工作人员的操作难度；其次它采用常温紫外光照射固化，固化时间只需10~20 s，大大缩短了胶封时间；后，它的固化设备是一种小型的紫外光照射装置，体积很小，大大节约了占地资源。
　　我们对该密封胶产品进行了密封性、粘接性、高低温循环、耐油性等一系列测试。
　　选择陀螺仪中易漏油的部位，即左、右端盖与内壳体间的胶槽部分，按照其结构间隙尺寸，做了6个实验件，它们的外径与陀螺内壳体外径尺寸、胶槽尺寸一致，采用光敏厌氧胶填充胶槽，然后按照工艺要求用紫外灯照射20 s进行固化，完成密封后，采用高精度的氦检漏仪对这6个实验件进行检漏，漏率全部满足1×10^-10Pa・m³／s的指标，满足陀螺仪的设计要求。
3.2　高低温实验
　　把6个实验件，放置在高低温箱中进行-40~80℃下的循环实验，80℃保温4 h，-40℃保温4h，连续老化8个月后进行检漏，结果6个实验件漏率全部达到1×10^-10Pa・m³／s的指标，满足陀螺仪的设计要求。
3.3　与氟油相容性实验
　　我们把2个实验件，浸泡在氟溴油中，再取2个实验件浸泡在氟氯油中，然后放置在高低温箱中进行0～80℃下的循环实验。由于氟溴油和氟氯油的凝固点只有8～10℃左右，因而在80℃保温4h，0℃保温4 h，连续老化8个月后再分别进行检漏，结果4个实验件漏率全部满足1×10^-10Pa・m³／s的指标。
　　再把2个实验件浸泡在氟醚油中，然后放置在高低温箱中进行-40～80℃下的循环实验。氟醚油的凝固点能达到-40℃左右，因而在80℃保温4 h，-40℃保温4 h，连续老化8个月后再进行检漏，结果2个实验件漏率全部满足1×10^-10Pa・m³／s的指标。
　　从以上这些单项实验结果来看，光敏厌氧密封胶能够满足液浮陀螺仪密封指标的设计要求。

4　光敏厌氧密封胶在陀螺仪上的应用

　　目前大的密封难度在返修陀螺仪的引线柱上的密封，这几年陀螺仪的返修表浮子引线柱漏率超差的比例较高，约占50％左右。这样的浮子必需进行补漏，满足密封要求后，才能进行后续装配。但在目前现有密封材料、密封工艺条件下，对2次补胶的浮子进行密封，效果并不理想，导致浮子引线柱补胶后漏率依然超差的数量比较多，这些漏的浮子需再次扣胶、补胶，反复多次，多时达5~6次左右，有的还终因封不住而报废，浪费了大量的人力、物力和时间，严重影响了陀螺仪的装配质量和工作效率。因此，我们把光敏厌氧密封胶先应用在陀螺仪引线柱的密封上。
4.1　目前陀螺仪引线柱的补漏方法及存在的问题
　　目前陀螺仪引线柱的补漏方法是：在漏率超差的浮子引线柱上，先把原环氧树脂胶层去掉，然后再涂覆新配的环氧树脂密封胶进行密封，密封后的浮子满足检漏要求(4×10^-10Pa・m³／s)后即可进行后续装配。
　　但由于是返修表，浮子引线柱的胶面是经过氟油浸泡过的，在胶面的泄漏处渗入了不少氟油，通过超声波等设备无法把胶层里面的氟油都彻底清洗干净，在环氧树脂密封胶进行高温(85℃)固化(固化时间是8 h)时渗入的氟油因体积膨胀而渗透出来，浸润粘接面，影响粘接质量，所以很难将泄漏处一次性补好，需要反复多次补漏，甚至有的因总也封不住而报废。不仅影响了工作效率，也影响了返修表的成活率。
4.2　光敏厌氧密封胶用于陀螺仪引线柱补漏
　　光敏厌氧密封胶是在常温下采用紫外光进行固化的，固化时间非常短，只有15～20 s，胶层外面在紫外光短期照射固化后，里面的胶层与空气隔绝后则变成了厌氧固化，终该密封胶达到完全固化。
　　该密封胶的这种固化形式非常适合陀螺引线柱的密封。它的优点有以下几点：
　　1)它是单组分液体，流动性好，无需多种材料进行称重、配比和搅拌，减少了人为的配比和操作误差。
　　2)它采用常温固化，减少了由于高温固化导致胶层内的氟油渗出从而影响装配质量的可能性。
　　3)它的固化工艺简单，时间短，只有15～20 s，操作方便，只需要使用一台紫外光设备。目前我们使用的环氧树脂密封胶的固化时间是8 h，还必须要放置到烘箱中进行高温固化。
　　鉴于以上特点，我们将光敏厌氧密封胶应用在漏率超差的浮子引线柱上。具体方法是：先把引线柱的表面胶层去除一部分(整个胶层深度约为7～8 cm)，涂覆光敏厌氧密封胶，利用它是常温紫外固化的原理，使在下层胶层里的氟油不至于冒出来，然后在光敏厌氧胶的胶层上再涂覆一层环氧树脂胶，利用光敏厌氧胶把含有氟油的胶层与外面新涂覆的环氧树脂胶隔开，从而达到提高引线柱密封质量的目的，具体见图2。

　　补漏结果：78个浮子中，有75块浮子，全部是一次性补漏成功，再次返修后的浮子引线柱也没有再出现漏率超差的情况，装配的成活率也很高。封完光敏厌氧胶后直接检漏的浮子一次性全部不漏，再封环氧树脂胶后也不漏，直接进入到了后期的装配，而且装成的陀螺仪的成活率也很高。
　　通过实践，逐渐摸索出了一套用光敏厌氧胶密封引线柱的工艺手段，具体如下：
　　1)浮子引线柱的胶槽不能抠的太深，佳深度在1～1.5 mm左右。
　　2)在封光敏胶前需要把引线柱抠胶后的胶槽处理好，在烘箱中85℃先加热至少2 h，先把胶槽内的氟油控出一部分，再用超声波F113清洗，后用丙酮处理清洗干净。以防止在使用光敏胶的过程中出现氟油冒油现象，从而影响光敏胶的固化质量。
　　3)光敏胶固化时间固定在30 s左右1次，分2次固化。
　　4)陀螺浮子应该尽量摆在光源的固化，效果达到佳。
　　5)光敏胶粘度不易太大。需要在封装前先加热2 min。

5　结　论

　　光敏厌氧密封胶从性能上能够满足陀螺仪对密封胶各项指标的要求，在陀螺仪的实际应用上，提供了有效验证，也取得了明显的效果，说明该胶具备替代环氧树脂胶的功能，为我们下一步在陀螺仪所有密封部位上替代环氧树脂胶提供了实验基础。