橡膠密封件廣泛地應用於各行各業。橡膠密封件一旦失效,輕則使密封設備不能正常工作、造成經濟損失;重則會造成人身傷亡事故,如由於挑戰者號航天飛機右側固體火箭助推器的O型密封圈失效。橡膠密封件的失效分析不僅可以幫助找出問題所在便於以後采取相應的預防措施,還可幫助客戶和密封件生產商改進現有技術,取得雙贏。
橡膠密封件四大失效原因
常見的橡膠密封件失效原因主要有四種:橡膠密封件設計錯誤、橡膠密封件選材錯誤、橡膠密封件質量問題和橡膠密封件使用不當。
1、橡膠密封件選材錯誤
常用的橡膠密封材料有三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)、矽橡膠(VMQ)、氟橡膠(FKM或者FPM)和氯丁橡膠(CR)等。這些橡膠密封材料的特性各不相同,應用也不同。選擇橡膠密封材料要從多方麵考慮,比如橡膠密封材料使用溫度、橡膠密封材料是否耐受介質、橡膠密封材料的硬度、橡膠密封材料壓縮永久變形和耐磨性等各種因素。
橡膠密封件選材錯誤常常是因為橡膠密封件設計人員對各種橡膠密封材料的性能不熟悉。一個經驗豐富的橡膠密封件供應商能一開始就指出選材的問題。有時橡膠密封件的使用環境比較複雜,或者是一個全新的橡膠密封件設計,選擇合適的橡膠密封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,還需要進行功能測試。
2、橡膠密封件設計錯誤
橡膠密封件設計錯誤通常是由於設計人員對橡膠密封件產品認識不足造成的。比如對橡膠密封件承受的壓力估計不足、對密封麵上接觸應力分布的認識有誤、安放橡膠密封件的溝槽設計不合理等。
有限元分析(FEA)常常被用來輔助橡膠密封件的設計和失效分析。曾做過一個橡膠密封件,該橡膠密封件以塑料為主體,局部包上橡膠。當在檢測橡膠密封件零件的過程中發現,塑料部分在測試時容易破裂,從而得出結論是:橡膠密封件塑料件在二次成型時(即將橡膠包覆在塑料件上)被損壞了。橡膠密封件塑料件都是在一個地方破裂的。通過有限元分析,我們發現,橡膠密封件塑料件的破損部位實際上是橡膠密封件受到最大應力的地方,橡膠密封件此處應力已經遠遠超過塑料所能承受的。
如果橡膠密封件在設計的時候客戶就用有限元方法分析過該橡膠密封件產品,不但可以避免類似的錯誤,還可以節省其時間和金錢。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驗、建模經驗和長期的數據積累。
3、橡膠密封件使用不當
一個好橡膠密封件,如果使用不當,也會造成整個橡膠密封件產品失效,比如潤滑油使用錯誤。
某些客戶反饋說O型圈零件的尺寸與要求差異很大。當我們分析樣品時才發現,客戶用錯了潤滑油。該O型圈是由三元乙丙橡膠製成,材料本身不耐礦物油類的潤滑油。客戶塗上這種潤滑油,會造成產品體積溶脹。改用矽油就沒有問題了。
另外一類常見的問題為橡膠密封件安裝錯誤。比如在O型圈裝配過程中產生了扭曲;由於安裝不當而造成橡膠密封件受壓不均勻;橡膠密封件的潤滑不夠等失誤。如果這些失誤是由橡膠密封件的生產廠家造成的,那麽這屬於生產質量所控製的範圍之內。如果由定貨方或者第三方造成,那麽就屬與橡膠密封件使用不當了。
4、橡膠密封件質量
橡膠密封件的生產質量與最終產品的可靠性密切相關。橡膠密封件常見的問題有:原材料質量不穩定、橡膠混煉時投錯原料、原料或者混煉膠儲存不當(交叉汙染)、膠料混煉不均勻、硫化條件(溫度、時間、壓力等)不妥、橡膠密封件產品保存不當、模具使用不當等。這些問題往往涉及到生產過程中的質量控製。定貨方在選擇橡膠密封件生產廠時,應該經過多次考察、調研並進行產品測試。在供貨的過程中,還可要求橡膠密封件的生產企業提供真實、準確的檢驗報告。