橡膠密封件廣泛地應用于各行各業(yè)。密封件一旦失效,輕則使設備不能正常工作、造成經(jīng)濟損失;重則會(huì )造成人身傷亡事故。橡膠密封件的失效分析不僅可以幫助找出問(wèn)題所在,便于以后采取相應的預防措施,還可幫助客戶(hù)和密封件生產(chǎn)商改進(jìn)現有技術(shù),取得雙贏(yíng)。
橡膠密封件常見(jiàn)的失效原因主要有4種:設計錯誤、選材錯誤、密封件質(zhì)量問(wèn)題和使用不當。
1、選材錯誤
常用的橡膠密封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計人員對各種材料的性能不熟悉。一個(gè)經(jīng)驗豐富的橡膠密封件供應商能一開(kāi)始就指出選材的問(wèn)題。
2、密封件使用不當
一個(gè)好密封件,如果使用不當,也會(huì )造成整個(gè)產(chǎn)品失效,比如潤滑油使用錯誤。
另外一類(lèi)常見(jiàn)的問(wèn)題為安裝錯誤。比如在O圈裝配過(guò)程中產(chǎn)生了扭曲;由於安裝不當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(chǎng)家造成的,那么這屬於生產(chǎn)質(zhì)量所控制的范圍之內。如果由定貨方或者第三方造成,那么就屬於使用不當了。合理的設計是確保密封件有效使用的重要因素之一。
橡膠密封件具有寶貴的彈性的高分子材料,較寬的溫度范圍,在不同介質(zhì)中給予較小的應力就會(huì )產(chǎn)生較大的變形,這種變形可以提供接觸壓力,補償泄漏間隙,達到密封的目的。如果貯存不好則會(huì )影響密封的效果。
3、設計錯誤
設計錯誤通常是由于設計人員對產(chǎn)品認識不足造成的。比如對密封件承受的壓力估計不足、對密封面上接觸應力分布的認識有誤、安放密封件的溝槽設計不合理等。
有限元分析(FEA)常常被用來(lái)輔助密封件的設計和失效分析。我們曾為某美國客戶(hù)做過(guò)一個(gè)密封件,該密封件以塑料為主體,局部包上橡膠??蛻?hù)在檢測零件的過(guò)程中發(fā)現,塑料部分在測試時(shí)容易破裂,從而得出結論是:塑料件在二次成型時(shí)(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,塑料件都是在一個(gè)地方破裂的。通過(guò)有限元分析,我們發(fā)現,塑料件的破損部位實(shí)際上是密封件受到最大應力的地方,此處應力已經(jīng)遠遠超過(guò)塑料所能承受的。
如果在設計的時(shí)候客戶(hù)就用有限元方法分析過(guò)該產(chǎn)品,不但可以避免類(lèi)似的錯誤,還可以節省其時(shí)間和金錢(qián)。當然,想要成功的分析預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(cháng)期的數據積累。
4、 密封件質(zhì)量
密封件的生產(chǎn)質(zhì)量與最終產(chǎn)品的可靠性密切相關(guān)。常見(jiàn)的問(wèn)題有:原材料質(zhì)量不穩定、橡膠混煉時(shí)投錯原料、原料或者混煉膠儲存不當(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、模具使用不當等。這些問(wèn)題往往涉及到生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制。定貨方在選擇密封件生產(chǎn)廠(chǎng)時(shí),應該經(jīng)過(guò)多次考察、調研并進(jìn)行產(chǎn)品測試。在供貨的過(guò)程中,還可要求密封件的生產(chǎn)企業(yè)提供真實(shí)、準確的檢驗報告。