论橡胶圈密封渗水难题的分析与解决

论橡胶圈密封渗水难题的分析与解决

Summary：本文针对某家电产品使用橡胶圈装配密封后出现渗水问题进行深入分析与验证，最终确认橡胶圈密封渗水的根本原因是由于橡胶圈材质成分的无机填料含量不均匀引起橡胶圈综合弹性性能不足导致的，并提出相应的解决方案。Keys：橡胶圈;渗水;无机填料1课题背景近几年连续多次发现某款家电产品的水室局部在橡胶圈装配位置有轻微渗水且渗水位置极其隐蔽，并导致质量投诉案件频发。同时经过多次现场调研与对比验证例如增大螺栓紧固力矩验证渗水问题改善效果不明显或更换不同批次的橡胶圈，渗水现象时有时无，仍然无法找到橡胶圈密封渗水的根本原因，此工艺技术问题一直没有得到彻底解决。本文针对此技术难题进行深入分析与验证，找到并确定橡胶圈密封渗水的根本原因，并提出对应的解决方案。2分析与验证2.1尺寸分析取样家电产品上出现渗水的橡胶圈进行关键尺寸（厚度）测量，图纸要求厚度为5±0.5mm，实测5.15~5.25mm，符合图纸要求。2.2材质分析取样不同批次不同日期生产的橡胶圈进行材质测试，图纸要求材质为天然橡胶+丁苯橡胶，实测为天然橡胶+丁苯橡胶，符合图纸要求，见图1、图2。图1批次1样件材质测试图2批次2样件材质测试2.3机械性能分析取样不同批次不同日期生产的橡胶圈进行机械性能测试，结果数据见表1，根据表1可得出：1）出现渗水异常的橡胶圈抗拉强度、硬度均不合格；2）不同批次的工业橡胶圈抗拉强度存在波动且一致性较差，部分产品抗拉强度不合格；3）不同批次的工业橡胶圈断裂伸长率均全部合格，但波动较大；4）不同批次的工业橡胶圈硬度存在波动且一致性较差，部分产品硬度不合格。编号抗拉强度实测（MPa）标准（MPa）结论1断裂伸长率实测标准结论2硬度实测（A）标准（A）结论3异常样件4.40；4.80≥5不合格416.6；448.9≥300%合格65~6760（5，-4）不合格批次1样件4.44；3.91不合格396.6；348.9合格69~71不合格批次2样件5.51；5.30合格759.9；724.4合格62~63合格批次3样件6.64；7.46合格835.5；893.0合格64~65合格批次4样件7.32；6.84合格875.2；880.2合格63合格表1不同批次样件机械性能测试数据进一步抽样取样测试，随机取样133件工业橡胶圈，发现有24件抗拉强度不合格，占比18%；同时将133件样件按抗拉强度实测数值大小进行统计分类如下，详见表2。抗拉强度（MPa）＜55≤R＜66≤R＜7≥7合计数量（件）24394624133占比18.0%29.3%34.6%18.0%100.0%表2综合表1及表2可得出，不同批次不同日期生产的工业橡胶圈机械性能存在波动且一致性较差，甚至部分工业橡胶圈机械性能不合格。2.4热重分析依据2.3机械性能测试结果取样，分别取异常样件、不合格样件、合格样件进行热重测试分析，发现异常样件、不合格样件的无机填料含量为40.44%~41.12%；合格样件的无机填料含量为35.66%~36.13%。根据测试结果表明橡胶圈的无机填料含量不均匀且一致性差，而无机填料含量是直接影响橡胶成品的抗拉强度、断裂延伸率和硬度等机械性能的关键因素之一。2.5耐热性能分析依据企标技术要求,橡胶成品经过在温度（100±1）℃且周期为96H条件下进行高温试验后将样品对折1次或1次以上后无开裂现象，才可用于工业生产使用。依据2.3机械性能测试结果取样，分别取样合格样件和不合格样件进行高温测试，样件对折1次无开裂现象且连续对折20次仍无开裂，符合技术标准要求。2.6压缩永久不变形率分析依据企标《压缩机胶垫检验规范》要求,橡胶成品经过在温度100℃且周期为72H条件下进行压缩永久变形试验后压缩永久不变形率G≥80%，才可用于工业生产使用。依据2.3机械性能测试结果取样，分别取样合格样件和不合格样件进行测试，压缩永久不变形率分别为88.93%，89.18%，符合技术标准要求。综上耐热性能及压缩永久不变形率分析分析，表明工业橡胶圈的老化性能合格且硫化工艺一致性控制较好。3总结经综合分析，确认橡胶圈的关键尺寸（厚度）、材质成分、耐热性能和压缩永久不变形率均满足图纸或企标技术要求，但热重分析确定不同批次生产的橡胶圈材质中的无机填料含量不均匀，使得橡胶圈的机械性能一致性差甚至部分不合格，直接影响橡胶圈的综合弹性性能不足，最终导致橡胶圈密封不严而出现渗水现象。因此，可判断家电产品使用的橡胶圈出现密封渗水的根本原因是橡胶圈材质中的无机填料含量不均匀。4解决方案1）优化无机填料搅拌设备的工艺参数，提升设备的搅拌功能，解决无机填料含量不均匀问题，确保工业橡胶圈材质成分一致性；2）调整产品检验抽样方式，确保每个批次生产的产品合格；3）优化工业橡胶圈的材质成分，提升橡胶的综合弹性性能。Reference[1]游长江、贾德民、曾幸容.橡胶工业手册(试验与