橡膠密封件失效分析
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:2230
橡膠密封件失效分析不但要求技術(shù)人員具有全面的材料知識,還必須具有豐富的工程經(jīng)驗,并且要善於使用一些分析儀器和設備,因此復雜的失效分析往往需要一個(gè)團隊來(lái)完成。
當客戶(hù)的產(chǎn)品發(fā)生密封故障時(shí),他們首先想到的原因往往是橡膠密封件,他們最常提出的問(wèn)題是:供應商是否換過(guò)材料?其實(shí),從上文中可以看出,材料更換只是可能的影響因素之一。所以,當碰到密封故障時(shí),應該從以下四個(gè)方面出發(fā),全面掌握資料,根據數據而不是憑猜想作結論。
1. 選擇合適的機構來(lái)進(jìn)行密封件失效分析
現實(shí)中,客戶(hù)常常首選該橡膠密封件的供應商來(lái)做失效分析,或者找裝備精良的大學(xué)實(shí)驗室(或專(zhuān)業(yè)測試公司)來(lái)做。但是,橡膠密封件失效分析不但要求技術(shù)人員具有全面的材料知識,還必須具有豐富的工程設計經(jīng)驗,并且要善於使用一些專(zhuān)業(yè)的分析儀器和設備。而只有資深的橡塑元件生產(chǎn)商才有這樣的技術(shù)力量。另外,分析中可能會(huì )涉及到一些客戶(hù)的技術(shù)機密,因此,最好找一個(gè)有信譽(yù)的公司來(lái)進(jìn)行分析。
2. 搜集背景資料
遇到密封故障時(shí),首先應該搜集如下背景資料,用來(lái)初步判斷失效是否和材料有關(guān):
?密封件的生產(chǎn)廠(chǎng)家是誰(shuí);膠料名稱(chēng)是什么(客戶(hù)有可能會(huì )搞錯供應商)。
?失效產(chǎn)品中所用的密封件批號或者訂單號,這樣可以方便以後查詢(xún)。如果密封件失效僅與某批次相關(guān),那么很有可能是由密封件生產(chǎn)中的某些變化造成的。
?密封件失效是怎么被發(fā)現的?密封件使用的條件是什么(溫度、壓力、介質(zhì)、使用頻率等)? 如果結構特殊,可能還需要圖紙或者組合件的照片。
?失效產(chǎn)品占多少比例(%)。
?如有可能,請客戶(hù)送回部分樣品:失效的密封件、沒(méi)有失效的密封件、以及同批號中沒(méi)有使用過(guò)的密封件。這樣便於以後做比較測試。值得注意的是,有些樣品可能殘留有毒物質(zhì),一定要提醒客戶(hù)和相關(guān)人員做好防護措施,并且妥善送交樣品。
得到這些信息後,分析員最好能夠建立相應的檔案。一來(lái)便於今後追蹤跟進(jìn)調查情況;二來(lái)可以為將來(lái)的類(lèi)似案例提供線(xiàn)索。
3. 初步分析
如果是由密封件供應商進(jìn)行失效分析,在得到樣品後,最好還是先做一些簡(jiǎn)單的材料分析(比如硬度、拉伸強度、永久壓縮變形、比重等物性測試和尺寸檢查),以再次確認該產(chǎn)品的確是自己的產(chǎn)品。因為很多橡膠件看起來(lái)都一樣(比如O圈)。
我們就有這樣的經(jīng)歷,客戶(hù)一再強調是我們的產(chǎn)品XYZ。但是經(jīng)過(guò)材料分析後,樣品的成分和性能與我們的XYZ產(chǎn)品大相徑庭。同時(shí),也可以用這些測試結果來(lái)判斷材料是否有問(wèn)題。
有時(shí)候還可以在失效密封件上找到一些特征。有經(jīng)驗的技術(shù)人員憑這些特征就可以初步斷定失效原因。另外,在失效特征的附近,還要注意觀(guān)察是否有異物、氣泡、流痕或者毛邊等異常情況。這些特征常常和密封件生產(chǎn)質(zhì)量有關(guān)??赏ㄟ^(guò)肉眼、放大鏡、顯微鏡和電子掃描顯微鏡(SEM)等進(jìn)行觀(guān)察。
根據以上這些線(xiàn)索,可以初步辨別造成失效的大致原因,如果需要,可進(jìn)一步安排其他分析測試。
4. 深度分析
如果初步分析無(wú)法解決材料方面的疑問(wèn),那么就需要采用一些更精密的化學(xué)分析方法。
常見(jiàn)的有示差掃描量熱儀(DSC),熱重分析儀(TGA),動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀(DMA)和熱機械分析儀(TMA)等熱分析技術(shù)和傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)等光譜方法。這些分析儀器大都很貴,但是一般在幾天內就可獲得分析結果。
示差掃描量熱儀(DSC)常用來(lái)測試橡膠材料的玻璃化溫度,在失效分析中可以用來(lái)檢查橡膠材料的耐低溫性能。
熱重分析儀(TGA)常用來(lái)研究材料的組分,借此可以快速間接地看出某些成分是否有問(wèn)題。
動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀(DMA)常用來(lái)測試在一定條件下材料的剛度與阻尼,借此可以判斷在實(shí)際使用環(huán)境中該密封件是否合適(比如抗沖擊性能)。
傅里葉變換紅外光譜(FTIR)常用來(lái)測定分子組成和結構,在失效分析中可以用來(lái)確定橡膠本身和某些成分是什么、密封件上的異物成分、在使用中密封件發(fā)生了什么化學(xué)變化等信息。
這些技術(shù)曾僅用於大學(xué)和科研院所的基礎科學(xué)研究。而今,在橡膠工業(yè)中,尤其是歐美一些高端技術(shù)企業(yè)中,這些技術(shù)成功地用在密封件失效分析上。對於這些技術(shù),很多文獻都有更詳細的論述和使用實(shí)例,在此不再贅述。
除了憑借經(jīng)驗和上述的各種測試外,有限元分析(FEA)也常常被用來(lái)輔助密封件的失效分析。上文在“機械設計錯誤”中所舉的就是一個(gè)很好的例子。
5. 實(shí)地考察
失效分析的一個(gè)重要部分是實(shí)地考察密封件生產(chǎn)過(guò)程或者使用方的安裝、使用過(guò)程。因為有時(shí)僅憑實(shí)驗室的分析還不能夠得出最終結論。
比如經(jīng)實(shí)驗室分析,密封件物料可能有污染。為了確認這種猜測,分析人員最好實(shí)地到生產(chǎn)廠(chǎng)家考察,看看有什么操作漏洞,并在各個(gè)可能的生產(chǎn)環(huán)節取樣。如果實(shí)地樣品驗證了分析結果,那么就可以確診了。其結果可幫助生產(chǎn)廠(chǎng)家改善生產(chǎn)流程,以避免將來(lái)發(fā)生類(lèi)似的問(wèn)題。
再如,我們曾有一個(gè)產(chǎn)品在使用中沒(méi)有達到預期的壽命就失效了。經(jīng)過(guò)實(shí)驗室分析和對密封件生產(chǎn)廠(chǎng)的考察,我們仍然無(wú)法找出原因。最後,我們的技術(shù)人員去參觀(guān)了客戶(hù)的安裝流水線(xiàn)後發(fā)現,裝配過(guò)程中所使用的一個(gè)元件上有毛刺,裝配中橡膠件表面被劃傷,從而造成橡膠密封件在使用中過(guò)早失效。在客戶(hù)更換了這種元件後,橡膠密封件就完全達到使用要求了。
綜上所述,橡膠密封件的失效分析常常是一個(gè)復雜的工作。技術(shù)人員不僅需要有豐富的經(jīng)驗和知識,還要有認真仔細的態(tài)度、堅韌不拔的毅力和一定的邏輯推理能力。同時(shí),失效分析對分析儀器和設備等硬件也有一定的要求。
即使這樣,失效分析也不是萬(wàn)能的。有時(shí)由於各種原因,有些問(wèn)題可能找不出答案。
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