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橡膠密封件密封失效的原因
來源：廣東東晟密封科技有限公司更新時(shí)間：2017-11-16
橡膠密封件常見的失效原因主要有四種：設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、選材錯(cuò)誤、密封件產(chǎn)品質(zhì)量問題和使用不當(dāng)。
一、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤
設(shè)計(jì)錯(cuò)誤通常是由于設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品認(rèn)識(shí)不夠深入而造成的。比如對(duì)密封件產(chǎn)品承受的壓力預(yù)計(jì)不足、對(duì)密封面上應(yīng)力分布數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)有誤、安放密封件的溝槽尺寸設(shè)計(jì)不合理等。
有限元分析(FEA)經(jīng)常被用作輔助密封件的設(shè)計(jì)和失效原因分析。我們?cè)鵀槟晨蛻糇鲞^一個(gè)密封件產(chǎn)品，該密封件產(chǎn)品以塑料材質(zhì)為主體，局部包上橡膠?？蛻粼跈z測(cè)密封件的過程中發(fā)現(xiàn)，塑料部分在測(cè)試時(shí)容易發(fā)生破裂，從而得出結(jié)論是：塑料件在二次成型時(shí)(即把橡膠包覆在塑料件上)被損壞了。經(jīng)我們分析後發(fā)現(xiàn)，塑料部件都是在一個(gè)地方發(fā)生破裂的。通過有限元分析，我們發(fā)現(xiàn)，塑料件的破損部位實(shí)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(jì)的時(shí)候客戶就用有限元方法分析過這款密封件產(chǎn)品，局部包上橡膠?？蛻粼跈z測(cè)密封件的過程中發(fā)現(xiàn)，塑料部分在測(cè)試時(shí)容易發(fā)生破裂，從而得出結(jié)論是：塑料件在二次成型時(shí)(即把橡膠包覆在塑料件上)被損壞了。經(jīng)我們分析後發(fā)現(xiàn)，塑料部件都是在一個(gè)地方發(fā)生破裂的。通過有限元分析，我們發(fā)現(xiàn)，塑料件的破損部位實(shí)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。
如果設(shè)計(jì)前客戶就用有限元方法分析過這款密封件產(chǎn)品，不僅可以避免類似的錯(cuò)誤發(fā)生，還可以節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)成本。當(dāng)然，要成功預(yù)測(cè)出橡膠密封件的性能，不僅需要有合適的有限元分析軟件，還要有對(duì)材料特性的豐富的經(jīng)驗(yàn)、建模經(jīng)驗(yàn)和長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累。
二、密封件材料選用錯(cuò)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FPM)和氯丁橡膠(CR)等。這些橡膠材料的特性各不相同，應(yīng)用也不同。選擇材料要從多個(gè)方面考慮，比如使用溫度、材料是否耐受密封介質(zhì)、材料的硬度、壓縮量變形和耐磨性等各種因素。
選材錯(cuò)誤常常是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員對(duì)各種材料的性能不熟悉。一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的橡膠密封件供應(yīng)商能夠一開始就指出選用材料的問題。
我們有個(gè)國(guó)內(nèi)客戶不喜歡正在使用的O圈，因?yàn)檫@個(gè)O圈很容易壞。我們檢查了更換下來的樣品，發(fā)現(xiàn)樣品表面出現(xiàn)龜裂，紋路很像受到臭氧影響而老化。我們又了解了O圈的使用環(huán)境，發(fā)現(xiàn)周圍有很多機(jī)械設(shè)備和電動(dòng)馬達(dá)裝置。這下答案就有了：電動(dòng)馬達(dá)工作時(shí)的火花能產(chǎn)生臭氧，造成了局部小環(huán)境臭氧濃度較高；而客戶所選密封件的材料為丁腈橡膠，不耐受臭氧。為了驗(yàn)證結(jié)論，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室臭氧老化箱中做測(cè)試，結(jié)果客戶提供的新O圈表面也出現(xiàn)了類似的裂紋。由于該密封件只與空氣長(zhǎng)期接觸，沒有礦物油或其它物質(zhì)，我們后推薦了三元乙丙橡膠材料密封件來代替客戶的現(xiàn)有密封件產(chǎn)品。 有時(shí)使用工作環(huán)境比較復(fù)雜，或者是一個(gè)全新的密封設(shè)計(jì)，選擇材料就不是件非常容易的事了。除了仔細(xì)挑選各種影響因素外，還需要進(jìn)行密封件材料功能測(cè)試。
三、橡膠密封件質(zhì)量
密封件的生產(chǎn)質(zhì)量與終產(chǎn)品的可靠性密切相關(guān)。常見的問題有：原材料的質(zhì)量不穩(wěn)定、橡膠混煉時(shí)投錯(cuò)原料、原料或者混煉膠儲(chǔ)存不當(dāng)(交叉污染)、膠料混煉不均勻、硫化條件(溫度、時(shí)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(shí)，應(yīng)該經(jīng)過多次考察、調(diào)研并進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)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(shí)、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)報(bào)告。
四、橡膠密封件使用不當(dāng)
一個(gè)好密封件，如果使用不當(dāng)，也會(huì)造成整個(gè)產(chǎn)品密封失效，比如潤(rùn)滑油使用錯(cuò)誤。
我們的某個(gè)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(shí)才發(fā)現(xiàn)，客戶用錯(cuò)了潤(rùn)滑油。該O型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(rùn)滑油。客戶涂上這種潤(rùn)滑油，會(huì)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(cuò)誤。比如在O型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(rùn)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(chǎng)上出現(xiàn)了很多新的密封件材料和工程設(shè)計(jì)，以滿足各種苛刻的使用要求。同時(shí)，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)人員具有的材料知識(shí)，還具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，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(gè)團(tuán)隊(duì)來完成。
當(dāng)客戶的產(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，他們常提出的問題是：供應(yīng)商是否換過材料？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(dāng)碰到密封故障時(shí)，應(yīng)該從以下四個(gè)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。
廣東東晟密封科技有限公司
一、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤設(shè)計(jì)錯(cuò)誤通常是由于設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品認(rèn)識(shí)不夠深入而造成的。比如對(duì)密封件產(chǎn)品承受的壓力預(yù)計(jì)不足、對(duì)密封面上應(yīng)力分布數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)有誤、安放密封件的溝槽尺寸設(shè)計(jì)不合理等。
有限元分析(FEA)經(jīng)常被用作輔助密封件的設(shè)計(jì)和失效原因分析。我們?cè)鵀槟晨蛻糇鲞^一個(gè)密封件產(chǎn)品，該密封件產(chǎn)品以塑料材質(zhì)為主體，局部包上橡膠?？蛻粼跈z測(cè)密封件的過程中發(fā)現(xiàn)，塑料部分在測(cè)試時(shí)容易發(fā)生破裂，從而得出結(jié)論是：塑料件在二次成型時(shí)(即把橡膠包覆在塑料件上)被損壞了。經(jīng)我們分析後發(fā)現(xiàn)，塑料部件都是在一個(gè)地方發(fā)生破裂的。通過有限元分析，我們發(fā)現(xiàn)，塑料件的破損部位實(shí)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(jì)的時(shí)候客戶就用有限元方法分析過這款密封件產(chǎn)品，局部包上橡膠?？蛻粼跈z測(cè)密封件的過程中發(fā)現(xiàn)，塑料部分在測(cè)試時(shí)容易發(fā)生破裂，從而得出結(jié)論是：塑料件在二次成型時(shí)(即把橡膠包覆在塑料件上)被損壞了。經(jīng)我們分析後發(fā)現(xiàn)，塑料部件都是在一個(gè)地方發(fā)生破裂的。通過有限元分析，我們發(fā)現(xiàn)，塑料件的破損部位實(shí)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。
如果設(shè)計(jì)前客戶就用有限元方法分析過這款密封件產(chǎn)品，不僅可以避免類似的錯(cuò)誤發(fā)生，還可以節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)成本。當(dāng)然，要成功預(yù)測(cè)出橡膠密封件的性能，不僅需要有合適的有限元分析軟件，還要有對(duì)材料特性的豐富的經(jīng)驗(yàn)、建模經(jīng)驗(yàn)和長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累。
二、密封件材料選用錯(cuò)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FPM)和氯丁橡膠(CR)等。這些橡膠材料的特性各不相同，應(yīng)用也不同。選擇材料要從多個(gè)方面考慮，比如使用溫度、材料是否耐受密封介質(zhì)、材料的硬度、壓縮量變形和耐磨性等各種因素。
選材錯(cuò)誤常常是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員對(duì)各種材料的性能不熟悉。一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的橡膠密封件供應(yīng)商能夠一開始就指出選用材料的問題。
我們有個(gè)國(guó)內(nèi)客戶不喜歡正在使用的O圈，因?yàn)檫@個(gè)O圈很容易壞。我們檢查了更換下來的樣品，發(fā)現(xiàn)樣品表面出現(xiàn)龜裂，紋路很像受到臭氧影響而老化。我們又了解了O圈的使用環(huán)境，發(fā)現(xiàn)周圍有很多機(jī)械設(shè)備和電動(dòng)馬達(dá)裝置。這下答案就有了：電動(dòng)馬達(dá)工作時(shí)的火花能產(chǎn)生臭氧，造成了局部小環(huán)境臭氧濃度較高；而客戶所選密封件的材料為丁腈橡膠，不耐受臭氧。為了驗(yàn)證結(jié)論，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室臭氧老化箱中做測(cè)試，結(jié)果客戶提供的新O圈表面也出現(xiàn)了類似的裂紋。由于該密封件只與空氣長(zhǎng)期接觸，沒有礦物油或其它物質(zhì)，我們后推薦了三元乙丙橡膠材料密封件來代替客戶的現(xiàn)有密封件產(chǎn)品。 有時(shí)使用工作環(huán)境比較復(fù)雜，或者是一個(gè)全新的密封設(shè)計(jì)，選擇材料就不是件非常容易的事了。除了仔細(xì)挑選各種影響因素外，還需要進(jìn)行密封件材料功能測(cè)試。
三、橡膠密封件質(zhì)量
密封件的生產(chǎn)質(zhì)量與終產(chǎn)品的可靠性密切相關(guān)。常見的問題有：原材料的質(zhì)量不穩(wěn)定、橡膠混煉時(shí)投錯(cuò)原料、原料或者混煉膠儲(chǔ)存不當(dāng)(交叉污染)、膠料混煉不均勻、硫化條件(溫度、時(shí)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(shí)，應(yīng)該經(jīng)過多次考察、調(diào)研并進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)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(shí)、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)報(bào)告。
四、橡膠密封件使用不當(dāng)
一個(gè)好密封件，如果使用不當(dāng)，也會(huì)造成整個(gè)產(chǎn)品密封失效，比如潤(rùn)滑油使用錯(cuò)誤。
我們的某個(gè)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(shí)才發(fā)現(xiàn)，客戶用錯(cuò)了潤(rùn)滑油。該O型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(rùn)滑油。客戶涂上這種潤(rùn)滑油，會(huì)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(cuò)誤。比如在O型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(rùn)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(chǎng)上出現(xiàn)了很多新的密封件材料和工程設(shè)計(jì)，以滿足各種苛刻的使用要求。同時(shí)，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)人員具有的材料知識(shí)，還具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，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(gè)團(tuán)隊(duì)來完成。
當(dāng)客戶的產(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，他們常提出的問題是：供應(yīng)商是否換過材料？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(dāng)碰到密封故障時(shí)，應(yīng)該從以下四個(gè)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。
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