橡胶密封件的失效分析

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1、橡胶密封件的失效分析王威(黑龙江黑化集团公司黑龙江齐齐哈尔161041)中图分类号：G71文献标识码：A文章编号：ISSN1004-1621(2010)08-017-01橡胶密封件广泛地应用於各行各业。密封件一旦失效，轻则使设备不能正常工作、造成经济损失;重则会造成人身伤亡事故，如1986年1月28日，由於挑战者号航天飞机右侧固体火箭助推器的O型密封圈失效，造成其在升空73秒後解体，机上7名宇航员全部遇难。四大失效原因常见的失效原因主要有4种：设计错误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。1.设计错误设

2、计错误通常是由於设计人员对产品认识不足造成的。比如对密封件承受的压力估计不足、对密封面上接触应力分布的认识有误、安放密封件的沟槽设计不合理等。有限元分析(FEA)常常被用来辅助密封件的设计和失效分析。我们曾为某美国客户做过一个密封件，该密封件以塑料为主体，局部包上橡胶。客户在检测零件的过程中发现，塑料部分在测试时容易破裂，从而得出结论是：塑料件在二次成型时(即将橡胶毡覆在塑料件上)被损坏了。2.选材错误常用的橡胶密封材料有三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、硅橡胶(VMQ)、氟橡胶(FKM或者

3、FPM)和氯丁橡胶(CR)等。这些橡胶的特性各不相同，应用也不同。选择材料要从多方面考虑，比如使用温度、材料是否耐受介质、材料的硬度、压缩永久变形和耐磨性等各种因素。选材错误常常是因为设计人员对各种材料的性能不熟悉。一个经验丰富的橡胶密封件供应商能一开始就指出选材的问题。1.密封件质量密封件的生产质量与最终产品的可靠性密切相关。常见的问题冇：原材料质量不稳定、橡胶混炼时投错原料、原料或者混炼胶储存不当（交叉污染）、胶料混炼不均匀、硫化条件（温度、吋间、压力等）不妥、密封件产品保存不当、模具使用不当等。这

4、些问题往往涉及到生产过程中的质量控制。定货方在选择密封件生产厂吋，应该经过多次考察、调研并进行产品测试。在供货的过程中，还可要求密封件的生产企业提供真实、准确的检验报告。2.密封件使用不当一个好密封件，如果使用不当，也会造成整个产品失效，比如润滑油使用错误。我们的某个客户反馈说0圈零件的尺寸与要求差异很大。当我们分析样品时才发现，客户用错了润滑汕。该0圈是由三元乙丙橡胶制成，材料本身不耐矿物汕类的润滑汕。客户涂上这种润滑汕，会造成产品体积溶胀。後来让客户改用硅油就没有问题了。另外一类常见的问题为安装错误

5、。比如在0圈装配过程中产生了扭曲；由於安装不当而造成密封件受压不均匀;密封件的润滑不够等失误。如果这些失误是由密封件的生产厂家造成的，那么这属於生产质量所控制的范围之内。如果由定货方或者第三方造成，那么就属於使用不当了。合理的设计是确保密封件有效使用的重要因素之•一。1.选择合适的机构来进行密封件失效分析现实中，客户常常首选该橡胶密封件的供应商来做失效分析，或者找装备精良的大学实验室（或专业测试公司）来做。但是，橡胶密封件失效分析不但要求技术人员具冇全面的材料知识，还必须具冇丰富的工程设计经验，并且要善

6、於使用一些专业的分析仪器和设备。而只有资深的橡塑元件生产商才有这样的技术力量。另外，分析中可能会涉及到一些客户的技术机密，因此，最好找一个有信誉的公司来进行分析。1.搜集背景资料遇到密封故障吋，首先应该搜集如下背景资料，用来初步判断失效是否和材料有关：密封件的生产厂家是谁;胶料名称是什么（客户有可能会搞错供应商）。失效产品中所用的密封件批号或者订单号，这样可以方便以後查询。如果密封件失效仅与某批次相关，那么很冇可能是由密封件生产中的某些变化造成的。密封件失效是怎么被发现的?密封件使用的条件是什么（温度、

7、压力、介质、使用频率等）？如果结构特殊，可能还需要图纸或者组合件的照片。失效产品占多少比例（％）。如有可能，请客户送冋部分样品：失效的密封件、没有失效的密封件、以及同批号中没有使用过的密封件。这样便於以後做比较测试。值得注意的是,有些样品可能残留有毒物质，一定要提醒客户和相关人员做好防护措施，并且妥善送交样品。2.初步分析如果是由密封件供应商进行失效分析，在得到样品後，最好还是先做一些简单的材料分析（比如硬度、拉伸强度、永久压缩变形、比重等物性测试和尺寸检査），以再次确认该产品的确是自己的产品。因为很多

8、橡胶件看起来都一样（比如0圈）。我们就有这样的经历，客户一再强调是我们的产品XYZ。但是经过材料分析後，样品的成分和性能与我们的XYZ产品大相径庭。同吋，也可以用这些测试结果来判断材料是否有问题。1.深度分析如果初步分析无法解决材料方面的疑问，那么就需要采用一些更精密的化学分析方法。常见的有示差扫描量热仪(DSC)，热重分析仪(TGA),动态力学分析仪(DMA)和热机械分析仪(TMA)等热分析技术和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等光谱方法