橡膠密封件失效分析

　　橡膠密封件失效分析不但要求技術(shù)人員具有全面的材料知識(shí)，還必須具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，并且要善於使用一些分析儀器和設(shè)備，因此復(fù)雜的失效分析往往需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)來(lái)完成。

　　當(dāng)客戶(hù)的產(chǎn)品發(fā)生密封故障時(shí)，他們首先想到的原因往往是橡膠密封件，他們最常提出的問(wèn)題是：供應(yīng)商是否換過(guò)材料?其實(shí)，從上文中可以看出，材料更換只是可能的影響因素之一。所以，當(dāng)碰到密封故障時(shí)，應(yīng)該從以下四個(gè)方面出發(fā)，全面掌握資料，根據(jù)數(shù)據(jù)而不是憑猜想作結(jié)論。

　　1. 選擇合適的機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行密封件失效分析

　　現(xiàn)實(shí)中，客戶(hù)常常首選該橡膠密封件的供應(yīng)商來(lái)做失效分析，或者找裝備精良的大學(xué)實(shí)驗(yàn)室(或?qū)I(yè)測(cè)試公司)來(lái)做。但是，橡膠密封件失效分析不但要求技術(shù)人員具有全面的材料知識(shí)，還必須具有豐富的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并且要善於使用一些專(zhuān)業(yè)的分析儀器和設(shè)備。而只有資深的橡塑元件生產(chǎn)商才有這樣的技術(shù)力量。另外，分析中可能會(huì)涉及到一些客戶(hù)的技術(shù)機(jī)密，因此，最好找一個(gè)有信譽(yù)的公司來(lái)進(jìn)行分析。

　　2. 搜集背景資料

　　遇到密封故障時(shí)，首先應(yīng)該搜集如下背景資料，用來(lái)初步判斷失效是否和材料有關(guān)：

　　?密封件的生產(chǎn)廠家是誰(shuí);膠料名稱(chēng)是什么(客戶(hù)有可能會(huì)搞錯(cuò)供應(yīng)商)。

　　?失效產(chǎn)品中所用的密封件批號(hào)或者訂單號(hào)，這樣可以方便以後查詢(xún)。如果密封件失效僅與某批次相關(guān)，那么很有可能是由密封件生產(chǎn)中的某些變化造成的。

　　?密封件失效是怎么被發(fā)現(xiàn)的?密封件使用的條件是什么(溫度、壓力、介質(zhì)、使用頻率等)? 如果結(jié)構(gòu)特殊，可能還需要圖紙或者組合件的照片。

　　?失效產(chǎn)品占多少比例(%)。

　　?如有可能，請(qǐng)客戶(hù)送回部分樣品：失效的密封件、沒(méi)有失效的密封件、以及同批號(hào)中沒(méi)有使用過(guò)的密封件。這樣便於以後做比較測(cè)試。值得注意的是，有些樣品可能殘留有毒物質(zhì)，一定要提醒客戶(hù)和相關(guān)人員做好防護(hù)措施，并且妥善送交樣品。

　　得到這些信息後，分析員最好能夠建立相應(yīng)的檔案。一來(lái)便於今後追蹤跟進(jìn)調(diào)查情況;二來(lái)可以為將來(lái)的類(lèi)似案例提供線(xiàn)索。

　　3. 初步分析

　　如果是由密封件供應(yīng)商進(jìn)行失效分析，在得到樣品後，最好還是先做一些簡(jiǎn)單的材料分析(比如硬度、拉伸強(qiáng)度、永久壓縮變形、比重等物性測(cè)試和尺寸檢查)，以再次確認(rèn)該產(chǎn)品的確是自己的產(chǎn)品。因?yàn)楹芏嘞鹉z件看起來(lái)都一樣(比如O圈)。

　　我們就有這樣的經(jīng)歷，客戶(hù)一再?gòu)?qiáng)調(diào)是我們的產(chǎn)品XYZ。但是經(jīng)過(guò)材料分析後，樣品的成分和性能與我們的XYZ產(chǎn)品大相徑庭。同時(shí)，也可以用這些測(cè)試結(jié)果來(lái)判斷材料是否有問(wèn)題。

　　有時(shí)候還可以在失效密封件上找到一些特征。有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員憑這些特征就可以初步斷定失效原因。另外，在失效特征的附近，還要注意觀察是否有異物、氣泡、流痕或者毛邊等異常情況。這些特征常常和密封件生產(chǎn)質(zhì)量有關(guān)?？赏ㄟ^(guò)肉眼、放大鏡、顯微鏡和電子掃描顯微鏡(SEM)等進(jìn)行觀察。

　　根據(jù)以上這些線(xiàn)索，可以初步辨別造成失效的大致原因，如果需要，可進(jìn)一步安排其他分析測(cè)試。

　　4. 深度分析

　　如果初步分析無(wú)法解決材料方面的疑問(wèn)，那么就需要采用一些更精密的化學(xué)分析方法。

　　常見(jiàn)的有示差掃描量熱儀(DSC)，熱重分析儀(TGA)，動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀(DMA)和熱機(jī)械分析儀(TMA)等熱分析技術(shù)和傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)等光譜方法。這些分析儀器大都很貴，但是一般在幾天內(nèi)就可獲得分析結(jié)果。

　　示差掃描量熱儀(DSC)常用來(lái)測(cè)試橡膠材料的玻璃化溫度，在失效分析中可以用來(lái)檢查橡膠材料的耐低溫性能。

　　熱重分析儀(TGA)常用來(lái)研究材料的組分，借此可以快速間接地看出某些成分是否有問(wèn)題。

　　動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀(DMA)常用來(lái)測(cè)試在一定條件下材料的剛度與阻尼，借此可以判斷在實(shí)際使用環(huán)境中該密封件是否合適(比如抗沖擊性能)。

　　傅里葉變換紅外光譜(FTIR)常用來(lái)測(cè)定分子組成和結(jié)構(gòu)，在失效分析中可以用來(lái)確定橡膠本身和某些成分是什么、密封件上的異物成分、在使用中密封件發(fā)生了什么化學(xué)變化等信息。

　　這些技術(shù)曾僅用於大學(xué)和科研院所的基礎(chǔ)科學(xué)研究。而今，在橡膠工業(yè)中，尤其是歐美一些高端技術(shù)企業(yè)中，這些技術(shù)成功地用在密封件失效分析上。對(duì)於這些技術(shù)，很多文獻(xiàn)都有更詳細(xì)的論述和使用實(shí)例，在此不再贅述。

　　除了憑借經(jīng)驗(yàn)和上述的各種測(cè)試外，有限元分析(FEA)也常常被用來(lái)輔助密封件的失效分析。上文在“機(jī)械設(shè)計(jì)錯(cuò)誤”中所舉的就是一個(gè)很好的例子。

　　5. 實(shí)地考察

　　失效分析的一個(gè)重要部分是實(shí)地考察密封件生產(chǎn)過(guò)程或者使用方的安裝、使用過(guò)程。因?yàn)橛袝r(shí)僅憑實(shí)驗(yàn)室的分析還不能夠得出最終結(jié)論。

　　比如經(jīng)實(shí)驗(yàn)室分析，密封件物料可能有污染。為了確認(rèn)這種猜測(cè)，分析人員最好實(shí)地到生產(chǎn)廠家考察，看看有什么操作漏洞，并在各個(gè)可能的生產(chǎn)環(huán)節(jié)取樣。如果實(shí)地樣品驗(yàn)證了分析結(jié)果，那么就可以確診了。其結(jié)果可幫助生產(chǎn)廠家改善生產(chǎn)流程，以避免將來(lái)發(fā)生類(lèi)似的問(wèn)題。

　　再如，我們?cè)幸粋€(gè)產(chǎn)品在使用中沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的壽命就失效了。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室分析和對(duì)密封件生產(chǎn)廠的考察，我們?nèi)匀粺o(wú)法找出原因。最後，我們的技術(shù)人員去參觀了客戶(hù)的安裝流水線(xiàn)後發(fā)現(xiàn)，裝配過(guò)程中所使用的一個(gè)元件上有毛刺，裝配中橡膠件表面被劃傷，從而造成橡膠密封件在使用中過(guò)早失效。在客戶(hù)更換了這種元件後，橡膠密封件就完全達(dá)到使用要求了。

　　綜上所述，橡膠密封件的失效分析常常是一個(gè)復(fù)雜的工作。技術(shù)人員不僅需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，還要有認(rèn)真仔細(xì)的態(tài)度、堅(jiān)韌不拔的毅力和一定的邏輯推理能力。同時(shí)，失效分析對(duì)分析儀器和設(shè)備等硬件也有一定的要求。

　　即使這樣，失效分析也不是萬(wàn)能的。有時(shí)由於各種原因，有些問(wèn)題可能找不出答案。