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橡胶密封件的失效的4大原因

1. 设计错误

设计错误通常是由於设计人员对产品认识不足造成的。比如对密封件承受的压力估计不足、对密封面上接触应力分布的认识有误、安放密封件的沟槽设计不合理等。

有限元分析(FEA)常常被用来辅助密封件的设计和失效分析。我们曾为某美国客户做过一个密封件,该密封件以塑料为主体,局部包上橡胶。客户在检测零件的过程中发现,塑料部分在测试时容易破裂,从而得出结论是:塑料件在二次成型时(即将橡胶包覆在塑料件上)被损坏了。经我们分析後发现,塑料件都是在一个地方破裂的。通过有限元分析,我们发现,塑料件的破损部位实际上是密封件受到最大应力的地方,此处应力已经远远超过塑料所能承受的。

如果在设计的时候客户就用有限元方法分析过该产品,不但可以避免类似的错误,还可以节省其时间和金钱。当然,想要成功的分析预测橡胶密封件的性能,不但要有合适的有限元分析软件,还要有丰富的材料经验、建模经验和长期的数据积累。

2. 选材错误

常用的橡胶密封材料有三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、硅橡胶(VMQ)、氟橡胶(FKM或者FPM)和氯丁橡胶(CR)等。

这些橡胶的特性各不相同,应用也不同。选择材料要从多方面考虑,比如使用温度、材料是否耐受介质、材料的硬度、压缩永久变形和耐磨性等各种因素。

选材错误常常是因为设计人员对各种材料的性能不熟悉。一个经验丰富的橡胶密封件供应商能一开始就指出选材的问题。

我们有个国内客户不喜欢正在使用的O圈,因为这个O圈很容易坏。我们检查了更换下来的样品,发现样品表面有龟裂,纹路很像臭氧老化。我们又询问了O圈的使用环境,发现周围有很多机械设备和电动马达。这下答案就有了:电动马达的火花能产生臭氧,造成了局部小环境臭氧浓度较高;而客户所选材料为丁腈橡胶,不耐受臭氧。为了验证结论,我们在实验室臭氧老化箱中做了测试,结果客户提供的新O圈表面也出现了类似的裂纹。由於该密封件只与空气长期接触,没有矿物油等其他物质,我们最终推荐了三元乙丙橡胶来代替客户的现有产品。

有时使用环境比较复杂,或者是一个全新的设计,选择材料就不是件非常容易的事了。除了仔细甄别各种影响因素外,还需要进行功能测试。

3. 密封件质量

密封件的生产质量与最终产品的可靠性密切相关。常见的问题有:原材料质量不稳定、橡胶混炼时投错原料、原料或者混炼胶储存不当(交叉污染)、胶料混炼不均匀、硫化条件(温度、时间、压力等)不妥、密封件产品保存不当、模具使用不当等。这些问题往往涉及到生产过程中的质量控制。定货方在选择密封件生产厂时,应该经过多次考察、调研并进行产品测试。在供货的过程中,还可要求密封件的生产企业提供真实、准确的检验报告。

4. 密封件使用不当

一个好密封件,如果使用不当,也会造成整个产品失效,比如润滑油使用错误。

我们的某个客户反馈说O圈零件的尺寸与要求差异很大。当我们分析样品时才发现,客户用错了润滑油。该O圈是由三元乙丙橡胶制成,材料本身不耐矿物油类的润滑油。客户涂上这种润滑油,会造成产品体积溶胀。後来让客户改用硅油就没有问题了。

另外一类常见的问题为安装错误。比如在O圈装配过程中产生了扭曲;由於安装不当而造成密封件受压不均匀;密封件的润滑不够等失误。如果这些失误是由密封件的生产厂家造成的,那么这属於生产质量所控制的范围之内。如果由定货方或者第三方造成,那么就属於使用不当了。

当今科技日新月异,巿场上出现了很多新的密封件材料和工程设计,以满足各种苛刻的使用要求。同时,大多数密封件的制造商也采用了科学的质量管理体系。遗憾的是,这些努力都不能杜绝密封件失效。因而,失效分析就显得更为重要了。

宁波圣威密封材料有限公司是一家集生产和销售于一体的综合性、大型流体及密封材料生产商和技术提供商,是中国石化集团、中国石油天然气集团公司定点企业。产品荣获国家技术监督局质量认证,并且通过了ISO9002质量体系认证。

公司拥有六个专业流体密封制品和流体连接件生产车间,分别从事缠绕垫片,金属缠绕垫片,石墨垫片,金属包覆垫片,四氟垫片,四氟盘根的生产和销售,技术力量雄厚、具备有完善的研制、开发生产密封制品的技术能力和人员队伍。

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