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設計錯誤通常是由於設計人員對產品認識不足造成的。比如對密封件承受的壓力估計不足、對密封面上接觸應力分布的認識有誤、安放密封件的溝槽設計不合理等。
有限元分析(FEA)常常被用來輔助密封件的設計和失效分析。我們曾為某美國客戶做過一個密封件,該密封件以塑料為主體,局部包上橡膠??蛻粼跈z測零件的過程中發(fā)現,塑料部分在測試時容易,從而得出結論是:塑料件在二次成型時(即將橡膠包覆在塑料件上)被損壞了。經我們分析後發(fā)現,塑料件都是在一個地方的。通過有限元分析,我們發(fā)現,塑料件的破損部位實際上是密封件受到應力的地方,此處應力已經遠遠超過塑料所能承受的。
如果在設計的時候客戶就用有限元方法分析過該產品,不但可以避免類似的錯誤,還可以節(jié)省其時間和金錢。當然,想要成功的分析預測橡膠密封件的性能,不但要有合適的有限元分析軟件,還要有豐富的材料經驗、建模經驗和長期的數據積累。
一個好密封件,如果使用不當,也會造成整個產品失效,比如潤滑油使用錯誤。
我們的某個客戶反饋說O圈零件的尺寸與要求差異很大。當我們分析樣品時才發(fā)現,客戶用錯了潤滑油。該O圈是由三元乙丙橡膠制成,材料本身不耐礦物油類的潤滑油。客戶涂上這種潤滑油,會造成產品體積溶脹。後來讓客戶改用硅油就沒有問題了。
另外一類常見的問題為安裝錯誤。比如在O圈裝配過程中產生了扭曲;由於安裝不當而造成密封件受壓不均勻;密封件的潤滑不夠等失誤。如果這些失誤是由密封件的生產廠家造成的,那么這屬於生產質量所控制的范圍之內。如果由定貨方或者第三方造成,那么就屬於使用不當了。
當今科技日新月異,巿場上出現了很多新的密封件材料和工程設計,以滿足各種苛刻的使用要求。同時,大多數密封件的制造商也采用了科學的質量管理體系。遺憾的是,這些努力都不能杜絕密封件失效。因而,失效分析就顯得更為重要了。