橡膠密封件的失效原因有哪幾種?
來(lái)源:深圳市澳佛特橡膠制品有限公司 發(fā)布日期:2016-05-17 瀏覽次數:1701
常見(jiàn)的橡膠密封件失效原因主要有4種:設計錯誤、選材錯誤、密封件質(zhì)量問(wèn)題和使用不當。
1. 選材錯誤
常用的橡膠密封材料有三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)、硅橡膠(VMQ)、氟橡膠(FKM或者FPM)和氯丁橡膠(CR)等。這些橡膠的特性各不相同,應用也不同。選擇材料要從多方面考慮,比如使用溫度、材料是否耐受介質(zhì)、材料的硬度、壓縮永久變形和耐磨性等各種因素。
選材錯誤常常是因為設計人員對各種材料的性能不熟悉。一個(gè)經(jīng)驗豐富的橡膠密封件供應商能一開(kāi)始就指出選材的問(wèn)題。
我們有個(gè)國內客戶(hù)不喜歡正在使用的O圈,因為這個(gè)O圈很容易壞。我們檢查了更換下來(lái)的樣品,發(fā)現樣品表面有龜裂,紋路很像臭氧老化。我們又詢(xún)問(wèn)了O圈的使用環(huán)境,發(fā)現周?chē)泻芏鄼C械設備和電動(dòng)馬達。這下答案就有了:電動(dòng)馬達的火花能產(chǎn)生臭氧,造成了局部小環(huán)境臭氧濃度較高;而客戶(hù)所選材料為丁腈橡膠,不耐受臭氧。為了驗證結論,我們在實(shí)驗室臭氧老化箱中做了測試,結果客戶(hù)提供的新O圈表面也出現了類(lèi)似的裂紋。由於該密封件只與空氣長(cháng)期接觸,沒(méi)有礦物油等其他物質(zhì),我們最終推薦了三元乙丙橡膠來(lái)代替客戶(hù)的現有產(chǎn)品。
有時(shí)使用環(huán)境比較復雜,或者是一個(gè)全新的設計,選擇材料就不是件非常容易的事了。除了仔細甄別各種影響因素外,還需要進(jìn)行功能測試。
2. 設計錯誤
設計錯誤通常是由於設計人員對產(chǎn)品認識不足造成的。比如對密封件承受的壓力估計不足、對密封面上接觸應力分布的認識有誤、安放密封件的溝槽設計不合理等。
有限元分析(FEA)常常被用來(lái)輔助密封件的設計和失效分析。我們曾為某美國客戶(hù)做過(guò)一個(gè)密封件,該密封件以塑料為主體,局部包上橡膠??蛻?hù)在檢測零件的過(guò)程中發(fā)現,塑料部分在測試時(shí)容易破裂,從而得出結論是:塑料件在二次成型時(shí)(即將橡膠包覆在塑料件上)被損壞了。經(jīng)我們分析後發(fā)現,塑料件都是在一個(gè)地方破裂的。通過(guò)有限元分析,我們發(fā)現,塑料件的破損部位實(shí)際上是密封件受到最大應力的地方,此處應力已經(jīng)遠遠超過(guò)塑料所能承受的。
如果在設計的時(shí)候客戶(hù)就用有限元方法分析過(guò)該產(chǎn)品,不但可以避免類(lèi)似的錯誤,還可以節省其時(shí)間和金錢(qián)。當然,想要成功的分析預測橡膠密封件的性能,不但要有合適的有限元分析軟件,還要有豐富的材料經(jīng)驗、建模經(jīng)驗和長(cháng)期的數據積累。
3. 密封件使用不當
一個(gè)好密封件,如果使用不當,也會(huì )造成整個(gè)產(chǎn)品失效,比如潤滑油使用錯誤。
我們的某個(gè)客戶(hù)反饋說(shuō)O圈零件的尺寸與要求差異很大。當我們分析樣品時(shí)才發(fā)現,客戶(hù)用錯了潤滑油。該O圈是由三元乙丙橡膠制成,材料本身不耐礦物油類(lèi)的潤滑油??蛻?hù)涂上這種潤滑油,會(huì )造成產(chǎn)品體積溶脹。後來(lái)讓客戶(hù)改用硅油就沒(méi)有問(wèn)題了。
另外一類(lèi)常見(jiàn)的問(wèn)題為安裝錯誤。比如在O圈裝配過(guò)程中產(chǎn)生了扭曲;由於安裝不當而造成密封件受壓不均勻;密封件的潤滑不夠等失誤。如果這些失誤是由密封件的生產(chǎn)廠(chǎng)家造成的,那么這屬於生產(chǎn)質(zhì)量所控制的范圍之內。如果由定貨方或者第三方造成,那么就屬於使用不當了。
當今科技日新月異,巿場(chǎng)上出現了很多新的密封件材料和工程設計,以滿(mǎn)足各種苛刻的使用要求。同時(shí),大多數密封件的制造商也采用了科學(xué)的質(zhì)量管理體系。遺憾的是,這些努力都不能杜絕密封件失效。因而,失效分析就顯得更為重要了。
4. 密封件質(zhì)量
密封件的生產(chǎn)質(zhì)量與最終產(chǎn)品的可靠性密切相關(guān)。常見(jiàn)的問(wèn)題有:原材料質(zhì)量不穩定、橡膠混煉時(shí)投錯原料、原料或者混煉膠儲存不當(交叉污染)、膠料混煉不均勻、硫化條件(溫度、時(shí)間、壓力等)不妥、密封件產(chǎn)品保存不當、模具使用不當等。這些問(wèn)題往往涉及到生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制。定貨方在選擇密封件生產(chǎn)廠(chǎng)時(shí),應該經(jīng)過(guò)多次考察、調研并進(jìn)行產(chǎn)品測試。在供貨的過(guò)程中,還可要求密封件的生產(chǎn)企業(yè)提供真實(shí)、準確的檢驗報告。
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