航空橡胶件失效分析及预防研究

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1、航空橡胶件失效分析及预防研究FailureAnalysisandPreventionResearchofAircraftRubberParts介绍了橡胶材料的常见失效形式及特点，并结合实例分析了橡胶件常见断裂失效断口的形貌特征及形成原因．并提出了常见故障的预防和改进措施。随荛嚣蓑珊纛曩≥嚣鬟嚣的性质作为一种不可替代的材料在航空装备中的应用日益广泛，一架飞机往往有数百个橡胶件型号和成千上万个橡胶件。从用途来分，橡胶件有密封、减震、传递、绝缘、隔热、防护件等；从材料类型来分，有硅橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶零件等。由于橡胶件的质量直接关系到飞机上电，气、油和机械传动等工作的正常，因此对因橡胶件失

2、效而造成的故障不可轻视。统计表明，因橡胶材料失效而导致的故障约占机械故障的30％以上。因此，加大对橡胶材料失效类型及原因的研究分析，不断改进橡胶件制造工艺，完善其使用方法和环境，从而减少故障率，充分发挥橡胶件独特的使用特性和优势是非常必要的。航空橡胶件常见失效原因及应对措施引起橡胶件失效的主要原因有材料、安装、管理、油液污染、磨损磨耗等几方面。1．材料方面绝大多数航空橡胶件都采用了高硬度橡胶，此类零件的故障率相对较高。通常来说，橡胶材料的硬度是通过胶料与填料的不同配比来实现的。胶料比例高的零件制成品韧性、弹性和强度42I蕊空维偿与工程t珂匝皿。一lAVIATIONMAINTENANCE

3、8I：NGINLEFtlNG较好，但工艺性差，加工难度大，生产成本高，增加填料的比例可明显提高制成品的硬度，且成本低，工艺性好，但由此降低了韧性，使橡胶制成品明显变脆。因此，对于高硬度的橡胶制品进行凝胶试验测定其分子量的分布情况可以较好地解决这一矛盾。2．安装方面装配时，强行压入将造成橡胶件局部变形以及密封面被零件锐边处的毛刺划伤。装配的工装设计不合理也会使胶圈安装不到位而产生偏斜，或是胶圈遭受过大的拉伸引起塑性变形。工作现场不清洁将造成胶圈安装时带入铁屑，沙土、棉纱等杂物。因此，装配前应检查橡胶密封件表面质量，不得有飞边、毛刺、裂痕、切边、气孔、疏松等缺陷，密封件几何尺寸和精度应符合

4、标准要求，同时还应检查零件密封沟槽的加工质量、几何精度、表面粗糙度等。用适当的方法去除沟槽毛刺和尖角；检查密封件和密封部位的洁净情况，必要时应清洗密封件；有些安装条件下，有必要在密封件的安装部件涂油辅助。装配后应检查密封件是否扭曲、划伤、偏心，出现上述现象应立即纠正或重新安装。3．管理方面橡胶密封件在存放、运输等方面的管理不当是造成其早期失效的主要原■刘小明亓军洲／海军装备部因。因此，应按密封件产品的说明进行储存，避免阳光直照、受热、受潮。不得与溶剂油、润滑脂及其他固体材料接触，储存温度一般为0℃～25℃之间；不得存放在有酸、碱的环境内，存放期间不得有重物累压。4．油液污染油液污染物包

5、括固态污染物、气态污染物和液态污染物等，这些污染物可导致橡胶件发生磨损，引起老化，龟裂、膨胀变形等，是造成橡胶件失效的主要原因之一。因此，使用过程中必须及时检查油液的污染度，合理确定换油周期，确保油品的使用性能。5．磨损与磨耗由于橡胶材料是热的不良导体，摩擦中产生的热量容易积聚，使橡胶件温度升高。当温度过高时，会引起橡胶材料的局部熔化、降解和加速氧化等。橡胶的耐磨性随着温度的升高越来越差。橡胶件在粗糙的表面滑动时，材料的断裂主要是拉伸断裂，而在光滑表面滑动时，则主要是疲劳断裂。橡胶件在磨损磨耗过程中，其表面变得凹凸不平，导致橡胶件的摩擦系数加大，进一步加大了磨损磨耗的速度。因此，应尽量

6、保证与橡胶件接触的零件部位光滑，使橡胶产品不产生磨损与磨耗。橡胶件三种典型断口形貌特点航空橡胶件主要有脆性断口、韧性断口和创伤断1：3三种典型的断口。各种断口形貌特征明显不同，对这些断口的认识有利于准确地判断产生断口的原因，从而采取针对性措施加以预防。1．脆性断口几乎所有的高分子材料在脆断时都在其断面上形成镜面区、雾状区和粗糙区三个特征区域。(1)镜面区宏观上成平坦光滑的半圆形镜面状，一般出现在橡胶件的边缘或棱角处，在某些条件下也成近似圆形出现在橡胶件内部。低倍放大时观察不到特征花样，高倍放大时可观察到许多从裂纹出发沿裂纹扩展方向延伸的线状条纹。(2)雾状区宏观上平整但不反光，也称平坦

7、区。高倍放大时，可以看到许多抛物线花纹，抛物线的轴线指向裂纹源。距离裂纹源越远，抛物线密集程度越高。这是由于随着裂纹的扩展，应力水平逐渐提高，材料中原先的次薄弱区逐渐变为可能形成裂纹的危险点，此时主裂纹通过多个裂纹扩展，因而在断面上出现雾状区。也就是说，雾状区的开始意味着次裂纹的出现与扩展。随着裂纹的继续扩展，次裂纹越来越密，由于次裂纹和主裂纹往往不在同一平面上扩展，因此断面也就不再平整如镜了。(3)粗糙区宏观上呈现一定的粗糙度，有时可见与裂纹