汽車橡膠油封動(dòng)態(tài)密封性能的影響因素分析

姚靈軍

摘 要：汽車生產(chǎn)和制造過程中，汽車橡膠油封動(dòng)態(tài)密封性能，是現(xiàn)階段生產(chǎn)主要關(guān)注問題之一，隨著我國(guó)汽車生產(chǎn)行業(yè)的不斷發(fā)展，油封材質(zhì)的選擇方向和種類越來越多，因此保證油封密封性能是目前汽車生產(chǎn)重點(diǎn)。本文首先介紹了汽車橡膠油封種類，并且根據(jù)其材質(zhì)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，詳細(xì)總結(jié)了汽車橡膠油封動(dòng)態(tài)密封性能的影響因素。

關(guān)鍵詞：橡膠油封;密封性能;丁腈橡膠油封;氟橡膠油封

0 引言

油封是汽車生產(chǎn)中，確保潤(rùn)滑油密封型的機(jī)械零件，被廣泛的應(yīng)用在汽車傳輸動(dòng)能系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)曲線軸以及凸向軸等旋轉(zhuǎn)部分。其主要功能和原則主要是避免潤(rùn)滑介質(zhì)問題，同時(shí)可以有效防止大面積泥沙、灰塵等相關(guān)物質(zhì)進(jìn)入汽車封閉機(jī)械區(qū)域，對(duì)機(jī)械設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞。

1 汽車橡膠油封種類

我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車生產(chǎn)也成為現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展中，必不可少的組成部分，而汽車行業(yè)快速發(fā)展導(dǎo)致其生產(chǎn)技術(shù)不斷提升，然而現(xiàn)階段我國(guó)汽車種類以及品牌數(shù)量較多，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)零件也隨之產(chǎn)生技術(shù)變革和優(yōu)化。汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，油封是汽車潤(rùn)滑油區(qū)域的密封零件，它將汽車動(dòng)力傳送區(qū)域中，潤(rùn)滑部位與動(dòng)力部位相互阻隔，確保潤(rùn)滑油區(qū)域無法產(chǎn)生滲漏問題。

1.1 丁腈橡膠油封

丁腈橡膠油封由于其物質(zhì)特性，實(shí)際使用時(shí)具有良好的耐熱性能以及抗磨性能，尤其是抗擊各種潤(rùn)滑油物質(zhì)、油氣混合物質(zhì)等。其溫度抗擊能力較強(qiáng)，一般可以在-30～120℃下正常運(yùn)作，但是丁腈橡膠油封無法與磷酸酯物質(zhì)液態(tài)壓力油中使用，在汽油物質(zhì)以及低程度的苯胺點(diǎn)油中其性能可以保證穩(wěn)定[1]。

1.2 聚丙乙烯酯橡膠油封

聚丙乙烯酯橡膠油封具有抗油性、抗熱性、抗磨性、抗臭氧物質(zhì)并且具有優(yōu)良的抗紫外線性能。特別是在使用時(shí)，可以與耐高壓試劑的潤(rùn)滑油物質(zhì)、汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)齒輪油物質(zhì)、馬達(dá)區(qū)域油物質(zhì)、機(jī)械油物質(zhì)以及動(dòng)態(tài)壓力油物質(zhì)等相結(jié)合，所以通常適用-30～150℃。

1.3 氟橡膠油封

在汽車內(nèi)部油封的材質(zhì)選擇中，氟橡膠油封運(yùn)用范圍較大，因此具有良好的耐老化性能、耐高溫等相關(guān)特點(diǎn)，因此適用于任何潤(rùn)滑油物質(zhì)、燃料機(jī)油物質(zhì)、動(dòng)力汽油物質(zhì)以及高壓添加試劑物質(zhì)中。同時(shí)氟橡膠油封在汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，具有優(yōu)秀的抗硬化能力，但是由于其自身物質(zhì)使用特點(diǎn)，耐寒特性較差，特別是在低溫環(huán)境中，如果產(chǎn)生高壓形變，那么會(huì)變成永久性，一般適用-20～250℃的高溫環(huán)境中[2]。

1.4 硅橡膠油封

硅橡膠油封自身結(jié)構(gòu)極耐高溫以及低溫，不僅可以在150℃左右長(zhǎng)期使用不會(huì)產(chǎn)生形態(tài)與性能變化。還可以在200℃左右環(huán)境中，最長(zhǎng)連續(xù)使用10000h不形變。

2 橡膠油封密封性能影響因素

橡膠物質(zhì)在汽車生產(chǎn)過程中，是油封機(jī)械零件的主要生產(chǎn)材料，所以橡膠材質(zhì)好壞以及使用性能，直接影響油封機(jī)械零件的使用功能和密封性能。而對(duì)于油封材質(zhì)選擇來說，材料選擇方向有需要根據(jù)汽車使用環(huán)境和實(shí)際情況。其中汽車工作狀態(tài)對(duì)于油封橡膠性能的影響因素包含：穩(wěn)定環(huán)境下耐高溫、耐低溫區(qū)間數(shù)值應(yīng)該達(dá)到約-30-150℃左右，在汽車運(yùn)作瞬間需要溫度可以達(dá)到300℃，同時(shí)還需要油封具有抗介質(zhì)能力、高強(qiáng)度拉伸力、耐磨性能強(qiáng)、材質(zhì)回彈性能好以及具有優(yōu)秀的可加工性能。當(dāng)下我國(guó)大部分汽車油封材質(zhì)普遍使用丁腈橡膠油封、丙烯酸酯橡膠油封以及氟橡膠油封等。

2.1 材料使用溫度

汽車生產(chǎn)過程中，材料應(yīng)用溫度因素對(duì)于橡膠材質(zhì)的油封具有巨大影響。根據(jù)現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)于不同品牌、型號(hào)以及功能的汽車油封材質(zhì)數(shù)據(jù)反饋中，可以發(fā)現(xiàn)由于不同橡膠材質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，其材料分子鏈的柔順性能各不相同，因此油封不同橡膠材質(zhì)的使用溫度范圍，具有明顯的差異性。比如：丁腈橡膠自身結(jié)構(gòu)特性決定了其可承受溫度變化區(qū)間較小，油封使用丁腈橡膠材質(zhì)，如果其材質(zhì)溫度始終保持在80-85℃之間，其汽車運(yùn)作瞬間溫度不超過120℃，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用，丁腈橡膠油封極易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)硬化以及破裂問題，進(jìn)而造成油封密封不嚴(yán)，潤(rùn)滑油泄漏現(xiàn)象。

汽車運(yùn)作環(huán)境的溫度變化直接造成橡膠油封材質(zhì)彈性變化，而油封自身結(jié)構(gòu)彈性變化，一定程度上又會(huì)影響油封機(jī)械零件密封唇的綜合抱緊能力，進(jìn)而從根本上影響油封自身的密封功能。經(jīng)過相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行進(jìn)一步研究和探索，油封結(jié)構(gòu)零件長(zhǎng)期處于低溫環(huán)境下，自身彈性模型總量直接提高了100倍作用。比如：汽車油封選擇丁腈橡膠材質(zhì)時(shí)，如果汽車外部環(huán)境溫度從20℃下降至-40℃時(shí)，丁腈橡膠油封直徑向力會(huì)大幅度增加，從而導(dǎo)致油封密封唇的整體抱緊力量隨之提高。所以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)可以證明，汽車油封機(jī)械零件在低溫環(huán)境中，一般不會(huì)出現(xiàn)潤(rùn)滑油泄露現(xiàn)象，但是如果溫度超出了油封機(jī)械零件的最大承受限度，那么同樣會(huì)造成材料脆弱損壞，進(jìn)而造成潤(rùn)滑油大量滲漏現(xiàn)象[3]。

2.2 橡膠基礎(chǔ)性能

橡膠油封在零件生產(chǎn)過程中，自身的基礎(chǔ)性能數(shù)據(jù)，對(duì)自身密封性也同樣具有較大影響，比如：橡膠材質(zhì)硬度、結(jié)構(gòu)拉伸強(qiáng)度、抗擊撕裂強(qiáng)度以及材質(zhì)壓縮永久變形性能等。而材料結(jié)構(gòu)硬度直接決定了，橡膠油封材料的彈性數(shù)據(jù)模型量。通常情況下汽車高速油封機(jī)械零件，一般使用硬度較低的橡膠材質(zhì)，從而可以滿足油封基礎(chǔ)唇口以及核心中軸的跟隨功能。同時(shí)橡膠油封材質(zhì)的抗拉伸強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度數(shù)據(jù)，直接影響油封機(jī)械零件主要唇口位置磨損程度，特別是油封抗撕裂整體強(qiáng)度。所以橡膠油封通常情況下需要汽車運(yùn)行功率保持在25kN/m以上。

而汽車橡膠油封結(jié)構(gòu)性能中，抗高壓永久形變能力直接展現(xiàn)了橡膠油封在高溫環(huán)境中，自身結(jié)構(gòu)回彈數(shù)據(jù)性能，所以此項(xiàng)功能數(shù)據(jù)也成為油封主結(jié)構(gòu)唇口回彈性能的核心標(biāo)準(zhǔn)。氟橡膠油封機(jī)械零件，由于自身材質(zhì)中氟原子充分被引導(dǎo)使用，因此材料中具備優(yōu)秀的抗高溫性能、抗油性能以及抗腐蝕性能等，成為現(xiàn)階段我國(guó)汽車油封零件生產(chǎn)過程中，比較穩(wěn)定、安全和理想的橡膠材質(zhì)。

為了確保氟橡膠油封材質(zhì)的穩(wěn)定性，技術(shù)人員針對(duì)不同生產(chǎn)企業(yè)、生產(chǎn)規(guī)模和性能進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)和檢測(cè)，最終得到相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果。根據(jù)信息數(shù)據(jù)反饋來看，我國(guó)不同規(guī)模、技術(shù)以及生產(chǎn)模式下的氟橡膠油封，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)硬度皆保持在70-75數(shù)值之間，以此作為基礎(chǔ)，油封抗拉伸強(qiáng)度普遍大于10MPa，油封基礎(chǔ)抗撕裂強(qiáng)度均大于或者等于25kN/m，其結(jié)構(gòu)高壓永久性形變基本上保持在50%以下。以上相關(guān)數(shù)據(jù)可以充分證明了，氟橡膠油封在實(shí)際汽車建造結(jié)構(gòu)中，具有較為理想和安全的數(shù)據(jù)功能，所以現(xiàn)階段我國(guó)絕大部分汽車制造中，氟材質(zhì)橡膠油封被大力宣傳和推廣，成為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)材質(zhì)油封的重要材料之一。

3 結(jié)束語(yǔ)

由此可見，油封機(jī)械零件，表面看似結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，其工作原理十分復(fù)雜，并且影響油封機(jī)械性封閉性能的因素較多。在油封相對(duì)復(fù)雜的運(yùn)作情況，以及各種外界影響因素的作用下，油封材質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)性不僅增加了汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)的困難度，還增加了后期汽車運(yùn)行的維修成本。為了有效保證汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密封性能，科學(xué)、合理的選擇油封材料，搭配最優(yōu)化的汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是確保油封結(jié)構(gòu)密封性能的必要基礎(chǔ)條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙婧.動(dòng)態(tài)硫化法三元乙丙橡膠密封條配方研究[J].橡塑技術(shù)與裝備， 2020，v.46;No.465（05）：22-27.

[2]郭蕊蕊.汽車變速器油封密封試驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)及應(yīng)用[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車，2020，v.47;No.273（01）：52-54.

[3]賈永峰，劉洪，王鴻鼎，等.聚四氟乙烯油封主要參數(shù)及材料性能對(duì)密封有效性影響研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020， 000（004）：35-36.