汽車橡膠密封（fēng）製品技（jì）術與應用淺談

汽車橡膠密封製品技術與應用淺談

自從1769年，法國人NJ居紐製造了世界上第一輛蒸汽驅動三輪汽車，距今已244年。社會（huì）的進步、時代的發展，汽車作為唯一的技術和消費雙重先導性產品，人們一直在追求汽車的性能完美性。如速度、安全、舒適、節能、環保等方麵的結合。這就（jiù）涉及到汽車的防震、密封、傳動、噪聲、行走等重要部分。而這些部件都是需要由橡膠（jiāo）配件去配合。一部汽車所使用的橡膠配件少說也有（yǒu）三、四百個（gè），沒有這些橡膠配件，汽車是無法正常行駛的。所以說汽車離不開橡膠。尤其是密封部件，更是汽車設（shè）計（jì）的（de）重要部分。一（yī）輛現（xiàn）代的（de）轎車（chē），有240多件密封配件，這（zhè）些橡膠配（pèi）件雖小，但作用巨大，尤其是關鍵部位（wèi）的橡膠密封零件，“差（chà）之毫厘，失之千裏”。在（zài）汽車使用過（guò）程中泄露和密封這一對矛盾（dùn）體，將是從（cóng）事汽車設（shè）計的永恒主題。以彈性體（tǐ）橡膠為代表的車用橡膠密封（fēng）件的創新（xīn）、研發將會（huì）持續發展，車用橡膠密封製品的質量，將直接影響汽車的使用性能。眾所周知，橡膠密封製品（pǐn）廣泛應（yīng）用於幾乎所（suǒ）有各個領（lǐng）域（yù），雖（suī）然科技人（rén）員一直在努力研究，防止設備的跑、冒、滴、漏，但至今仍無絕對把握做到點滴不漏。

最近，美（měi）國航天局公布，2013年7月16日，國際空間站進行的一次太空行走時突然中止，原因是一位意（yì）大利（lì）宇（yǔ）航員的頭盔內的飲水帶泄露，如不中止（zhǐ）返航宇（yǔ）航員就有窒息或溺水的危險，而我國神舟十號與天宮一號對接後，其重要任務之一就是（shì）檢（jiǎn）查和更換橡膠密封圈，以確保安全運行（háng），密（mì）封技術（shù）已是航空航天的主要課題。

隨著現代工業的發展，以汽車（chē）為代表的先進製（zhì）造技術的開發，有力地促進了（le）與其相配套的高精度橡膠密封件製造技術的發展。目前汽車用的密封製品，已逐漸（jiàn）執行TS－16949質（zhì）量體係規劃，以達到產品的規範法、標準（zhǔn）化、係列法（fǎ）；工藝流程、煉膠配料（liào）、上輔（fǔ）機投料自動化；硫化、半成品修整工序機械化、半自（zì）動化、自動化；工序銜（xián）接配套化；檢（jiǎn）測（cè）手段和方（fāng）法標準化、實用化；生產管理和質量監（jiān）控ERP及（jí）條（tiáo）碼化。

但是，目前在市（shì）場激烈的競爭中，汽車（chē）用橡膠密封製（zhì）品也遇（yù）到兩難的窘境：一（yī）方麵，製造密封件廠家（jiā）麵（miàn）臨原材料（liào）、動力、人（rén）工的不斷漲價；而（ér）另一方麵又受到下遊汽車製造廠商一再降價（jià）但又要（yào）高質量滿足（zú）TS16949規範（fàn）要求的壓力。有一（yī）定技術基礎及（jí）規模的企業，尚可頂得住，以微利或保本維持生存，迫不得已以低單價去迎合下遊汽配的需求（qiú），但是帶來的質量隱患令人擔憂。這也是國產與進口汽車差距的原因之一。

汽車密封件，不像輪胎那樣顯露，它往往處於一輛車不為人們（men）易見的位置，因而其重要性（xìng）會被人們所忽視。不是有位企業家曾說過：“造汽車有（yǒu）什（shí）麽神（shén）秘，不就是四個輪子、幾個沙發、加上發動機、方向（xiàng）盤嗎？”其實真的造好它是不簡單（dān）的，它是現代多學科綜合科技水平的產物。單就車用橡膠密封製品而言（yán），是（shì）多（duō）學科交叉的產物，精密程（chéng）度和方法、標準也是比較高的，人類為尋求完（wán）美的密封係（xì）統，已經進行了幾百（bǎi）年的不懈努力。相信（xìn）在不（bú）久的將來，會出現完美的整（zhěng）合式密封係（xì）統，集密封功能與導向功能為一體。可以這樣說，評價一部汽車質量的時候，首先考慮的因素之一是它的密封性能如何。

汽車用橡膠密封製品分類

汽車用橡膠密封製品一般為六大類：

1、各種類型密封條

2、油封

3、製動皮碗

4、防塵罩

5、製動皮膜

6、O型圈

一、密封條

（一）概述：

密封條包括車窗、車門、頂（dǐng）棚、裝飾、鑲嵌、植絨、塗複等（děng）品種。主要使用聚烯烴、熱塑（sù）彈（dàn）性體。如三元（yuán）乙丙橡膠及並用膠和TPE熱塑（sù）彈性（xìng）體。其優點是耐磨性，耐候性好，摩擦係數（shù）小，製造工藝相對簡單。有些帶（dài）骨架的密封條，種類繁多，如鋼帶、鋼絲編帶、鋁帶。其中鋼帶又包括拉伸鋼（gāng）帶、衝切鋼（gāng）帶（dài）、光板帶。而拉伸鋼（gāng）帶又分為對（duì）稱拉伸（shēn）鋼帶和不對稱拉伸鋼帶。衝切鋼帶又分為單橋衝切鋼帶和雙橋衝切（qiē）鋼帶。

（單橋衝切鋼帶橡膠密（mì）封條在使（shǐ）用時，不可折斷，隻（zhī）能沿徑向彎曲；雙橋衝（chōng）切鋼帶橡膠密封條，在使用時可折斷，能多方位彎曲。）

（二）汽車橡膠密（mì）封條種類（lèi）、結構及主體（tǐ）材料

1、 密封條（tiáo）種（zhǒng）類：

車門密封條、玻璃導槽密（mì）封條、車門外側密封條、散熱器密封條、發動機蓋密（mì）封條、行李箱蓋密封條、排水槽密（mì）封條、車內裝飾密封條。

2、 密封（fēng）條（tiáo）結構：

a、純膠密封條（包括海綿發泡密封條）

b、複合膠密封條（包括海（hǎi）綿發泡與（yǔ）密實膠複合）；

c、膠與金屬複（fù）合密封條；

d、植絨或安裝麵表麵處理密封條；

e、膠（jiāo）與海綿發泡（pào）膠（jiāo）、金屬多重複密封條。

3、密封條主體材料：

a、一般采用長支鏈化三元乙丙（bǐng）橡膠；

b、熱塑性三元乙丙彈性體；

c、低摩擦層材料（以低摩擦熱塑性（xìng）材料與熱塑性三元乙丙共擠出使其複合在密封條表麵）。

（三）汽車密封條性能要求：

1、 常規性能：如硬度、拉斷強度、拉斷伸長率、壓縮永久變形、耐臭氧老化、耐大氣老

化、耐油漆接觸互滲性能。

2、成品（pǐn）性能：包括對門框關閉前後的擠壓力、插入（rù）及拔出力，植絨麵的耐磨性，密封條塗層的耐磨性。

二、油封

（一）概述：汽（qì）車用橡膠油封多種多樣。主要用於旋轉軸或往返運動軸係的密封，能使用較高的（de）轉速、自密封性好，使用壽命（mìng）長，是高技術含量的精密橡膠零件。特別是在汽車發動機（jī）、變速箱（xiāng）。氣門油封。其要（yào）求性能比（bǐ）較高。汽車油封分類方法很多：

骨（gǔ）架油封按機構分類如（rú）下：

1、內骨（gǔ）架油封；

2、外骨架油封；

3、半外露骨架（jià）油封；

4、封唇油封；

5、帶副唇油封；

6、組合式（shì）油封；

以按在汽車部位來分

1、曲軸前油封（fēng）

2、曲軸後油封

3、變速箱油封

4、凸輪箱油封（fēng）

5、輪殼油封

6、半軸油封

7、氣壓導杆油封（fēng）

8、減（jiǎn）震器油封

（二）油封功能：

因為油封具有柔韌（rèn）性，並有金屬骨架支撐，靠密封刃口施加給軸，以徑向力，防（fáng）止潤滑油泄漏，並防止雜物侵入。

（三）主體材料：

膠種的選擇，主要考（kǎo）慮到油封的工作溫度，以及橡膠於被（bèi）密封流體的相容性。汽車油（yóu）封常用的材料（liào），多為合成橡（xiàng）膠，包括：

1、丁腈橡膠（NBR），耐溫在－40℃～120℃，其耐油體（tǐ）積變化率可在其丙烯腈含量及配（pèi）合劑上選取。丁腈（jīng）橡膠是耐油膠中，價格實惠的膠（jiāo）種，適用於（yú）120℃以（yǐ）下等級油封。

2、氫化丁腈（HNBR），耐溫等級在－40℃～175℃，其耐熱性、耐酸、耐（nài）汽油性、耐臭（chòu）氧性（xìng）和物理性能均優於NBR，耐油性與氟橡膠相當，適用（yòng）於高檔油封（fēng），如發動機曲軸油封，底盤主動齒輪軸（zhóu）承油封。

3、丙烯酸酯橡膠（ACM），其耐油性（xìng）與中高丙烯腈NBR相當，但耐溫（wēn）可達70℃～200℃，除耐寒性稍遜外，特別適於（yú）製造耐熱耐油（yóu）的油封部件，其綜合性能介於丁腈和氟膠之間，可用於汽車前（qián）後（hòu）軸、軸承座油封。

4、氟橡膠（FKM），耐油性（xìng）能優（yōu）越，耐高溫性能或達200℃以（yǐ）上（shàng），同時還具（jù）備耐化學介質侵蝕，氣（qì）體滲透性低，耐天候，耐臭氧等性能，適用於發動機曲軸油封、氣門杆密封、分動箱輸入軸油封及輸出（chū）軸回流油封。

（四）關於汽車油封的發展（zhǎn）方向：

1、隨著（zhe）人們對（duì）汽車（chē）在節能、環保、舒適性及可靠性方麵發展，油封性能也應（yīng）相應提高

2、使用壽命長（zhǎng），要求行駛裏程15萬公裏不（bú）泄（xiè）漏

3、符合環保條件（jiàn）和TS－16949標準

4、要能耐多種含有不同添加劑的燃（rán）油

5、能節約油料

三、製動（dòng）皮碗

汽（qì）車刹車係統需使用的（de）製動液，而隨著製動液的不同，製動皮碗（刹車皮碗）所用的橡膠品種（zhǒng）也不同。過去（qù）由（yóu）於製動（dòng）液采用石油基製動液，橡膠製動皮（pí）碗多采用丁腈橡膠製造。而現在（zài）廣泛（fàn）使用非石油基（jī）合成製動液（如DOT3，去成（chéng）分為乙二醇醚和聚乙二醇以（yǐ）及抗（kàng）氧化劑、緩腐劑、PH緩衝劑。DOT4，DOT5其成（chéng）分含有40～80％硼酸酯的乙二醇醚（mí）），選擇能耐沸點高的多元（yuán）醇的（de）三元乙丙橡膠等比較適合。

在現代汽車製動係統中，95％以上的（de）汽車都采用了上述的乙二醇醚（PEG）及其衍生物的刹車液。這類（lèi）刹車液具有易溶於水，可壓縮性低，與橡膠匹配性良好的優點。選三元乙（yǐ）丙橡膠作（zuò）為製造製動皮碗的橡膠（jiāo）材料，是因（yīn）為1）三元乙丙橡膠對極性的PEG係刹車（chē）液抗（kàng）耐性很好。2）由於（yú）車速的提高和頻繁刹車，導致高摩擦而使刹車液溫度升（shēng）高，局部可達150℃，而三元乙丙橡膠良好的耐水性以及在高溫下的良好動態性能及耐候性，使得三元乙丙橡膠成為製動皮碗最主要膠種。

四、防塵罩

包括萬（wàn）向節防塵罩和齒（chǐ）條拉杆（gǎn）防塵罩。各生產廠家選用的膠種不一。一般常使用熱塑性EPDM和熱（rè）塑性TPV和CR製造。防塵罩雖簡單，但也要求耐熱、耐寒、耐油、耐疲勞、耐臭氧老化及拉伸性能好。CR（氯丁橡膠）可（kě）選用耐寒（hán）型好的，則（zé）應是比較理想（xiǎng）的防塵罩膠種。因為它兼顧耐油性能。現在市場上（shàng），以熱塑性EPDM製造的（de）防塵罩以及TPV（熱（rè）塑（sù）性聚氨酯彈性）製（zhì）造的防塵罩均有供應。

五、汽車皮膜

它是（shì）製動氣室的隔膜，在汽車製動係（xì）統中起傳遞壓力的作用。作為製動氣室的核心部件（jiàn），它的性能好壞直（zhí）接反映製動氣室的使用壽命，皮膜是在高壓氣源下的（de）往複運動件，因此（cǐ）需（xū）要良好的曲撓性、靈敏性。

其選用的主體膠（jiāo）種為天（tiān）然橡膠（jiāo），骨架材料織物纖維以改性錦綸纖（xiān）維，采用經緯同性的平紋編織結構，能滿足皮膜使用時受力無方向性及（jí）衝擊和撕裂性能。（棉纖維強力低，且纖維粗，所（suǒ）需的簾線根數或層數多，致使製品厚度及重量增加，造成製品的耐熱性和耐疲勞性下降；而錦（jǐn）綸纖維（尼龍）雖具有強度高、耐磨性好，但變形大、熱穩定性差，易產生熱收縮，影響複合製（zhì）品疲勞（láo）性。）

目前，國內汽車零部件生產廠（chǎng）家（jiā）眾多，產品尺寸、規格不一，橡膠皮膜規格也很多，但使用壽命均應達到25萬次以上。國外產品有達到使用100萬次。我們應自主開發新結構複合皮碗，努（nǔ）力趕上（shàng）國際同行（háng）製造水（shuǐ）平。

六、汽車用橡膠O型圈

汽車用（yòng）的橡膠密封O型（xíng）圈，與其他機械設備中用（yòng）的密封（fēng）O型圈起的作用是（shì）相同的。O型圈在使用過程中因受壓力作用而變形而產生密（mì）封（fēng）作用。必須具備良好的彈性和低（dī）壓縮永（yǒng）久變形和耐老化性（xìng）。在汽車不同部位及密封的（de）介質不同，要求O型圈（quān）要有良好的耐（nài）油性、耐高低（dī）溫、低的壓縮永久變形和（hé）一定的拉伸強度，如果作為動態密封，還要（yào）考慮到耐磨性和抗撕裂性。

總（zǒng）而言之，汽車用的密封橡膠O型圈，必須適（shì）應汽（qì）車的工作條件、介質種類、使用溫度、工作壓力和應用狀態等多方麵條件。以（yǐ）目（mù）前汽車裝配各部（bù）位需要的橡膠O型圈來看，如燃料噴射裝（zhuāng）置用O型（xíng）圈（quān），主（zhǔ）要采（cǎi）用FKM（氟橡膠）製造。而普（pǔ）通橡膠部件用不同丙烯腈含量的丁腈（jīng）橡膠（NBR）就可以滿足要求。有的汽（qì）車部位如發動機罩下，溫度不（bú）斷提高，用普通橡膠已不能達到要求，必須改用氟橡膠。值得引起重視的是由於現代汽車為提高燃油燃燒效率，而在燃油中添加胺（àn）類化合物（如丁二酰胺（àn））作為粘度調節劑，以緩解燃油對金屬配件（jiàn）的腐蝕，對密封用的O型圈有（yǒu）一（yī）定（dìng）的（de）侵蝕作用，這將是須研究的課題。用一般（bān）氟膠不行，應使用耐胺堿的專用氟膠。而對於滿足汽（qì）車新型製冷劑（1，1，1，2－四氟乙烷）空調係統的O型圈，建議使（shǐ）用過氧化物硫化體係的氫化丁腈比較適（shì）合。汽車用的密（mì）封O型圈，除了在（zài）膠料選材上（shàng）重視，還有的是在模（mó）具開（kāi）發、模具加工精（jīng）度上不斷提高，如45度分型（xíng）麵模具，無飛邊模（mó）具，以及（jí）注射成型技術，應加大力度研發，趕上（shàng）國際先（xiān）進水平。

結束語

隨著我國汽車工業跟進一步發展，對汽車（chē）橡膠密封製品的要求越（yuè）來越高。密封，是一個（gè）永恒的（de）課題。汽車工業正（zhèng）麵臨一個迅速變革時期。發展的特點是在保證安全、舒適、節能、環保前提下，進一步提高汽車的使（shǐ）用（yòng）壽命，發動機向大功率（lǜ）、小體積，以（yǐ）及減少汙染環境、進一步向著提高燃料（liào）效率、節能燃料的方向（xiàng）發展。密封製品必須加大力度研發（fā），縮短與世界水平的差距，為汽車各部位需要（yào）密封部件，提供優質橡膠密封製品，是從事橡膠業全體橡膠人義不容（róng）辭的社會責（zé）任。