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橡胶制品失效后如何分析?

文章出处深圳市澳佛特橡胶制品有限公司 人气:-发表时间:2019-01-16
橡胶制品失效分析如下:
1. 选择合适的机构来进行密封件失效分析
现实中,客户常常首选该橡胶密封件的供应商来做失效分析,或者找装备精良的大学实验室(或专业测试公司)来做。但是,橡胶密封件失效分析不但要求技术人员具有全面的材料知识,还必须具有丰富的工程设计经验,并且要善於使用一些专业的分析仪器和设备。而只有资深的橡塑元件生产商才有这样的技术力量。另外,分析中可能会涉及到一些客户的技术机密,因此,最好找一个有信誉的公司来进行分析。

2. 搜集背景资料
遇到密封故障时,首先应该搜集如下背景资料,用来初步判断失效是否和材料有关:
密封件的生产厂家是谁;胶料名称是什么(客户有可能会搞错供应商)。
失效产品中所用的密封件批号或者订单号,这样可以方便以後查询。如果密封件失效仅与某批次相关,那么很有可能是由密封件生产中的某些变化造成的。
密封件失效是怎么被发现的?密封件使用的条件是什么(温度、压力、介质、使用频率等)? 如果结构特殊,可能还需要图纸或者组合件的照片。
失效产品占多少比例(%)。
如有可能,请客户送回部分样品:失效的密封件、没有失效的密封件、以及同批号中没有使用过的密封件。这样便於以後做比较测试。值得注意的是,有些样品可能残留有毒物质,一定要提醒客户和相关人员做好防护措施,并且妥善送交样品。
得到这些信息後,分析员最好能够建立相应的档案。一来便於今後追踪跟进调查情况;二来可以为将来的类似案例提供线索。

3. 初步分析
如果是由密封件供应商进行失效分析,在得到样品後,最好还是先做一些简单的材料分析(比如硬度、拉伸强度、永久压缩变形、比重等物性测试和尺寸检查),以再次确认该产品的确是自己的产品。因为很多橡胶件看起来都一样(比如O圈)。
我们就有这样的经历,客户一再强调是我们的产品XYZ。但是经过材料分析後,样品的成分和性能与我们的XYZ产品大相径庭。同时,也可以用这些测试结果来判断材料是否有问题。
有时候还可以在失效密封件上找到一些特征。有经验的技术人员凭这些特征就可以初步断定失效原因。另外,在失效特征的附近,还要注意观察是否有异物、气泡、流痕或者毛边等异常情况。这些特征常常和密封件生产质量有关。可通过肉眼、放大镜、显微镜和电子扫描显微镜(SEM)等进行观察。
根据以上这些线索,可以初步辨别造成失效的大致原因,如果需要,可进一步安排其他分析测试。

4. 深度分析
如果初步分析无法解决材料方面的疑问,那么就需要采用一些更精密的化学分析方法。
常见的有示差扫描量热仪(DSC),热重分析仪(TGA),动态力学分析仪(DMA)和热机械分析仪(TMA)等热分析技术和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等光谱方法。这些分析仪器大都很贵,但是一般在几天内就可获得分析结果。
示差扫描量热仪(DSC)常用来测试橡胶材料的玻璃化温度,在失效分析中可以用来检查橡胶材料的耐低温性能。
热重分析仪(TGA)常用来研究材料的组分,借此可以快速间接地看出某些成分是否有问题。
动态力学分析仪(DMA)常用来测试在一定条件下材料的刚度与阻尼,借此可以判断在实际使用环境中该密封件是否合适(比如抗冲击性能)。
傅里叶变换红外光谱(FTIR)常用来测定分子组成和结构,在失效分析中可以用来确定橡胶本身和某些成分是什么、密封件上的异物成分、在使用中密封件发生了什么化学变化等信息。
这些技术曾仅用於大学和科研院所的基础科学研究。而今,在橡胶工业中,尤其是欧美一些高端技术企业中,这些技术成功地用在密封件失效分析上。对於这些技术,很多文献都有更详细的论述和使用实例,在此不再赘述。
除了凭借经验和上述的各种测试外,有限元分析(FEA)也常常被用来辅助密封件的失效分析。上文在“机械设计错误”中所举的就是一个很好的例子。

5. 实地考察
失效分析的一个重要部分是实地考察密封件生产过程或者使用方的安装、使用过程。因为有时仅凭实验室的分析还不能够得出最终结论。
比如经实验室分析,密封件物料可能有污染。为了确认这种猜测,分析人员最好实地到生产厂家考察,看看有什么操作漏洞,并在各个可能的生产环节取样。如果实地样品验证了分析结果,那么就可以确诊了。其结果可帮助生产厂家改善生产流程,以避免将来发生类似的问题。
再如,我们曾有一个产品在使用中没有达到预期的寿命就失效了。经过实验室分析和对密封件生产厂的考察,我们仍然无法找出原因。最後,我们的技术人员去参观了客户的安装流水线後发现,装配过程中所使用的一个元件上有毛刺,装配中橡胶件表面被划伤,从而造成橡胶密封件在使用中过早失效。在客户更换了这种元件後,橡胶密封件就完全达到使用要求了。
综上所述,橡胶密封件的失效分析常常是一个复杂的工作。技术人员不仅需要有丰富的经验和知识,还要有认真仔细的态度、坚韧不拔的毅力和一定的逻辑推理能力。同时,失效分析对分析仪器和设备等硬件也有一定的要求。
即使这样,失效分析也不是万能的。有时由於各种原因,有些问题可能找不出答案。

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