某型橡胶密封圈加速贮存试验设计与实践

目的针对某型橡胶密封圈开展加速贮存试验设计,并通过试验预测产品贮存寿命。方法通过分析橡胶密封圈在贮存使用环境下的失效机理,结合橡胶材料性能老化模型,在不改变失效机理、又不增加新的失效机理的前提下,以密封圈整件作为试验对象,用加大温度应力的试验方法加速产品失效过程,根据试验结果预计正常环境应力下的产品贮存寿命。结果采用温度应力作为加速贮存应力开展密封圈加速贮存试验方案设计和验证工作,评估得到其在贮存温度为20℃的环境中,贮存寿命可以达到16.97年,置信度大于0.95。结论以密封圈整件作为试验件,采用温度应力作为贮存敏感应力开展加速贮存试验,所评估得到的贮存寿命与产品已有的自然贮存寿命结果吻合得较好,试验状态更加真实,为橡胶密封圈更换周期提供参考依据,并为密封圈贮存寿命的定量评估提供了一种参考方法。     

考虑贮存剖面的固体火箭发动机橡胶密封圈贮存寿命研究

目的 对贮存周期内包含多个温度环境剖面的固体火箭发动机橡胶密封圈贮存寿命进行评估。方法 通过开展硅橡胶材料加速老化试验,结合Arrhenius老化规律,建立硅橡胶老化模型,获得硅橡胶加速老化等当规律,并根据等当关系开展模拟密封装置加速老化试验,考核老化后硅橡胶密封性。最后通过对固体火箭发动机贮存环境剖面进行梳理,计算出贮存周期下的等效温度,并结合试验获得的硅橡胶密封圈老化性能,直接对该贮存周期下密封圈老化寿命进行评估。结果 通过硅橡胶材料老化试验及模拟密封装置老化试验,得到了25℃下硅橡胶能够满足20 a的使用寿命。随后通过梳理并计算得出固体火箭发动机贮存周期下的等效温度为22.78℃,可以直接获得该发动机使用的硅橡胶密封圈寿命在该贮存环境下能够满足20 a使用寿命。结论 通过计算贮存周期下多个温度环境剖面的等效温度,并结合加速老化试验结论,可快速获得橡胶密封圈老化寿命。     

基于性能参数退化的某弹用O型橡胶密封圈贮存寿命评估

目的研究某弹用O型橡胶密封圈的性能参数退化规律,并准确预测其贮存寿命。方法设计4个不同温度下的恒定应力加速退化试验,记录每个温度下不同时间点的性能退化数据,根据退化参数利用高分子材料性能变化与退化时间关系式及阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程,建立O型橡胶密封圈压缩永久变形率与贮存时间的老化动力学方程。结果对照当地各个季节的平均温度值,建立了寿命评估模型,并由此预测了该型密封圈在自然环境贮存条件下的失效寿命在8年左右。结论该寿命评估值比较接近实际测量值,精度良好,可为O型橡胶密封圈在自然贮存条件下的寿命评估提供有价值的参考依据。     

基于循环冲击加速试验的某O型橡胶密封圈寿命评估方法

目的 快速准确评估温度循环条件下某O型橡胶密封圈的贮存寿命。方法 模拟O型橡胶密封圈真实受压状况,设计专用夹具,在4个应力条件下开展温度循环冲击加速寿命试验,获得密封圈退化数据,分析并获得密封圈伪失效寿命,构建修正Coffin-Manson模型,并利用不同试验条件下得到的伪失效寿命数据对模型进行参数估计,获得Coffin-Manson寿命预估模型,外推常温条件下密封圈的贮存寿命。结果 通过试验表明,指数模型相比对数模型与线性模型能更准确描述密封圈的退化情况,经Coffin-Manson模型评估,该O型橡胶密封圈常温条件下的贮存寿命为6.13 a,与工程经验数据吻合。结论 所提出的基于循环冲击加速试验的O型橡胶密封圈寿命评估方法可以准确评估密封圈的贮存寿命,大大缩短试验周期,节省寿命评估试验时间和成本,为密封器件的寿命评估提供了参考。     

某型导弹橡胶密封件剩余贮存寿命预测

目的评估预测某型进口导弹的橡胶密封件剩余贮存寿命。方法通过质谱、红外光谱和能谱等理化分析方法确定橡胶密封件主体材质,通过热重分析确定热老化试验温度条件,设计压缩工装模拟弹体实际密封结构,开展4个温度条件下的加速热老化试验。结果材质分析确定橡胶密封件为丁苯橡胶,热老化试验获取了该材料在贮存温度下的压缩永久变形与贮存时间的老化动力学方程。结论 25℃条件下该橡胶密封件的剩余贮存寿命为5.8年。     

高温、湿热环境下氟橡胶密封圈失效研究

通过开展F-108氟橡胶O形密封圈高温加速老化试验和湿热试验,分析了其在不同环境下的失效规律,评估了25℃条件下氟橡胶的贮存寿命。结果表明,70℃,85%RH和70℃,95%RH下氟橡胶的湿热老化速率分别是热空气老化速率的7.47倍和8.65倍;在热空气老化初期,由非化学因素引起的橡胶压缩永久变形远比化学反应引起的变形要大得多;氟橡胶密封圈常温下贮存寿命大约为10 a,但高温高湿环境会使其寿命大大缩短。     

某型装备用硅橡胶密封圈热氧老化试验与寿命评估

目的 研究某型装备用硅橡胶密封圈在温度影响下的性能退化规律,并进行寿命评估。方法 采用热氧老化加速试验方法,试验过程中模拟橡胶密封圈径向承压状态,通过强化温度试验条件,在90、100、110、120 ℃条件下对硅橡胶密封圈进行加速老化试验。以压缩永久变形率作为参数,对试验后的性能检测数据进行分析与处理,结合Arrhenius模型,以硅橡胶(径压)密封圈压缩永久变形率分别达到10%、20%、30%、40%和50%为密封圈失效临界值指标,外推常温25 ℃时硅橡胶密封圈寿命。结果 加速老化试验后,硅橡胶密封圈的压缩变形率逐渐下降,且温度越高,其压缩变形率下降越快。硅橡胶(径压)密封圈在25 ℃条件下,压缩永久变形率达到10%、20%、30%、40%和50%的贮存寿命分别为1、2.9、5.6、9.1、13.8 a。结论 温度是造成硅橡胶密封圈性能退化的因素之一。文中的试验方法和数据处理方法能有效评估〇型密封圈的寿命。     

某型橡胶减振器的加速老化寿命试验研究

目的对某型橡胶减振器进行加速老化试验研究,利用试验数据评估得到产品的贮存寿命。方法采用恒定应力加速试验方法,分四个温度应力量级,对橡胶减振器的压缩永久变形试样开展加速老化试验,获得试样的退化数据。对试验数据进行分析计算,评估得到橡胶减振器材料的贮存寿命。结果通过评估,得到该型减振器材料的贮存寿命能够达到12.36年,置信度大于0.99。同时利用减振器真实产品的老化试验验证了寿命评估结果。结论以温度为敏感应力,采用恒定应力加速贮存试验方法,可以在短时间内快速获得置信度较高的材料常温贮存寿命,结合真实产品验证评估结果,为类似产品的寿命预测提供支撑。     

某型直升机主减速器橡胶密封圈老化机理分析

目的揭示某型直升机主减速器橡胶密封圈的老化机理。方法根据直升机主减速器橡胶密封圈正常使用和库存环境条件,采用加速老化试验方法模拟橡胶密封圈在库存条件下的老化历程,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TG/TGA)等方法对加速老化后的橡胶密封圈理化性能进行测试,并选取某型主减速器库存13年的橡胶密封圈及大修拆下的橡胶密封圈进行相关测试。结果 FX-4和FX-17密封胶圈在热空气老化试验过程中聚合物基团变化一致,F元素和O元素的电子结合能几乎没有变化。结论老化前后橡胶中各键的化学结构没有发生明显变化,FX-17胶料的耐温性略好于FX-4胶料。     

主减速器橡胶密封圈性能衰减模型及日历寿命评估

目的 构建主减速器橡胶密封圈储存/装机条件下的性能衰减模型,评估其实际储存日历寿命、储存/装机条件下的折算系数。方法 将功能结构件实际尺寸（实际装配、初始轴向厚度和压缩时轴向厚度）、实际生产产品尺寸和安全裕度相结合,确定橡胶密封件的失效判据。对实际使用的FX-4、FX-17橡胶密封圈2种初始压缩率的装机状态下进行5个温度点的加速老化试验,测定2种橡胶密封圈压缩永久变形率的老化指标参数,利用回归分析得到相应的衰减模型,结合实际储存13a的橡胶密封圈的压缩永久变形率进行检验,确定储存/装机条件下的折算系数。结果 以25%为失效判据,橡胶密封圈储存年限可达19.8 a。结论 为了保证使用安全和外场计算方便,FX-4密封圈装机使用1 a相当于储存2 a,FX-17密封圈装机使用1 a相当于储存3 a。     

氟橡胶密封材料热氧老化试验与寿命评估

对氟橡胶密封材料进行了热氧加速老化试验,对老化试验前后材料压缩永久变形量与红外光谱进行了分析,结果表明,老化引起材料内部的分子结构变化。建立了该材料在贮存温度下的压缩永久变形与贮存时间的老化动力学方程,预测了25℃下氟橡胶密封材料的贮存寿命,结果表明,氟橡胶在热氧条件下,失效机理为分子断裂和交联;非正常老化因素引起的变形对氟橡胶密封圈的性能影响很大;氟橡胶密封件在25℃下的贮存寿命为13.8 a。     

乙丙橡胶热带雨林环境储存寿命预测研究

目的预测乙丙橡胶在我国热带雨林环境下的库内储存寿命。方法通过定期检测乙丙橡胶在西双版纳试验站库内储存时自由状态下的力学性能和受力状态下的压缩永久变形,压缩永久变形在储存过程中表现出较为明显的变化趋势,以压缩永久变形作为乙丙橡胶热带雨林储存时的寿命预测指标较为合理。结果在储存过程中,乙丙橡胶材料的压缩永久变形与老化时间符合幂函数关系,通过对样品的压缩永久变形数据进行处理,获得乙丙橡胶的性能变化速率常数和老化试验常数,用二分法确定老化的特征常数,建立了乙丙橡胶在西双版纳环境库内储存受力状态下的老化寿命方程。结论通过回归效果检验,老化寿命方程具有显著的回归效果。误差分析表明,老化寿命方程具有较高的可信度,可以用来预测乙丙橡胶在西双版纳实际储存时的性能变化。     

某弹用硅橡胶密封材料贮存寿命预测

通过对某弹用硅橡胶密封材料的加速老化试验,建立了该材料在贮存温度下的压缩永久变形与贮存时间的老化动力学方程,预测了25℃条件下硅橡胶密封材料的贮存寿命。预测结果可作为评估某弹用硅橡胶密封材料制品贮存寿命的参考依据。     

弹用O型硅橡胶密封圈失效机理及模型

目的利用日常收集到的使用数据来判断密封圈寿命,为预测弹药寿命提供依据。方法分析O型圈故障模式,引入了故障率经验公式。规范化O型密封圈的故障率公式,导出综合考虑了密封圈尺寸、接触应力与密封圈硬度、流体黏度、温度的密封圈故障率模型,并用算例验证这一模型的有效性。结果 O形硅胶密封圈的主要故障模式是泄漏,导出了综合考虑各因素后的密封圈故障率模型,并用该模型准确算出了某弹药的寿命。结论文中导出的故障率模型对于在弹药保障工作中评估某些种类弹药储存期限有借鉴意义。     

润滑油中橡胶5880耐老化性能研究

为了掌握润滑油中橡胶5880制品耐受情况,并进行寿命评估.采用加速老化方法,针对压缩和自由放置两种状态,分别测试分析橡胶5880在润滑油和热空气中20％恒定压缩永久变形率、拉伸强度、拉断永久变形、拉断伸长率等基本性能随时间和温度的老化衰减规律.无论是热空气还是润滑油中,橡胶5880的拉伸强度和拉断永久变形指标对热老化不敏感,无法定量表征寿命和性能之间关系,而压缩永久变形率和拉断伸长率基本符合时温等效原理.总体上,润滑油中因为屏蔽氧气,橡胶5880性能衰减更慢.同时采用指数型性能-时间衰减规律和Arrhenius公式定量描述了橡胶5880性能-时间-温度之间的关系,推算润滑油中橡胶5880密封制品的寿命约为5 a,其他不受力制品的寿命将大于25 a.