汽車橡膠密封製品（pǐn）技術與應（yīng）用淺談（tán）

前言

自從1769年，法國人NJ居紐製造了世界上第一輛蒸汽（qì）驅動（dòng）三（sān）輪汽車，距（jù）今已244年。社會（huì）的進步、時代的發展，汽車（chē）作為唯一的技術和消費雙重先導性產品，人們一直（zhí）在追求汽車的（de）性能完美性。如速度、安全、舒（shū）適（shì）、節能、環保等方麵的（de）結合。這就涉及到汽車的防震（zhèn）、密（mì）封、傳動、噪（zào）聲、行走等重要部分。而這些（xiē）部件都是（shì）需要由橡膠配件去配合。一（yī）部汽車所（suǒ）使用的橡膠配件少說也有三、四百個（gè），沒有這些橡膠配件，汽車是無（wú）法正常行駛的。所（suǒ）以說汽車離不開橡膠。尤其是密封（fēng）部件，更是汽車設計的（de）重要部分。一輛（liàng）現代的轎車，有240多件密封配件，這些橡膠配件雖小，但（dàn）作用巨大，尤其是關鍵部（bù）位的（de）橡膠密封（fēng）零件，“差之毫（háo）厘，失之千裏”。在汽車使用過程中泄露（lù）和密封這一對矛盾體，將是從事汽車設計的永恒主（zhǔ）題。以彈性體橡膠為代表的（de）車用（yòng）橡膠密封件的創新、研發（fā）將會（huì）持續發展，車用橡膠密（mì）封（fēng）製品的質量，將直接影響汽車的使用性能。眾所周知，橡膠（jiāo）密（mì）封製品廣泛應用於幾（jǐ）乎所有各個領域，雖然科技人員一直在努（nǔ）力（lì）研究，防止設備的（de）跑、冒、滴、漏，但至今仍無絕對把握做到點滴不漏。

最近，美國航天局公布，2013年7月（yuè）16日，國際空間（jiān）站進行的一次太空行走時突然中止，原因是一位意大（dà）利宇航員的頭盔內的飲水（shuǐ）帶（dài）泄露，如不中止返航宇航員就有窒息或溺水的危險，而我國神舟十號（hào）與天宮一號對接後，其重要任務之一就是檢查和更換橡膠（jiāo）密封圈，以（yǐ）確保安全運行，密封技術已是航空航天的主要課題。

隨著（zhe）現代工業的發展（zhǎn），以汽車為代表的先進製造技術（shù）的（de）開發，有力地促進了與（yǔ）其（qí）相配套的高精度橡膠密封件製（zhì）造技術的發展。目前汽車用的密封製品（pǐn），已逐漸執（zhí）行（háng）TS－16949質量體係（xì）規（guī）劃，以達到產品的規範法、標準化、係列法；工藝流程、煉膠配料、上輔機投料自動化；硫化、半成品修整工序機械化、半自動化、自動化；工（gōng）序銜接（jiē）配套化；檢測手（shǒu）段和方法標準化、實用化；生產管（guǎn）理和質量監控ERP及條碼化。

但是，目前在市場激烈的競爭中，汽車用（yòng）橡膠密封製品也遇到兩難的窘境：一方麵，製造密封件（jiàn）廠（chǎng）家麵臨原材料、動力、人工的不斷漲價；而另一方（fāng）麵又受到下遊汽車製造廠商一再降價但又要高質量滿（mǎn）足TS16949規範要求的壓力。有一定技術基（jī）礎及規模（mó）的企（qǐ）業（yè），尚可頂得住，以（yǐ）微（wēi）利（lì）或保本維（wéi）持生存（cún），迫不得已以低單價去迎合下遊汽配的需求，但是帶來的質（zhì）量隱患令人擔憂（yōu）。這也（yě）是國產與進口汽車差距的原因之一。

汽車密封件，不像（xiàng）輪胎那樣顯露，它往（wǎng）往處於一輛車不為人們易見的位置（zhì），因而其重（chóng）要性會（huì）被人們所忽視。不是有位企業家曾說過：“造汽車有什麽神秘，不就（jiù）是四個輪子、幾個沙發、加上發動機、方向盤嗎？”其實真的造好它是不簡單的（de），它是現代（dài）多學科（kē）綜合科技水平的產物。單就車用橡膠密（mì）封製品而言，是多學科交叉的（de）產物，精密程（chéng）度和方法、標準也是比較高的，人類為尋求完美的密封（fēng）係統，已（yǐ）經進行了（le）幾百年（nián）的不懈努力。相信在不久的（de）將來，會出現完美的整（zhěng）合式密封係統，集密封（fēng）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（hòu），首先考慮的因素之（zhī）一（yī）是它的密封性能如何。

汽車用橡膠密封製品分類

汽車（chē）用橡膠密封（fēng）製品一般為六大類：

1、各種（zhǒng）類型密封條

2、油（yóu）封

3、製動皮碗

4、防塵（chén）罩

5、製動皮膜

6、O型（xíng）圈

一、密封條

（一）概述：

密封條包（bāo）括車窗、車門、頂棚、裝飾、鑲嵌、植絨、塗複等品種。主要（yào）使用（yòng）聚烯烴（tīng）、熱（rè）塑彈性體。如三元乙丙橡膠（jiāo）及並用膠和TPE熱塑彈性體。其優點是耐磨性，耐候性好，摩擦係數小，製造工藝相對簡單。有些（xiē）帶骨架的（de）密封條，種類繁多（duō），如鋼帶、鋼（gāng）絲編帶、鋁帶。其中鋼帶又包括拉伸鋼帶、衝切鋼帶、光板帶。而拉伸鋼帶又分為對稱拉伸（shēn）鋼帶和不對稱拉伸鋼（gāng）帶。衝切鋼帶又分為單橋衝切鋼帶和雙橋衝切鋼帶。

（單橋衝切鋼帶橡（xiàng）膠密封條在（zài）使用時，不可折斷，隻能沿徑向（xiàng）彎曲；雙橋衝切鋼帶橡膠密（mì）封條，在使用（yòng）時可折斷，能（néng）多方位彎曲。）

（二）汽車橡膠密封條種類、結構及（jí）主體材料

1、 密封條種類：

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

2、 密封條結（jié）構：

a、純膠密封條（包括海綿發泡（pào）密（mì）封條）

b、複合（hé）膠密封條（tiáo）（包括海綿發泡與密（mì）實膠複合（hé））；

c、膠與金屬複合密封（fēng）條；

d、植絨或安裝麵（miàn）表麵處理密封條；

e、膠與海（hǎi）綿發泡膠、金屬多重複密封條（tiáo）。

3、密封（fēng）條主體材料：

a、一般采用長支鏈化三元乙丙橡膠；

b、熱塑（sù）性三元乙丙彈性體；

c、低摩擦層材料（以低摩擦熱塑性材料與熱塑性三（sān）元乙丙共（gòng）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（rú）硬度、拉斷強度、拉斷伸長（zhǎng）率、壓縮永久變形、耐（nài）臭氧老化、耐大氣老

化、耐油漆（qī）接觸互滲性（xìng）能。

2、成品性（xìng）能：包括對門框關閉前後的擠壓力、插入及拔出力，植絨麵的耐磨性，密封條（tiáo）塗層的耐磨性。

二、油封

（一）概述：汽車（chē）用橡膠油封多種多樣。主要用於旋轉軸或（huò）往返運動軸係的密封，能使用（yòng）較高（gāo）的轉（zhuǎn）速、自密封性好，使用壽命長，是高技術含量的（de）精密橡膠零件。特別是在汽車發動（dòng）機、變速箱。氣門（mén）油封。其要求性能比較（jiào）高。汽車（chē）油封分類（lèi）方法很多（duō）：

骨架油封按機構分類如下：

1、內骨架油封；

2、外骨架油封；

3、半外露骨架油封；

4、封唇油封；

5、帶副唇油封；

6、組合式油封；

以按在汽（qì）車部（bù）位來（lái）分

1、曲軸前油（yóu）封

2、曲軸後油封

3、變速箱油封

4、 凸輪箱（xiāng）油封

5、輪殼油封

6、半軸油封

7、氣（qì）壓導杆油封

8、減震器油封

（二）油封（fēng）功能：

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

（三）主（zhǔ）體材（cái）料：

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

1、丁（dīng）腈橡膠（NBR），耐溫在－40℃～120℃，其耐油體積變（biàn）化率可在其丙烯腈含量（liàng）及配（pèi）合劑上選取（qǔ）。丁腈橡膠（jiāo）是耐油膠中，價格實惠的膠種（zhǒng），適用於（yú）120℃以下等級油封（fēng）。

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

3、丙烯酸酯橡膠（ACM），其耐油性與中高丙烯腈NBR相當，但耐（nài）溫可達70℃～200℃，除耐寒性稍遜外，特別（bié）適於製造耐熱耐油的油封（fēng）部件，其綜合性能介於丁（dīng）腈和氟膠之間（jiān），可用於汽車前後軸、軸承座油封。

4、氟橡膠（FKM），耐（nài）油性能優（yōu）越，耐高溫性（xìng）能或達200℃以上，同時還具備耐化學介質侵蝕（shí），氣體滲透性低，耐天候，耐臭氧等（děng）性能，適用於發動機曲軸油封、氣門杆密封、分（fèn）動箱輸（shū）入軸油封及輸出軸回流油封。

（四）關於汽（qì）車油封的發展方向：

1、隨著人們對汽車在節能、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，要求行駛裏程15萬公裏不泄漏

3、符合環保條件和TS－16949標準

4、要能耐多種含有不同添（tiān）加（jiā）劑的燃油

5、能節約（yuē）油料

三、製動皮碗

汽車刹車係統需使用（yòng）的製動液，而隨著製動液的不（bú）同，製動皮碗（刹車皮碗）所用的橡膠品種也不同。過去由於製動液采用石油基製動液，橡膠製動皮碗多采用丁腈橡膠製造。而現（xiàn）在廣泛使用非石油基合成製動（dòng）液（如DOT3，去成（chéng）分為乙二醇醚和聚乙二醇以及抗氧化劑、緩腐劑（jì）、PH緩衝劑。DOT4，DOT5其成分含有40～80％硼酸酯的乙二醇醚），選擇能（néng）耐沸點高的（de）多元醇的（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。這類刹車液具有易（yì）溶於水，可壓縮性低，與橡膠匹配性良好的優點。選三元乙丙橡膠作為製造製動皮（pí）碗的橡膠材料，是因為1）三元乙丙橡膠對極性的PEG係刹車液抗耐性很好。2）由於車速的提高和頻繁刹（shā）車，導致高（gāo）摩擦而使刹車液溫度升高，局部可達150℃，而三元乙丙橡膠（jiāo）良好的耐水性以及在高溫下的良（liáng）好動（dòng）態性能及耐候性，使（shǐ）得三元乙丙橡膠成為製動皮碗最主要（yào）膠種。

四、防塵罩（zhào）

包（bāo）括萬向節防塵罩（zhào）和齒條拉杆防塵罩。各生產廠家選用的膠種不一。一般常使用熱塑性EPDM和熱塑性TPV和CR製（zhì）造。防（fáng）塵罩雖簡單，但也要求耐熱（rè）、耐寒、耐油、耐疲勞、耐臭氧老化及拉伸性能好。CR（氯丁橡（xiàng）膠）可選用耐寒型好的，則（zé）應（yīng）是比較理想的（de）防塵罩膠種。因為它兼顧耐油性能。現在市場（chǎng）上（shàng），以熱塑性EPDM製造的防塵罩以及TPV（熱塑（sù）性聚氨（ān）酯彈性（xìng））製造的防（fáng）塵罩均有供應。

五、汽車皮膜

它（tā）是製動氣室（shì）的隔膜（mó），在汽車製動係統（tǒng）中起傳遞壓力的作用。作為製動氣室的核心部件（jiàn），它的性能好壞直接反（fǎn）映（yìng）製動氣室的使用壽命，皮膜是在高壓氣源下（xià）的往複（fù）運動件，因此需要良好的曲撓性、靈敏性。

其選用的主體（tǐ）膠種為天然橡膠，骨架材（cái）料織物纖（xiān）維以改（gǎi）性錦綸（lún）纖維，采（cǎi）用經緯同（tóng）性的（de）平紋編織結（jié）構，能滿足皮膜使用時受力（lì）無方向性及衝擊和撕裂性能（néng）。（棉纖維強力低，且纖維粗（cū），所需的（de）簾線根數或（huò）層數（shù）多，致（zhì）使製品厚度及重量增加（jiā），造成製品的耐熱性和耐（nài）疲勞性下降；而錦綸纖維（尼龍）雖具（jù）有強度高、耐磨性好，但變形（xíng）大、熱穩定性差，易產生熱收縮，影響複合製品疲勞性。）

目前，國內汽車零部件生產廠家眾多，產（chǎn）品尺寸（cùn）、規格（gé）不一，橡膠皮膜規格也（yě）很（hěn）多，但（dàn）使用（yòng）壽命均應達到25萬次以上。國外（wài）產品有達到使用100萬次（cì）。我們應（yīng）自主開發新（xīn）結構複（fù）合皮（pí）碗，努力趕上國際同行製（zhì）造水平。

六、汽車用橡膠（jiāo）O型圈（quān）

汽（qì）車用的橡膠密封（fēng）O型圈，與其他（tā）機械設（shè）備中用的密封O型圈起的作用是相同的。O型圈在使用（yòng）過程中因受壓力作用而（ér）變形而產生密封作用。必須具備（bèi）良好的（de）彈性和（hé）低壓縮永久（jiǔ）變形和耐老化性。在汽車不同部（bù）位及密封（fēng）的介質（zhì）不同，要求O型圈要有良好的耐油性、耐高低溫、低的壓縮永久變形和一定的拉伸強度，如果（guǒ）作為動態密封，還要考慮到耐（nài）磨（mó）性和抗撕裂性。

總（zǒng）而言之，汽車用的（de）密封橡膠O型圈，必須適應汽車的工作條件、介質種類、使用溫度、工作壓力和應用狀態等多方麵條件。以目前汽車裝配各部位需要（yào）的橡膠O型圈來看，如燃料噴（pēn）射裝置用（yòng）O型圈，主要采用FKM（氟橡膠）製造。而普通橡膠部件用不同丙（bǐng）烯腈含量的丁腈橡膠（NBR）就可以滿足要求。有的汽車部位如發動機罩下，溫度（dù）不斷提高，用普通橡膠已不能（néng）達到要求，必須改用氟（fú）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，而在燃油中添加胺類化合物（如丁（dīng）二酰胺）作為粘（zhān）度調節劑，以緩解燃油對金屬（shǔ）配件的腐蝕，對密封用的O型圈有一定的侵蝕作用，這將是須研究的課題（tí）。用一般氟膠不行，應使用耐胺（àn）堿的專用氟膠。而對於滿足汽車新型製冷劑（1，1，1，2－四氟（fú）乙烷）空（kōng）調係統的O型（xíng）圈，建議使用過氧化物硫化（huà）體係的氫化丁腈比較適合。汽車用的密封（fēng）O型圈，除了在膠料選材上重視，還有的是在（zài）模（mó）具開發、模具加工精度上不斷（duàn）提高，如45度分（fèn）型麵（miàn）模具，無飛邊模（mó）具，以（yǐ）及注（zhù）射成型（xíng）技術，應加大力度研發，趕上國際先進水平。

結束語

隨著我國汽車工業跟進一（yī）步發展，對汽車橡（xiàng）膠密封製品的要求越（yuè）來越高。密封，是一個永恒的課題。汽車工業正麵臨一個迅速（sù）變革時期。發展的特點是（shì）在保證（zhèng）安全、舒適、節能、環保（bǎo）前提下，進一步提高汽車的使用壽命，發動機向大功率、小體積，以及減少汙染環境、進一步向著提高燃料效率、節能燃料的方向發展。密封製（zhì）品必須加大力度研發，縮短與世界水平的差距，為汽車各部位需要密封部件，提供優（yōu）質橡膠密封製（zhì）品，是從事橡（xiàng）膠業全體橡膠人義不容辭的社會責任。