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橡膠密封件失效的原因
來源：東莞市東晟密封件科技有限公司更新時間：2015-11-02
橡膠密封件常見的失效原因主要有四種：設(shè)計錯誤、選材錯誤、密封件質(zhì)量問題和使用不當(dāng)。
一、設(shè)計錯誤
設(shè)計錯誤通常是由於設(shè)計人員對產(chǎn)品認(rèn)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(yīng)力分布的認(rèn)識有誤、安放密封件的溝槽設(shè)計不合理等。
有限元分析(FEA)常常被用來輔助密封件的設(shè)計和失效分析。我們曾為某美國客戶做過一個密封件，該密封件以塑料為主體，局部包上橡膠?？蛻粼跈z測零件的過程中發(fā)現(xiàn)，塑料部分在測試時容易破裂，從而得出結(jié)論是：塑料件在二次成型時(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(xiàn)，塑料件都是在一個地方破裂的。通過有限元分析，我們發(fā)現(xiàn)，塑料件的破損部位實際上是密封件受到大受力的地方，此處受力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過塑料所能承受的。
如果在設(shè)計的時候客戶就用有限元方法分析過該產(chǎn)品，不但可以避免類似的錯誤，還可以節(jié)省其時間和金錢。當(dāng)然，想要成功的分析預(yù)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)驗和長期的數(shù)據(jù)積累。
二、密封件材料錯誤
常用的橡膠密封件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(yīng)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(shè)計人員對各種材料的性能不熟悉。一個經(jīng)驗豐富的橡膠密封件供應(yīng)商能一開始就指出選材的問題。
我們有個國內(nèi)客戶不喜歡正在使用的O圈，因為這個O圈很容易壞。我們檢查了更換下來的樣品，發(fā)現(xiàn)樣品表面有龜裂，紋路很像臭氧老化。我們又詢問了O圈的使用環(huán)境，發(fā)現(xiàn)周圍有很多機械設(shè)備和電動馬達(dá)。這下答案就有了：電動馬達(dá)的火花能產(chǎn)生臭氧，造成了局部小環(huán)境臭氧濃度較高；而客戶所選材料為丁腈橡膠，不耐受臭氧。為了驗證結(jié)論，我們在實驗室臭氧老化箱中做了測試，結(jié)果客戶提供的新O圈表面也出現(xiàn)了類似的裂紋。由於該密封件只與空氣長期接觸，沒有礦物油等其他物質(zhì)，我們?nèi)冶鹉z來代替客戶的現(xiàn)有產(chǎn)品。 有時使用環(huán)境比較復(fù)雜，或者是一個全新的設(shè)計，選擇材料就不是件非常容易的事了。除了仔細(xì)甄別各種影響因素外，還需要進(jìn)行功能測試。
三、橡膠密封件質(zhì)量
密封件的生產(chǎn)質(zhì)量與產(chǎn)品的可靠性密切相關(guān)。常見的問題有：原材料質(zhì)量不穩(wěn)定、橡膠混煉時投錯原料、原料或者混煉膠儲存不當(dāng)(交叉污染)、膠料混煉不均勻、硫化條件(溫度、時間、壓力等)不妥、密封件產(chǎn)品保存不當(dāng)、模具使用不當(dāng)?shù)?。這些問題往往涉及到生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制。定貨方在選擇密封件生產(chǎn)廠時，應(yīng)該經(jīng)過多次考察、調(diào)研并進(jìn)行產(chǎn)品測試。在供貨的過程中，還可要求密封件的生產(chǎn)企業(yè)提供真實、準(zhǔn)確的檢驗報告。
四、橡膠密封件使用不當(dāng)
當(dāng)客戶的產(chǎn)品發(fā)生密封故障時，他們首先想到的原因往往是橡膠密封件，他們常提出的問題是：供應(yīng)商是否換過材料？其實，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(dāng)碰到密封故障時，應(yīng)該從以下四個方面出發(fā)，掌握資料，根據(jù)數(shù)據(jù)而不是憑猜想作結(jié)論。
一、設(shè)計錯誤
設(shè)計錯誤通常是由於設(shè)計人員對產(chǎn)品認(rèn)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(yīng)力分布的認(rèn)識有誤、安放密封件的溝槽設(shè)計不合理等。
有限元分析(FEA)常常被用來輔助密封件的設(shè)計和失效分析。我們曾為某美國客戶做過一個密封件，該密封件以塑料為主體，局部包上橡膠?？蛻粼跈z測零件的過程中發(fā)現(xiàn)，塑料部分在測試時容易破裂，從而得出結(jié)論是：塑料件在二次成型時(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(xiàn)，塑料件都是在一個地方破裂的。通過有限元分析，我們發(fā)現(xiàn)，塑料件的破損部位實際上是密封件受到大受力的地方，此處受力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過塑料所能承受的。
如果在設(shè)計的時候客戶就用有限元方法分析過該產(chǎn)品，不但可以避免類似的錯誤，還可以節(jié)省其時間和金錢。當(dāng)然，想要成功的分析預(yù)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)驗和長期的數(shù)據(jù)積累。
二、密封件材料錯誤
常用的橡膠密封件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(yīng)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(shè)計人員對各種材料的性能不熟悉。一個經(jīng)驗豐富的橡膠密封件供應(yīng)商能一開始就指出選材的問題。
我們有個國內(nèi)客戶不喜歡正在使用的O圈，因為這個O圈很容易壞。我們檢查了更換下來的樣品，發(fā)現(xiàn)樣品表面有龜裂，紋路很像臭氧老化。我們又詢問了O圈的使用環(huán)境，發(fā)現(xiàn)周圍有很多機械設(shè)備和電動馬達(dá)。這下答案就有了：電動馬達(dá)的火花能產(chǎn)生臭氧，造成了局部小環(huán)境臭氧濃度較高；而客戶所選材料為丁腈橡膠，不耐受臭氧。為了驗證結(jié)論，我們在實驗室臭氧老化箱中做了測試，結(jié)果客戶提供的新O圈表面也出現(xiàn)了類似的裂紋。由於該密封件只與空氣長期接觸，沒有礦物油等其他物質(zhì)，我們?nèi)冶鹉z來代替客戶的現(xiàn)有產(chǎn)品。 有時使用環(huán)境比較復(fù)雜，或者是一個全新的設(shè)計，選擇材料就不是件非常容易的事了。除了仔細(xì)甄別各種影響因素外，還需要進(jìn)行功能測試。
三、橡膠密封件質(zhì)量
密封件的生產(chǎn)質(zhì)量與產(chǎn)品的可靠性密切相關(guān)。常見的問題有：原材料質(zhì)量不穩(wěn)定、橡膠混煉時投錯原料、原料或者混煉膠儲存不當(dāng)(交叉污染)、膠料混煉不均勻、硫化條件(溫度、時間、壓力等)不妥、密封件產(chǎn)品保存不當(dāng)、模具使用不當(dāng)?shù)?。這些問題往往涉及到生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制。定貨方在選擇密封件生產(chǎn)廠時，應(yīng)該經(jīng)過多次考察、調(diào)研并進(jìn)行產(chǎn)品測試。在供貨的過程中，還可要求密封件的生產(chǎn)企業(yè)提供真實、準(zhǔn)確的檢驗報告。
四、橡膠密封件使用不當(dāng)
一個好密封件，如果使用不當(dāng)，也會造成整個產(chǎn)品密封失效，比如潤滑油使用錯誤。
我們的某個客戶反饋說O圈零件的尺寸與要求差異很大。當(dāng)我們分析樣品時才發(fā)現(xiàn)，客戶用錯了潤滑油。該O形密封圈是由三元乙丙橡膠制成，材料本身不耐礦物油類的潤滑油?？蛻敉可线@種潤滑油，會造成產(chǎn)品體積溶脹。後來讓客戶改用硅油就沒有問題了。
另外一類常見的問題為安裝錯誤。比如在O形密封圈裝配過程中產(chǎn)生了扭曲；由於安裝不當(dāng)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)廠家造成的，那么這屬於生產(chǎn)質(zhì)量所控制的范圍之內(nèi)。如果由定貨方或者第三方造成，那么就屬於使用不當(dāng)了。
當(dāng)今科技日新月異，巿場上出現(xiàn)了很多新的密封件材料和工程設(shè)計，以滿足各種苛刻的使用要求。同時，大多數(shù)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。橡膠密封件失效分析橡膠密封件失效分析不但要求技術(shù)人員具有材料知識，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(shè)備，因此復(fù)雜的失效分析往往需要一個團(tuán)隊來完成。當(dāng)客戶的產(chǎn)品發(fā)生密封故障時，他們首先想到的原因往往是橡膠密封件，他們常提出的問題是：供應(yīng)商是否換過材料？其實，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(dāng)碰到密封故障時，應(yīng)該從以下四個方面出發(fā)，掌握資料，根據(jù)數(shù)據(jù)而不是憑猜想作結(jié)論。
