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)品在汽車上應用的常見質(zhì)量問題;從橡膠密封圈的材料選擇，工藝過程，設計、安裝和使用等方面提出了改進措施，并有針對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)對密封件提出了越來越高的要求(如體積小、耐高溫/高壓、有出色的物理/化學性能等)，密封性能是評價汽車質(zhì)量的一個重要指標。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，這些密封圈廣泛用于發(fā)動機及附件系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)、制動系統(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)，密封結構，密封壓力，密封部位溫度，密封軸或溝槽等對偶面的材質(zhì)、光潔度和平整度的不同，密封圈的結構設計和所用材料也各不相同。各類汽車用橡膠密封圈在工作時需要承受高溫、低溫、壓力和各種腐蝕介質(zhì)(如高溫混合氣體、各類油脂、制動液和冷卻液等)的作用，這對橡膠材料和密封結構都是嚴峻考驗。

　　在汽車使用過程中，常常遇到因密封圈失效而造成的“漏氣”、“漏水”、“漏油”等三漏問題，嚴重時會導致制動失效，轉向卡死，燃油泄漏、燃燒等重大安全問題，嚴重影響車輛的正常使用和司乘人員的生命財產(chǎn)安全。因此，必須對橡膠密封圈的質(zhì)量予以高度重視。

2、制動缸密封圈

　　2.1、失效原因

　　制動缸一般有2~4個密封圈，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，將導致空氣進入制動缸、制動液泄漏、制動液變質(zhì)或缸體銹蝕等問題，從而使制動力明顯降低，甚至出現(xiàn)制動失靈的情況。制動缸活塞密封圈的失效原因有以下幾方面。

　　a.材料選擇錯誤。

　　b.材料配方不合理。

　　c.結構設計不合理。

　　d.安裝錯誤。

　　e.制動系統(tǒng)運動偏差等。

　　目前，汽車用制動液多數(shù)采用非石油基制動液DOT3或者DOT4，那么對非石油基制動液耐受性好、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，就會出現(xiàn)橡膠老化、密封圈尺寸變化等現(xiàn)象，并因此導致密封失效。

　　2.2、制動主缸密封圈的材料和結構

　　2.2.1、材料

　　橡膠材料配方應保證其具有良好的抗壓縮永久變形性能和合理的硬度。一般設計主缸密封圈的邵爾A硬度為72~82，太軟會造成密封唇的強度和剛性不足，在活塞運動過程中產(chǎn)生滲漏;太硬會造成橡膠彈性降低、回彈性差，同樣會導致滲漏。

　　2.2.2、結構

　　制動主缸活塞密封圈一般設計為Y型或U型皮碗結構，以配合活塞的運動(圖1)。主密封唇與配合密封面應有一定過盈，過盈過小影響密封，過大影響活塞運動。在密封圈生產(chǎn)過程中，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 制動缸主皮碗

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

　　2.3、制動缸密封圈的安裝和使用注意事項

　　2.3.1、安裝

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

　　2.3.2、使用注意事項

　　應注意制動系統(tǒng)運動偏差積累容易造成密封圈偏磨、導致滲漏的問題。為此，應在安裝制動缸時檢查第1活塞、第2活塞和彈簧等運動部件的垂直度和同心度，避免出現(xiàn)偏差;還要檢查制動踏板、推桿和制動缸的運動軌跡是否合理，防止制動缸活塞運動時，受積累偏差影響，密封圈運動偏離主軸線、產(chǎn)生歪斜，導致密封失效。

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

3、發(fā)動機缸套密封圈

　　3.1、發(fā)動機缸套密封圈的作用

　　發(fā)動機的循環(huán)運轉包括進氣、壓縮、高溫爆發(fā)和廢氣排放等過程，因此發(fā)動機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)動機的設計正向質(zhì)量輕、體積小、功率大和環(huán)保型方向發(fā)展，導致密封點多、密封空間狹小和溫度高等問題，給密封材料提出了更高的要求。水冷發(fā)動機濕缸套使用1~3道密封圈用來密封冷卻液。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)動機阻水密封圈的材料

　　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，長時間會導致硅橡膠軟化、開裂，失去密封功能。一旦密封圈失效，冷卻液就會進入氣缸，稀釋潤滑油，導致拉缸現(xiàn)象;活塞與氣缸套摩擦后會產(chǎn)生異常高溫，使缸套表面出現(xiàn)過度磨損，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)動機密封圈

　　與缸套密封圈相同，氣門室罩蓋密封圈和進氣管密封圈等發(fā)動機密封圈也采用氟橡膠或者硅橡膠，在設計橡膠材料的配方和生產(chǎn)工藝時，應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)良的密封對發(fā)動機正常發(fā)揮功能非常重要，這促進了耐高溫橡膠密封圈的廣泛應用。

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，直徑甚至達到300 mm以上，線徑一般超過5 mm。輪轂密封圈用于密封潤滑脂。

　　4.2、輪轂密封圈的設計

　　輪轂橡膠密封圈采用O形圈。O形圈是一種壓縮性密封圈，結構簡單、成本低廉、使用方便、有良好的密封性，且密封性不受運動方向的影響，使用范圍很寬。由于輪轂密封圈直徑非常大，因此O形密封圈的設計應綜合考慮密封圈的裝配拉伸率和壓縮率，同時考慮拉伸或壓縮過程中的截面增大、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形圈裝配時最大預拉伸率不得>8%(O形圈被拉伸時截面會減小，預拉伸率為4%時，截面直徑減小量約為3%)，設計O形密封圈時應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摩擦片，頻繁制動產(chǎn)生的高溫通過輪轂傳遞到密封圈，有時可能超過120 ℃。因此，普通丁腈橡膠在使用過程中經(jīng)常會出現(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、過濾到模壓硫化成型、修邊、檢查包裝，每一步都要進行嚴格的質(zhì)量控制，否則就容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。

　　大型密封圈的修邊工藝與小型密封圈的修邊工藝不同。大型密封圈無法采用冷凍等修邊方法，所以設計模具時應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系，應特別注意檢查每個產(chǎn)品，防止飛邊過大和修邊過度造成的密封失效。

　　密封圈的分模非常重要，分模線選取不合理會嚴重影響密封效果，一般提倡45°角分模，但大型密封圈45°角分模模具的開發(fā)相對復雜;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，安裝時應避免扭曲、劃傷、磨損和磕碰，必須安裝到位。應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。密封圈使用時應避免被異物損傷、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