橡膠密封制品密封失效的原因主要有四個:設(shè)計失誤、選材錯誤、密封質(zhì)量問題和使用不當。
1. 設(shè)計錯誤
設(shè)計錯誤往往是由于設(shè)計者對產(chǎn)品缺乏了解而造成的。例如,密封壓力估計不足、接觸應力分布錯誤、密封溝槽設(shè)計不合理等。
有限元分析(FEA) 通常用于輔助密封設(shè)計和故障分析。我們?yōu)槊绹蛻糁谱髁瞬糠钟孟鹉z包裹的塑料主導密封件。在檢查零件時,客戶發(fā)現(xiàn)塑料件在檢查過程中容易出現(xiàn)裂紋,并得出結(jié)論是塑料件在包膠成型時損壞(塑料件被橡膠覆蓋)。經(jīng)過分析,我們發(fā)現(xiàn)塑料件有一處破損。通過有限元分析,我們發(fā)現(xiàn)塑料件的損壞位置實際上是密封件受到較大應力的地方,遠遠超出了塑料的承載能力。
如果客戶在設(shè)計時使用有限元分析產(chǎn)品,不僅可以避免類似的錯誤,還可以節(jié)省時間。當然,要成功地分析和預測橡膠密封件的性能,不僅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。
2、密封材料選用錯誤
常見的橡膠密封商品材料有三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)、硅橡膠(VMQ)、FKM或FPM、氯丁二烯(CR)等。這些橡膠具有不同的性能和不同的應用。材料的選擇要從溫度、材料是否耐介質(zhì)、材料硬度、壓縮變形和耐磨性等多方面考慮。
材料選擇錯誤往往是由于設(shè)計者對各種材料的特性不熟悉造成的。經(jīng)驗豐富的橡膠密封件供應商可以從一開始就指出材料選擇問題。
我們有一位國內(nèi)客戶不喜歡他使用的O 形圈,因為它們很容易破裂。我們檢查了更換后的樣品,發(fā)現(xiàn)樣品表面出現(xiàn)裂紋,紋理類似臭氧老化。我們還詢問了O型圈的使用環(huán)境,發(fā)現(xiàn)周圍有很多機械設(shè)備和電機。答案是:電機的火花會產(chǎn)生臭氧,導致局部小環(huán)境臭氧濃度較高;客戶選擇的材料是丁腈橡膠,不耐臭氧。為了驗證結(jié)果,我們在實驗室臭氧老化室進行了測試,客戶提供的新型O型圈表面也出現(xiàn)了類似的裂紋。由于密封件僅與空氣長期接觸,不含礦物油等成分,因此我們推薦使用EPDM橡膠來替代現(xiàn)有產(chǎn)品。
有時使用環(huán)境比較復雜,或者是新的設(shè)計,選材并不容易。除了仔細識別各種影響因素外,還進行功能測試。
3、橡膠密封件的質(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)。常見問題包括:原料質(zhì)量不穩(wěn)定、原料混煉錯誤、原料或混煉膠儲存不當(交叉感染)、煉膠不均勻、硫化條件(溫度、時間、壓力等)不當?shù)取?)、密封物品儲存不當、模具使用不當?shù)?,這些問題通常涉及到生產(chǎn)中的質(zhì)量控制。訂購方在選擇密封件制造商時應進行多次考察、考察和產(chǎn)品試驗。密封件制造商也可能在供應過程中要求真實準確的測試報告。
4、橡膠密封件使用不當
一個好的密封件,如果使用不當,也會導致整個產(chǎn)品的密封失效,比如潤滑油使用不當?shù)取?
我們的一位客戶報告說,O 形圈零件的尺寸和要求非常不同。當我們分析樣品時,我們發(fā)現(xiàn)客戶使用了錯誤的潤滑脂。 O型圈密封件采用EPDM橡膠制成,材料本身不耐礦物油潤滑脂??蛻羰褂眠@種潤滑脂可能會導致一定量的產(chǎn)品溶解。后來要求客戶改成硅油就沒問題了。
另一個常見問題是安裝錯誤。例如,O型密封圈在安裝過程中,由于安裝不當、密封壓力不均勻、密封潤滑不足等錯誤。如果此誤差是密封件制造商造成的,則屬于生產(chǎn)質(zhì)量控制范圍。若因訂購方或第三方原因造成,則屬于使用不當。
如今,隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展,市場上出現(xiàn)了許多新型密封材料和工程設(shè)計,以滿足不同嚴格的使用要求。同時,大多數(shù)密封件制造商也采用了科學的質(zhì)量管理體系。不幸的是,這些努力并不能防止密封商品的密封失效。因此,故障分析更為重要。橡膠密封制品的密封失效分析,要求技術(shù)人員不僅要有密封材料知識,還要有豐富的工程經(jīng)驗,善于使用一些分析儀和設(shè)備。因此,復雜的故障分析通常需要一個團隊來完成。
當客戶的產(chǎn)品出現(xiàn)密封失效時,他們首先想到的原因通常是橡膠密封產(chǎn)品,而他們經(jīng)常問的問題是:供應商是否更換了材料?事實上,從上面可以看出,改變材料只是可能的影響因素之一。