介紹了橡膠密封圈在汽車上的使用現(xiàn)狀。以3種典型橡膠密封圈為例，分析了這類產(chǎn)品在汽車上應(yīng)用的常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題;從橡膠密封圈的材料選擇，工藝過(guò)程，設(shè)計(jì)、安裝和使用等方面提出了改進(jìn)措施，并有針對(duì)性地探討了提高橡膠密封圈質(zhì)量的方法。

1、橡膠密封圈在汽車上的使用現(xiàn)狀

　　現(xiàn)代汽車工業(yè)對(duì)密封件提出了越來(lái)越高的要求(如體積小、耐高溫/高壓、有出色的物理/化學(xué)性能等)，密封性能是評(píng)價(jià)汽車質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。密封圈密封是汽車靜密封的一種重要形式，汽車上使用的密封圈有100~400個(gè)，這些密封圈廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)及附件系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等大總成以及泵、閥等小總成，起到密封汽車內(nèi)部的液體和氣體并防止外界雨水和灰塵侵入的作用。由于密封介質(zhì)，密封結(jié)構(gòu)，密封壓力，密封部位溫度，密封軸或溝槽等對(duì)偶面的材質(zhì)、光潔度和平整度的不同，密封圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和所用材料也各不相同。各類汽車用橡膠密封圈在工作時(shí)需要承受高溫、低溫、壓力和各種腐蝕介質(zhì)(如高溫混合氣體、各類油脂、制動(dòng)液和冷卻液等)的作用，這對(duì)橡膠材料和密封結(jié)構(gòu)都是嚴(yán)峻考驗(yàn)。

　　在汽車使用過(guò)程中，常常遇到因密封圈失效而造成的“漏氣”、“漏水”、“漏油”等三漏問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)失效，轉(zhuǎn)向卡死，燃油泄漏、燃燒等重大安全問(wèn)題，嚴(yán)重影響車輛的正常使用和司乘人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，必須對(duì)橡膠密封圈的質(zhì)量予以高度重視。

2、制動(dòng)缸密封圈

　　2.1、失效原因

　　制動(dòng)缸一般有2~4個(gè)密封圈，其中第1活塞密封圈又稱主皮碗，是最重要的密封圈。主皮碗一旦失效，將導(dǎo)致空氣進(jìn)入制動(dòng)缸、制動(dòng)液泄漏、制動(dòng)液變質(zhì)或缸體銹蝕等問(wèn)題，從而使制動(dòng)力明顯降低，甚至出現(xiàn)制動(dòng)失靈的情況。制動(dòng)缸活塞密封圈的失效原因有以下幾方面。

　　a.材料選擇錯(cuò)誤。

　　b.材料配方不合理。

　　c.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。

　　d.安裝錯(cuò)誤。

　　e.制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)偏差等。

　　目前，汽車用制動(dòng)液多數(shù)采用非石油基制動(dòng)液DOT3或者DOT4，那么對(duì)非石油基制動(dòng)液耐受性好、使用溫度范圍廣、耐老化性優(yōu)良的三元乙丙橡膠(EPDM)就成為制動(dòng)缸密封圈最合適的材料。如果選用耐石油基油脂的丁腈橡膠和氯丁橡膠等材料，就會(huì)出現(xiàn)橡膠老化、密封圈尺寸變化等現(xiàn)象，并因此導(dǎo)致密封失效。

　　2.2、制動(dòng)主缸密封圈的材料和結(jié)構(gòu)

　　2.2.1、材料

　　橡膠材料配方應(yīng)保證其具有良好的抗壓縮永久變形性能和合理的硬度。一般設(shè)計(jì)主缸密封圈的邵爾A硬度為72~82，太軟會(huì)造成密封唇的強(qiáng)度和剛性不足，在活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生滲漏;太硬會(huì)造成橡膠彈性降低、回彈性差，同樣會(huì)導(dǎo)致滲漏。

　　2.2.2、結(jié)構(gòu)

　　制動(dòng)主缸活塞密封圈一般設(shè)計(jì)為Y型或U型皮碗結(jié)構(gòu)，以配合活塞的運(yùn)動(dòng)(圖1)。主密封唇與配合密封面應(yīng)有一定過(guò)盈，過(guò)盈過(guò)小影響密封，過(guò)大影響活塞運(yùn)動(dòng)。在密封圈生產(chǎn)過(guò)程中，不允許在主、副密封唇處分模，以免影響密封性能;密封圈不允許有缺膠、雜質(zhì)、流痕、飛邊和毛刺等缺陷。

圖1 制動(dòng)缸主皮碗

　　活塞表面必須光滑，活塞端部應(yīng)有一定倒角，無(wú)尖角和毛刺，否則容易在密封圈安裝和使用過(guò)程中劃傷密封圈。配合面主缸內(nèi)壁也必須光滑，并經(jīng)過(guò)表面處理，表面無(wú)銹蝕、凸起和凹陷等，以免密封圈磨損或密封不良。

　　2.3、制動(dòng)缸密封圈的安裝和使用注意事項(xiàng)

　　2.3.1、安裝

　　一般采用專用工裝和設(shè)備安裝皮碗型密封圈，防止密封圈密封唇口在安裝過(guò)程中發(fā)生皺褶、開(kāi)裂或翻轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致密封失效;安裝前應(yīng)在安裝面和密封圈唇口涂一些油脂潤(rùn)滑，以方便裝配。

　　2.3.2、使用注意事項(xiàng)

　　應(yīng)注意制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)偏差積累容易造成密封圈偏磨、導(dǎo)致滲漏的問(wèn)題。為此，應(yīng)在安裝制動(dòng)缸時(shí)檢查第1活塞、第2活塞和彈簧等運(yùn)動(dòng)部件的垂直度和同心度，避免出現(xiàn)偏差;還要檢查制動(dòng)踏板、推桿和制動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)軌跡是否合理，防止制動(dòng)缸活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，受積累偏差影響，密封圈運(yùn)動(dòng)偏離主軸線、產(chǎn)生歪斜，導(dǎo)致密封失效。

　　總之，只有合理地選材、配方、設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，才能保證密封圈的質(zhì)量和密封效果。制動(dòng)系統(tǒng)還有一些密封圈(如制動(dòng)管路密封圈、制動(dòng)器密封圈和輪缸密封圈等)，都對(duì)保證密封性能起到至關(guān)重要的作用，因此必須特別關(guān)注制動(dòng)系統(tǒng)密封圈的性能和使用狀況，避免密封失效造成制動(dòng)失效，影響整車性能。

3、發(fā)動(dòng)機(jī)缸套密封圈

　　3.1、發(fā)動(dòng)機(jī)缸套密封圈的作用

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)包括進(jìn)氣、壓縮、高溫爆發(fā)和廢氣排放等過(guò)程，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的密封就要考慮到高溫、高壓、高功率和耐介質(zhì)性等方面的要求。目前，發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)正向質(zhì)量輕、體積小、功率大和環(huán)保型方向發(fā)展，導(dǎo)致密封點(diǎn)多、密封空間狹小和溫度高等問(wèn)題，給密封材料提出了更高的要求。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)濕缸套使用1~3道密封圈用來(lái)密封冷卻液。密封圈位于支承密封帶與座孔配合處，雖然其主要作用是密封冷卻液，但由于高壓油氣經(jīng)常竄入，因此要求材料既耐油又耐冷卻液。

　　3.2、發(fā)動(dòng)機(jī)阻水密封圈的材料

　　缸套密封圈也稱阻水圈(圖2)。如果采用2~3道密封，則下面1~2道采用硅橡膠封冷卻液，上面一道采用氟橡膠封油同時(shí)封冷卻液是比較合理的。如果采用一道密封，則推薦采用氟橡膠密封圈。雖然耐油硅橡膠也能滿足使用要求，但是一旦密封部位滲入油氣，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致硅橡膠軟化、開(kāi)裂，失去密封功能。一旦密封圈失效，冷卻液就會(huì)進(jìn)入氣缸，稀釋潤(rùn)滑油，導(dǎo)致拉缸現(xiàn)象;活塞與氣缸套摩擦后會(huì)產(chǎn)生異常高溫，使缸套表面出現(xiàn)過(guò)度磨損，發(fā)生拉毛、劃痕、擦傷、裂紋甚至出現(xiàn)咬死等惡性事故。

圖2 氣缸套阻水圈

　　3.3、其它發(fā)動(dòng)機(jī)密封圈

　　與缸套密封圈相同，氣門室罩蓋密封圈和進(jìn)氣管密封圈等發(fā)動(dòng)機(jī)密封圈也采用氟橡膠或者硅橡膠，在設(shè)計(jì)橡膠材料的配方和生產(chǎn)工藝時(shí)，應(yīng)使之具有良好的耐高溫性能、抗壓縮永久變形性能和耐介質(zhì)性能。優(yōu)良的密封對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)正常發(fā)揮功能非常重要，這促進(jìn)了耐高溫橡膠密封圈的廣泛應(yīng)用。

4、輪轂密封圈

　　4.1、輪轂密封圈的作用

　　載貨車如果采用輪邊行星齒輪減速裝置，則需使用輪轂密封圈。輪轂密封圈(圖3)是汽車上最大的密封圈，直徑甚至達(dá)到300 mm以上，線徑一般超過(guò)5 mm。輪轂密封圈用于密封潤(rùn)滑脂。

　　4.2、輪轂密封圈的設(shè)計(jì)

　　輪轂橡膠密封圈采用O形圈。O形圈是一種壓縮性密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、使用方便、有良好的密封性，且密封性不受運(yùn)動(dòng)方向的影響，使用范圍很寬。由于輪轂密封圈直徑非常大，因此O形密封圈的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮密封圈的裝配拉伸率和壓縮率，同時(shí)考慮拉伸或壓縮過(guò)程中的截面增大、減小或變形等，還要考慮橡膠材料耐介質(zhì)膨脹率、壓縮永久變形性能、硬度、耐熱或耐寒后尺寸和硬度的變化情況等。O形圈裝配時(shí)最大預(yù)拉伸率不得>8%(O形圈被拉伸時(shí)截面會(huì)減小，預(yù)拉伸率為4%時(shí)，截面直徑減小量約為3%)，設(shè)計(jì)O形密封圈時(shí)應(yīng)按照所使用橡膠特性和密封圈使用條件全面考慮各種影響因素，否則就容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

圖3 輪轂密封圈

　　4.3、輪轂密封圈的材料選擇

　　輪轂密封圈用于密封油脂，必須選用耐油性能比較好的橡膠，如丁腈橡膠、氟橡膠和丙烯酸酯橡膠等。輪轂密封圈的安裝部位接近制動(dòng)摩擦片，頻繁制動(dòng)產(chǎn)生的高溫通過(guò)輪轂傳遞到密封圈，有時(shí)可能超過(guò)120 ℃。因此，普通丁腈橡膠在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)橡膠老化損壞的現(xiàn)象。如果車輛用于礦區(qū)、山區(qū)或路況比較差的地區(qū)，輪轂密封圈應(yīng)采用耐高溫的氟橡膠才能滿足使用要求。

　　4.4、輪轂密封圈的生產(chǎn)工藝

　　輪轂密封圈的直徑大，生產(chǎn)制造難度也比較大，因此密封圈的工藝控制就顯得非常重要，從材料配方、混煉、過(guò)濾到模壓硫化成型、修邊、檢查包裝，每一步都要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，否則就容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

　　大型密封圈的修邊工藝與小型密封圈的修邊工藝不同。大型密封圈無(wú)法采用冷凍等修邊方法，所以設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)考慮盡可能減少飛邊的生。如果采用手工修邊，修邊工藝與工人操作熟練度、刀具鋒利程度等都有關(guān)系，應(yīng)特別注意檢查每個(gè)產(chǎn)品，防止飛邊過(guò)大和修邊過(guò)度造成的密封失效。

　　密封圈的分模非常重要，分模線選取不合理會(huì)嚴(yán)重影響密封效果，一般提倡45°角分模，但大型密封圈45°角分模模具的開(kāi)發(fā)相對(duì)復(fù)雜;如果采取90°分模，則分模線處的修邊處理必須非常小心，以免影響密封效果。

　　4.5、輪轂密封圈的裝配

　　裝配環(huán)節(jié)尤其重要。橡膠密封圈硬度比較低，安裝時(shí)應(yīng)避免扭曲、劃傷、磨損和磕碰，必須安裝到位。應(yīng)檢查安裝配合金屬件外表面是否有飛邊、毛刺、尖角、凸起和凹痕等，以免劃傷或啃噬密封圈(圖4)，密封圈被啃噬后將造成密封不良。密封圈使用時(shí)應(yīng)避免被異物損傷、接觸異常介質(zhì)、使用環(huán)境溫度和壓力異常等。

圖4 密封圈被啃噬