常見的失效原因主要有4種：設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、選材錯(cuò)誤、密封件質(zhì)量問題和使用不當(dāng)。
1. 設(shè)計(jì)錯(cuò)誤
設(shè)計(jì)錯(cuò)誤通常是由於設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)不合理等。
有限元分析(FEA)常常被用來輔助密封件的設(shè)計(jì)和失效分析。我們曾為某美國客戶做過一個(gè)密封件，該密封件以塑料為主體，局部包上橡膠。客戶在檢測零件的過程中發(fā)現(xiàn)，塑料部分在測試時(shí)容易破裂，從而得出結(jié)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(xiàn)，塑料件都是在一個(gè)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(shí)際上是密封件受到最大應(yīng)力的地方，此處應(yīng)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該產(chǎn)品，不但可以避免類似的錯(cuò)誤，還可以節(jié)省其時(shí)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(yàn)、建模經(jīng)驗(yàn)和長期的數(shù)據(jù)積累。
2. 選材錯(cuò)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(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(cuò)誤常常是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員對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)商能一開始就指出選材的問題。
我們有個(gè)國內(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(jī)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(yàn)證結(jié)論，我們在實(shí)驗(yàn)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)，我們最終推薦了三元乙丙橡膠來代替客戶的現(xiàn)有產(chǎn)品。
有時(shí)使用環(huán)境比較復(fù)雜，或者是一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，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。
3. 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)。常見的問題有：原材料質(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。
4. 密封件使用不當(dāng)
一個(gè)好密封件，如果使用不當(dāng)，也會造成整個(gè)產(chǎn)品失效，比如潤滑油使用錯(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)了潤滑油。該O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(cuò)誤。比如在O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(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。
寧波圣威密封材料有限公司是一家集生產(chǎn)和銷售于一體的綜合性、大型流體及密封材料生產(chǎn)商和技術(shù)提供商,是中國石化集團(tuán)、中國石油天然氣集團(tuán)公司定點(diǎn)企業(yè)。產(chǎn)品榮獲國家技術(shù)監(jiān)督局質(zhì)量認(rèn)證，并且通過了ISO9002質(zhì)量體系認(rèn)證。
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