AESSLEA密封失效分析教程

橡胶密封件的失效分析橡胶密封件的失效分析橡胶密封件常见的失效原因主要有4种：设计错误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。

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。

铝板幕墙密封失效原因分析与解决方案幕墙是由金属构架与板材组成的、不承担主体结构荷载与作用的建筑外围护结构，具有美观、节能、容易维护等优点，是现代高层建筑和异形建筑的首选方案[1]。

现代建筑幕墙的主要形式有玻璃幕墙、石材幕墙、金属幕墙、人造板材幕墙等。

金属幕墙选用的板材有铝板、防火板、不锈钢板、彩涂钢板等。

铝板幕墙具有以下特点：1)色泽丰富、持久、外观形状多样化，通过喷漆工艺能与玻璃、石材幕墙实现完美结合;2)自重轻，仅为石材幕墙的1/5，玻璃幕墙的1/3，大幅降低了建筑外墙的重量;3)维护成本低，性价比高。

正因为铝板幕墙具有如此多的优点，受到业主的广泛青睐。

目前，我国市场上铝板幕墙主要选用铝合金单层铝板、铝塑复合板、铝蜂窝板。

随着铝板幕墙的大面积使用，越来越多的密封失效发生。

铝板幕墙密封失效带来的危害是幕墙漏水，容易造成建筑物内饰的破坏、腐蚀幕墙锚固件、影响大楼的安全，同时密封失效还会增加建筑的能耗。

本文针对引起铝板幕墙密封失效的常见原因进行分析，并找出有效的解决方法。

2铝板幕墙密封失效的原因造成铝板幕墙密封失效的原因有很多，如设计不合理、密封胶选择不当、粘结不良、施工操作不当等。

2.1接口设计与密封胶位移能力不匹配人们经常发现密封胶使用在铝板幕墙接口时，有发生开裂的现象(如图1)，特别是在季节变换时，昼夜温差特别大，温度降低时板片收缩后对密封胶的过度拉伸造成。

这主要是由于密封胶的位移能力达不到实际使用要求。

设计师在计算接口密封胶宽度时，除了板片的热胀冷缩外，还要考虑下列因素，例如楼层的动荷载引起的位移，安装误差等[2]。

一般按以下公式计算接口需要的最小宽度：最小接口宽度=(100/X)*(Mt+Ml)+Tc其中，X：密封胶的位移能力(%)Mt：由于热膨胀引起的位移(mm)Ml：由于动荷载引起的位移(mm)Tc：建筑误差(mm)设计师在进行设计时需选用合理位移能力的密封胶，避免因密封胶位移能力不够而造成开裂，密封胶的位移能力还应有国家权威检验中心报告作为依据。

橡胶密封件的失效分析橡胶密封件常见的失效原因主要有4种：设计错误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。

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。

发动机密封件失效分析及应用问题解决2019年10月26日发动机“三漏”与密封技术一发动机密封件的发展趋势及新材料应用 二与“三漏”相关的维度及失效分析流程三一、发动机密封件与失效分析发动机“三漏”与密封技术发动机“三漏”漏水：水泵、缸垫等漏油：罩盖，油封等漏气：排气管垫、缸垫等密封技术平面胶密封橡胶密封金属密封螺纹密封……油封密封钢球、碗型塞密封放油螺塞密封T型区密封橡胶密封、螺纹密封气门室罩盖密封增压管路密封汽缸垫密封机滤垫片密封密封技术及分类密封分类静密封动密封垫片密封胶品密封填料密封波纹管密封接触型密封非接触型密封非金属密封垫非金属｜金属密封垫金属密封垫防尘密封成型密封软填料密封机械密封涨圈密封油封类离心密封螺旋密封迷宫密封弧环密封磁液体密封全封闭密封发动机密封件的发展趋势及新材料应用与“三漏”相关的维度及失效分析流程与“三漏”相关的维度：设计合理性：材料选择、结构设计、边界生产工艺：人、机、料、法、环使用工况：特殊工况下渗漏（变速循环工况）使用环境：极端环境下渗漏（冬季-30℃以下渗漏）…...易忽略的影响因子：热变形（如高温螺栓松脱）热疲劳（如金属密封筋疲劳）机械挤压变形机械振动过压（如橡胶垫的振动过压）清洁度粗糙度…...失效分析流程：DFMEA——历史经验积累因果鱼翅图——机理分析DOE分析与试验——复杂因素的优先级排序正交试验与分析——求同存异法……胶品特性分析 一典型密封结构应用 二基于材料特性的“负公差”控制 四专项密封试验与评价标准 五案列分析六二、平面胶密封技术与失效分析涂胶工艺控制三微观研究表明：即使最好的两个加工面，两者之间的接触面积也只有25%-35% 其余65%-75%没有任何接触，内部流体有强烈的渗漏倾向，无法实现100%的密封。

1、为什么必须使用胶品理想加工面100%接触不渗漏实际加工面接触面减少有渗漏倾向胶品填充减少渗漏胶品特性分析2、有哪些胶品类型类型胶品特性应用平面密封硅橡胶（5900、5910等）高粘度、即时密封、耐润滑油性优异、适合于填充大间隙，最大填充间隙6mm气门室罩盖、正时罩盖、油底壳厌氧胶（518、5188等）柔韧性好、耐流体性能优良、不会撕裂或老化、适用于填充间隙小，最大填充间隙0.25mm 缸体-框架、轴承盖圆柱形固特圆柱形部件固持胶（648等）高强度、过盈配合、填充间隙至0.15mm以下、耐温高175℃、碗型塞螺纹紧固胶液体螺纹紧固胶（20系列）固化型，以紧固为主，抗震与耐热、防止螺纹松动普通螺栓、高温螺栓固体螺纹紧固胶棒（50/51系列）非固化型，以密封为主螺纹丝堵螺纹密封胶液体螺纹紧固胶即时密封、填充螺纹间隙、耐润滑油性油道/水道螺塞固体螺纹紧固胶棒耐热循环、耐震动冲击、防止螺纹渗漏油底壳放油螺塞粘接结构胶各种结构件的固化与连接，形成连接层多种金属、玻璃和塑料紫外线固化胶医疗粘接与密封医疗用瞬干胶高连接性的强力胶多种金属、橡胶和塑料表面处理促进剂/底剂/活化剂/清洗剂/除锈剂清洁密封面、加速固化、提高"表面能量"和粘接力涂胶前的处理3、胶品性能指标试验项目指标三键 1217H乐泰 5900H密度，g/ml 1.2~1.4 1.33 1.27 压流粘度，g/min 50-100 68 72 不挥发物含量，% ≥99.5 99.7 99.6 邵A 硬度，HA20~504547表干时间，min 7~20 7 8 拉伸强度，Mpa ≥1.7 1.95 2.3 延伸率%≥400 464 410 剪切强度(Fe-Fe)，Mpa≥1.52.21.84剪切强度(Al-Al)，Mpa ≥1.5 2.03 1.74 老化性能-拉伸强度，MPa ≥1.7（120℃/168h） 1.96 2.43 老化性能-延伸率，% 320（120℃/168h）391 383 耐机油-剪切强度，Mpa ≥1.2（150℃耐5W-30,240h ） 1.34 1.56 耐机油-拉伸强度，Mpa≥1.36（150℃耐5W-30,240h ）1.662.08耐机油-延伸率，% ≥320（150℃耐5W-30,240h ） 475 448不同生产厂家硅胶性能指标胶品应用趋势：密封性环保性■密封性：高柔性，高粘附力，耐热老化，耐化学性，更少的气体渗透性；■环保性：挥发性更低，无腐蚀4、胶品应用趋势硅胶密封1、粘的住2、撕不开1.5、促进剂，如乐泰1455是一种含钛的化合物，与金属表面反应，形成一种活性涂层●活性表面●高能表面2.1、容胶槽涉设计2.2、螺栓布局设计2.3、法兰宽度设计2.4、法兰刚度设计2.5、平面度定义2.6 、表面粗糙度定义2.7、涂胶线设计●热胀冷缩●微观振动●胶体老化●结构设计3、匹配优●匹配性3.1、胶品选择3.2、环境影响●使用的材料●表面清洁度●微观组织●表面能1.1、等离子处理技术（受生产线制约）1.2、样件预清洗1.3、清洁度控制（包装、无尘车间…）1.4、装配工艺控制（涂胶设备、工位编排….）5、胶品密封性的关键因子典型密封结构应用溶胶槽结构：确定用胶量和挤出量圆弧最小间隙0.8mm √× × √溶胶槽 螺栓布置 密封面设计 法兰刚度 密封面质量 T 型区设计 振动强化溶胶槽螺栓布置密封面设计法兰刚度密封面质量T型区设计振动强化溶胶槽设计要点：溶胶槽螺栓布置密封面设计法兰刚度密封面质量T型区设计振动强化溶胶槽的结构选择■交变工况试验，不同溶胶槽对法兰变化的影响（10%失效概率）■相同间隙变形情况下，密封效果：斜坡结构≥沟槽结构≥平面结构好差溶胶槽螺栓布置密封面设计法兰刚度密封面质量T型区设计振动强化螺栓布置与压力线：■确定压力线布置合理性■螺栓布置尽可能靠中心线溶胶槽螺栓布置密封面设计法兰刚度密封面质量T型区设计振动强化螺栓间距要求：理想的计算模型，该模型提出，法兰面上的压力分布是以螺栓头部为顶点的圆锥形，最理想的两个螺栓间距是两个锥形在法兰面处交汇。

密封失效分析简介密封性能分析和诊断密封失效原因的能力对发展同客户的供货关系至关重要。

不仅能诊断密封失效的类型，而且能够对防止密封在将来失效的解决方案进行评估，值得一提的是，本培训课程介绍了在各种工业中发生的常见的密封失效。

因此在本册中列出的原理可适用于所有的机械密封设计/生产商。

密封失效的分析下一部分说明了失效的主要原因及如何诊断密封失效。

在这之后列出了密封失效逻辑树，这是确定失效原因的最好的方法。

典型的失效起因：1.有关密封规格的数据不够详细2.购买和供应次标准的材料3.生产上的缺陷4.设计上的缺陷5.缺少培训/技能比如，如果由于客户提供了错误化学数据而导致碳化钨密封环失效，那么失效的根源在于第1点。

如果密封被安装不协调，那么原因在于第5点，倘若它不是普通的失效就可能是由第4点引起的失效，。

失效的诊断检查和诊断机械密封失效的最重要的一点是每次都要采用相同的调查步骤。

调查最好应该由一个小组进行，从而保持调查的一致性并且能迅速提高所需的技能。

密封检查主要的考虑因素在进行密封分析前，必须先考虑很多关键的因素，如有可能必须获取下列有关的信息：密封的历史记录▪序列号和Z或Y编号，如果有的话▪密封尺寸和型号▪密封环组合▪橡胶圈组合▪金属部件，如特殊金属部件▪密封的总体状况4产品介质▪产品介质（如果只是一个专利名称，则提供尽可能多的有关其特殊性质的信息）▪产品压力▪填料箱温度▪填料箱压力运作条件·泵的情况（轴的补偿、震动情况，泵是否出现机械性故障等）·密封运作的时间长度，包括从第一次发现失效后，密封已经保持工作了多少时间·速度·工作常量和循环作业（包括温度范围）·是否有规律地隔断时间地对系统进行清洁，如果是的话，请提供处理的详细资料·密封是否和其它的密封配合工作？如同竞争密封产品一前一后地运作·垂直或水平安装·室内/室外安全性的考虑（COSHH数据表单）/MSDS·产品的腐蚀性能·密封尖锐边等方面的情况·产品的毒性系统的考虑·隔离系统规格·隔离系统压力（双端面密封）·隔离液介质·冲洗的类型（一般是对单端面密封而言）密封失效信息·密封哪一部分出现泄漏和泄漏的程度·任何其它有帮助的相关信息用来做初步诊断的上述信息提供的越多，那么正确地判定失效类型的机率就越大，因此也就能更好地解决潜在的密封性能问题。

失效分析操作指南编制：审核：批准：**通信技术有限责任公司2006-10-27实施失效分析操作指南一、制定失效分析项目计划书问题归属小组组长接到《失效分析任务书》后，成立失效分析小组，确定分析组组长，一般定为可靠性技术室成员，组长根据问题的性质类别，确定所需的人力资源。

在三个工作日内制订《失效分析项目计划书》，明确团队成员、成员分工、难点描述、实施计划及所需支持，交失效分析联络员备案。

填写《失效分析项目计划书》时，注意实施计划及进度，每一阶段每个成员的任务都应有明确规定，具体见附件一。

二、失效分析数据的收集器件的失效率：工程现场失效率、生产制程中的失效率（统计各个工位的失效率）；器件的失效现象：功能失效和外观状态等；失效背景：失效发生的时间、地点等；器件的批次：器件的批次、库存时间；焊接条件：焊接厂家、批次、时间；库存品存储条件：温度、湿度、包装、防静电等；失效器件的MSD、ESD等级；器件的规格书等。

在该器件或模块的官方网站上查看相关的PCN协议以及质量测试报告。

具体填写方式见《失效分析作业流程》中的“失效分析数据收集表”。

三、失效分析样品收集失效分析样品收集：原则上是提交失效分析申请时应该已经收集了，但是在样品收集的过程中可能会破坏样品的原始状态。

失效器件的拆卸必须在EPA一级区进行，拆卸时必须佩带防静电腕带、穿戴防静电服装、穿戴防静电鞋及鞋套、佩带防静电指套、进行离子风浴等防静电措施；未采取防静电措施的人员不得接触ESSD及其部件。

如有条件，失效分析样品的拆卸尽量在拆卸台上进行。

MSD器件样品拆卸时请注意：1、用电烙铁拆卸器件时，电路板不需烘烤，可以直接拆卸，烙铁头温度不超过300O C，时间4至6秒；2、用热风枪拆卸器件时，若拆卸时热风温度超过200O C，则要对器件预先进行烘烤；2.1、电路板烘烤温度和时间必须满足被拆卸器件的烘烤温度及时间的标准要求；2.2、电路板烘烤温度和时间需根据被烘烤器件潮敏等级、电路板材及对温度最敏感器件等因素综合决定（参见J-STD-033B中的表4-1）；2.3、电路板烘烤时，对板上可以直接取下的连接器、扣板等，在烘板前应先取下来；2.4、若电路板和器件可以承受125℃的高温烘烤，则可直接用该温度进行烘烤；若板上个别器件不能承受125℃的高温烘烤，且器件易拆卸和易装配，则可拆卸这些对温度敏感的器件后，再用125℃对电路板进行烘烤。

橡胶密封件的失效分析中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2010）08-017-01橡胶密封件广泛地应用於各行各业。

密封件一旦失效，轻则使设备不能正常工作、造成经济损失;重则会造成人身伤亡事故，如1986年1月28日，由於挑战者号航天飞机右侧固体火箭助推器的O型密封圈失效，造成其在升空73秒後解体，机上7名宇航员全部遇难。

四大失效原因常见的失效原因主要有4种：设计错误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。

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。

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。

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。