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橡膠密封圈性能選擇應考慮哪些因素

2020-01-11 15:54:31

我們大慶橡膠廠選擇膠料橡膠密封圈時,首先考慮的性能主要包括它的拉伸強度、定伸應力、伸長率、扯斷伸長率、扯斷變形,以及應變曲線等。我們統稱為拉伸強度。然而拉伸強度就是試樣拉伸至斷裂時的拉伸應力。定伸應力(定伸模量)是在規定伸長時達到的應力。伸長率是試樣受拉伸應力而引起的變形,用伸長增量與原長之比的百分數表示。扯斷伸長率則是試樣拉斷時的伸長率。密封圈扯斷變形是試樣拉伸斷裂后標距部分的殘余變形。


橡膠規格是具有高度伸縮性與彈性的高分子材料。橡膠密封圈的特征首先是彈性模量非常小,而伸長率很高。其次是它具有相當好的耐透氣性以及耐各種化學介質和電絕緣的性能。其次,我們考慮到橡膠密封圈的基本性能——硬度。所謂硬度就是表示橡膠抵抗外界壓力侵入的能力。橡膠的硬度在一定程度上與一些性能相關。例如,膠料的硬度愈髙,強度較大,伸長率較小,耐磨性較好,而耐低溫性能就較差。高硬度橡膠能抗高壓下擠壓破壞。因此應根據零件工作特性選用合適的硬度。

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橡膠密封圈經常是處于受壓縮的狀態,那么我們就要考慮橡膠密封圈的壓縮性能。由于橡膠密封圈材質的粘彈性,橡膠受壓縮后,壓縮應力會隨時間而減小,表現為壓縮應力;除去壓力后,不能恢復原來的外形,表現為壓縮變形。在高溫和油介質中,這些現象更為顯著。它們會影響橡膠密封圈的密封性能,是橡膠密封圈用膠料的重要性能之一。某些特種合成橡膠更具備良好的耐油性及耐溫性,能抵抗脂肪油、潤滑油、液壓油、燃料油以及溶劑油的溶脹;耐寒可低到-60℃至-80℃,耐熱可高到180℃~350℃。橡膠還耐各種曲撓、彎曲變形,因為滯后損失小。


常用的是脆性溫度,是指試樣在低溫受一定的沖擊力時出現破裂的溫度,可用于比較不同膠料的低溫性能。但由于橡膠件的工作狀態與試驗條件不同,膠料的脆性溫度并不表示密封圈的工作溫度,尤其在油介質中。材料標準中我們一般以TR10作為指標,與橡膠脆性溫度相接近。橡膠密封圈低溫性能的另一方法是測定其耐寒系數。一般是將試樣在室溫壓縮到一定的變形量,然后在規定的低溫下冷凍,再卸除負荷讓其在低溫下恢復,恢復量與壓縮量之比稱為壓縮耐寒系數。系數愈大,橡膠密封圈的耐寒性愈好。


橡膠密封圈多數是生存在燃油、潤滑油、液壓油等系統中,所以經常會接觸各種油料,生存環境惡劣,自然也就需要它具備耐油性能。密封圈在油介質中,特別是在較高溫度下,會導致、膨脹和降低強度、硬度,同時橡膠中的增塑劑或可溶性物質可能被油浸出,導致重量減輕,體積縮小,引起泄漏等。由此可見,密封圈的耐油性是在油介質中工作的膠料的重要性能。因此要在一定溫度下在油中浸泡若干時間后測定其重量變化、體積變化以及強度、伸長率和硬度的變化。為密封,即使在不利的工作條件下,工業軸橡膠密封圈也應當使摩擦和磨損。  


橡膠密封件失效原因:


1、設計錯誤


設計錯誤通常是由于設計人員對產品認識不足造成的。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)常常被用來輔助密封件的設計和失效分析。塑料件在二次成型時(即將橡膠包覆在塑料件上)被損壞了。經我們分析後發現,塑料件都是在一個地方破裂的。通過有限元分析,我們發現,塑料件的破損部位實際上是密封件受到更大應力的地方,此處應力已經遠遠超過塑料所能承受的。


如果在設計的時候客戶就用有限元方法分析過該產品,不但可以避免類似的錯誤,還可以節省其時間和金錢。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驗、建模經驗和長期的數據積累。


2、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、材料的硬度、壓縮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。一個經驗豐富的橡膠密封件供應商能一開始就指出選材的問題。


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