汽車橡膠密封製品（pǐn）技術與應用淺談

汽車橡膠密封製品技術與（yǔ）應用淺談

自從1769年，法國（guó）人NJ居紐製造了世界上第一（yī）輛蒸汽驅動三輪汽車，距今（jīn）已（yǐ）244年。社會的進步、時代的發展，汽車作（zuò）為唯一的技術和消費（fèi）雙重先導性（xìng）產品（pǐn），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。這就涉及（jí）到汽車的防震、密封、傳動、噪聲、行走等（děng）重要部分。而這（zhè）些部件都是需要由橡膠配件去配合。一部汽（qì）車所使用的橡膠配件少說（shuō）也有三、四百個，沒有這些（xiē）橡膠配件，汽車是無法正常（cháng）行駛的。所以說汽（qì）車（chē）離不開（kāi）橡（xiàng）膠。尤其是密封（fēng）部件，更是（shì）汽車設計的重要部分。一輛現代的轎車，有240多件密封配件，這些橡膠配（pèi）件（jiàn）雖（suī）小，但作用巨（jù）大，尤其是關鍵部位的橡膠密封零件，“差之毫厘，失之千裏”。在汽車使用過（guò）程中泄露和密封這一對矛盾體，將是從事汽車設計的（de）永恒主（zhǔ）題。以彈性體橡膠為代表的車用橡（xiàng）膠密封件的創新、研發將會持續發展（zhǎn），車用橡膠密封製品的質量，將直接影響（xiǎng）汽車的使用性能。眾所周知，橡膠密封製品廣泛應用於幾乎所有各個領域，雖（suī）然科技人員一直在努力研究，防止設（shè）備的（de）跑（pǎo）、冒（mào）、滴、漏，但至（zhì）今仍（réng）無絕對（duì）把握做到點滴不漏。

最近，美國（guó）航天局公布，2013年7月16日，國際空間站進行（háng）的一次太空（kōng）行走時突然中止（zhǐ），原因是一位意大利宇航員的頭盔內的飲水帶泄（xiè）露，如不中止返航宇航員就有窒息或溺（nì）水的危險，而我國神舟十號與天宮一號對接後，其重（chóng）要任務之一就是（shì）檢查和更（gèng）換橡膠密封圈，以確保安全運行，密（mì）封（fēng）技術已是航空航天的（de）主要課題（tí）。

隨著現代工業（yè）的發展（zhǎn），以汽車為代表的先進製造技術的開發，有力地促進了與其相配套的高精度橡膠密封件製造（zào）技術的發展。目前汽車用的密封製品，已逐漸執行TS－16949質量體係規劃（huá），以達到產品的規範法、標準化、係列法；工藝流程、煉膠（jiāo）配料、上輔（fǔ）機投料自動化；硫化、半（bàn）成品修整工序機械化、半（bàn）自動化、自動化；工序銜接配套化；檢測手段和方法標（biāo）準化、實用（yòng）化；生產管理和質量監控ERP及條碼化（huà）。

但是，目前在市場激烈的競爭中（zhōng），汽車用橡膠密封製品也遇到兩難的窘境：一方麵，製造（zào）密封件（jiàn）廠家麵（miàn）臨原材料、動力、人工的不（bú）斷（duàn）漲價；而另一方麵又受（shòu）到下遊汽車（chē）製造廠商一再降價但又要高質量滿足（zú）TS16949規範要求的壓力。有一定技術基礎及規模的企業（yè），尚可頂得住，以（yǐ）微利或保本維持（chí）生存，迫不得（dé）已（yǐ）以低（dī）單價去迎合下遊汽（qì）配的需求，但是帶來的質量隱患令人（rén）擔憂。這也是國產（chǎn）與進口汽車（chē）差距的原因之一。

汽車密封件，不（bú）像輪胎那樣顯露，它往往處於一輛車不為人們易見的位置，因而（ér）其重要性會被人們所忽視（shì）。不是有位（wèi）企業家曾說（shuō）過：“造汽車有什（shí）麽神秘，不就是四個輪子（zǐ）、幾個沙發、加上發動機、方向盤嗎？”其（qí）實真的造好它（tā）是不簡單的，它是現代多學科（kē）綜合科（kē）技水平的產（chǎn）物。單就車用橡膠（jiāo）密封製品而言，是多學科交（jiāo）叉的產物，精密程度和（hé）方法、標準也是比較高的，人類為尋求（qiú）完美的密封係統，已經進行了幾百年（nián）的不懈努力。相信在不久的將來，會出現完美的整合式密封係統，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（fēng）性（xìng）能（néng）如何。

汽車用（yòng）橡膠密（mì）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（fáng）塵罩

5、製動皮膜

6、O型圈

一、密封條（tiáo）

（一）概述：

密封條包括車窗、車門、頂棚、裝飾、鑲嵌、植絨、塗複等品（pǐn）種。主要使用聚烯烴、熱塑彈性體。如三元乙丙橡膠及並用膠（jiāo）和TPE熱塑（sù）彈性（xìng）體（tǐ）。其優點是耐磨性，耐候性好，摩擦係數小，製造工藝相對簡（jiǎn）單。有（yǒu）些帶骨架的密封條，種類繁多，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（dài）、光板帶。而拉伸（shēn）鋼帶又分為對稱拉（lā）伸鋼帶（dài）和不對稱拉伸鋼帶。衝切鋼帶又分為單橋衝（chōng）切鋼帶和雙橋衝切鋼帶。

（單橋衝（chōng）切鋼帶橡膠密封條在使（shǐ）用時，不可折斷，隻能沿徑向彎曲；雙橋衝切鋼帶橡膠密封（fēng）條，在使（shǐ）用（yòng）時可折斷，能多方位彎曲。）

（二）汽車橡膠密封條種類、結構及主體材（cái）料

1、 密封條種類（lèi）：

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

2、 密封條（tiáo）結（jié）構：

a、純膠密（mì）封條（包括海綿發泡（pào）密封條）

b、複合膠密封條（包括海綿（mián）發泡與密實膠複合）；

c、膠與金屬複合密封條（tiáo）；

d、植絨或安裝麵表（biǎo）麵處（chù）理密封條；

e、膠與海綿發泡膠、金屬多重複（fù）密封條。

3、密封條主體材料：

a、一般采用長支鏈化三元乙丙橡膠；

b、熱塑性三（sān）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元乙（yǐ）丙共擠出（chū）使其複合在密（mì）封條表麵）。

（三）汽車密（mì）封條（tiáo）性能要求：

1、 常規性能：如硬（yìng）度、拉斷強度、拉斷伸長率、壓（yā）縮永（yǒng）久變形、耐臭氧老化、耐大氣老

化、耐油漆接觸互滲性能。

2、成品性能：包括對門框關閉前後的擠壓（yā）力、插入及拔出力，植絨麵的耐磨（mó）性，密封條（tiáo）塗層的耐磨（mó）性。

二、油封

（一）概（gài）述：汽車用橡膠油（yóu）封多種多樣。主要用於（yú）旋轉軸或往返運動軸係（xì）的密封，能使用較高的轉速、自（zì）密（mì）封性好，使用壽命長（zhǎng），是高（gāo）技術（shù）含量的精密橡膠零件。特別是在汽車發動機、變速箱。氣門油封。其要求性能比較高。汽車油封分類方法很多：

骨架油（yóu）封按（àn）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（yóu）封；

4、封唇油封；

5、帶副唇油封；

6、組合式（shì）油封；

以按在汽車（chē）部位來分（fèn）

1、曲軸前油封

2、曲軸後油封

3、變速箱（xiāng）油封

4、凸輪箱油封

5、輪殼油封

6、半軸油封（fēng）

7、氣壓導杆油封

8、減震器油封

（二）油封（fēng）功能：

因為油（yóu）封（fēng）具有柔韌性，並有金屬骨架支撐（chēng），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）主體（tǐ）材料（liào）：

膠種（zhǒng）的選擇，主要考慮到油封的工作（zuò）溫（wēn）度，以及橡（xiàng）膠於被密（mì）封流體的相容性。汽車油（yóu）封常用的材料，多（duō）為合成（chéng）橡膠，包括：

1、丁腈橡（xiàng）膠（NBR），耐溫在－40℃～120℃，其耐油體積（jī）變化率可在其丙（bǐng）烯腈（jīng）含量及配合劑上選取。丁腈橡膠是耐油膠中，價格實惠的膠種，適用於120℃以下等級油封。

2、氫化（huà）丁腈（jīng）（HNBR），耐溫等級（jí）在－40℃～175℃，其（qí）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（yǔ）氟（fú）橡膠相當，適用（yòng）於高檔油封，如發動機曲軸（zhóu）油封（fēng），底盤主動齒（chǐ）輪軸（zhóu）承油封。

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

4、氟橡膠（FKM），耐油性能優越，耐高（gāo）溫性能或達（dá）200℃以上，同時還具備耐化學介質侵蝕，氣體（tǐ）滲透性低，耐天候，耐（nài）臭氧等性（xìng）能，適用於發動機曲軸油封、氣（qì）門杆密封、分動箱輸入軸油封及輸出軸回流油封。

（四）關（guān）於汽車油（yóu）封的發（fā）展方向：

1、隨著（zhe）人們對汽車在（zài）節能、環保、舒適性及可靠性方麵（miàn）發展，油（yóu）封性能也應相應提高

2、使用壽命長，要求行（háng）駛裏（lǐ）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加劑的燃油

5、能節約油料

三（sān）、製動皮碗

汽車刹車係統需使用的製動液，而隨著製（zhì）動液的不（bú）同，製動皮（pí）碗（刹車皮碗）所用的橡膠品種也不同。過去由（yóu）於製動液采用石（shí）油基製動液，橡膠製動皮碗多采用丁腈橡膠製造。而現在廣泛使用非石油基合成製動（dòng）液（如（rú）DOT3，去成分為乙（yǐ）二醇醚（mí）和聚（jù）乙二醇以及抗氧化劑、緩腐劑、PH緩衝劑（jì）。DOT4，DOT5其成分含有40～80％硼酸酯的乙二醇醚），選擇能（néng）耐沸點高的多元醇的（de）三元乙丙橡膠（jiāo）等比較適合。

在現代汽車製動係統中，95％以上（shàng）的汽車都采用了上述的乙二醇醚（PEG）及其衍生物（wù）的刹車液。這類刹車（chē）液具有易溶於水，可壓縮性低，與橡膠匹配性良（liáng）好的優點。選三元乙丙橡膠作為製造（zào）製動皮碗的橡膠材（cái）料，是因（yīn）為（wéi）1）三元乙丙橡（xiàng）膠對極性的PEG係刹車液抗耐性很好（hǎo）。2）由於車速的提高和頻繁刹車，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（bǐng）橡膠良好的耐水性以及（jí）在高溫下的（de）良好動態性能及耐候（hòu）性，使得三元乙丙橡（xiàng）膠成為製動皮碗最主要（yào）膠種。

四、防塵罩

包括萬向節防塵罩和齒條拉杆防（fáng）塵（chén）罩。各（gè）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製造。防塵（chén）罩雖簡單（dān），但也要求（qiú）耐熱、耐寒、耐（nài）油（yóu）、耐疲勞、耐臭氧老化及拉伸性能好。CR（氯丁橡膠）可選用耐寒型好的，則應（yīng）是比（bǐ）較理想的防塵罩膠種。因為它兼顧耐油性能。現在市場上，以熱塑性EPDM製造的防塵罩以及TPV（熱（rè）塑性聚氨酯彈性）製造的防塵罩均有供應。

五、汽車皮膜

它是製動氣室的隔膜，在汽車製動係統中起傳遞壓力的作用。作為（wéi）製動氣室的核心部件，它（tā）的性（xìng）能好（hǎo）壞直接反映製動氣室的使用壽命，皮（pí）膜是在（zài）高壓氣源下的往複（fù）運（yùn）動件，因此需要良好的曲（qǔ）撓性、靈敏性。

其選用的主體膠種為天然橡膠，骨架材料織物纖維以改性錦綸（lún）纖維，采用（yòng）經（jīng）緯同性的平紋編織結構，能滿足皮膜使用（yòng）時受力無方向性及衝擊和（hé）撕（sī）裂性能。（棉纖維強力（lì）低，且纖維粗，所需的簾線根數或層數多，致（zhì）使製品厚度及重量增加，造成製品的耐熱性和耐疲勞性（xìng）下降；而錦綸纖維（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，影響複合製品疲勞性。）

目前，國內汽車零部件生產廠家眾多，產品尺寸、規格不一，橡膠皮膜規格（gé）也很（hěn）多，但使用壽命均（jun1）應達到（dào）25萬（wàn）次以（yǐ）上。國外產品有達到使（shǐ）用100萬（wàn）次。我們應自主開發新結構（gòu）複合皮碗，努力趕上（shàng）國際同行製造水平。

六、汽車用（yòng）橡（xiàng）膠O型（xíng）圈

汽車用的橡膠密封O型圈，與（yǔ）其（qí）他機械設備中（zhōng）用（yòng）的密封O型圈起（qǐ）的作（zuò）用是相同的。O型圈在（zài）使用過程中因受壓力作用（yòng）而變形而產生密封（fēng）作（zuò）用。必須具備良好的（de）彈性和低壓（yā）縮永久變形和耐老化性。在（zài）汽車不同部（bù）位及密封的介質不（bú）同（tóng），要求O型（xíng）圈要有良好的耐油性、耐（nài）高低溫、低（dī）的壓縮永久（jiǔ）變形和一定的拉伸強度，如（rú）果作為動態密封（fēng），還要考慮（lǜ）到耐磨性和抗撕裂性。

總而言（yán）之，汽（qì）車用的密封橡（xiàng）膠O型（xíng）圈，必須適應汽車的工作條件、介質（zhì）種類、使用溫度、工作壓力和應用（yòng）狀態等多方麵條（tiáo）件。以目前（qián）汽車裝配各部位需要的橡膠O型圈來看，如燃料噴射裝置用O型圈（quān），主要采用FKM（氟橡膠）製造。而普通橡膠部件用（yòng）不同丙（bǐng）烯腈含量的丁腈橡膠（NBR）就可以滿足要求。有（yǒu）的汽車部位如發動機（jī）罩下，溫度（dù）不斷提高，用普通橡膠已不能達到要求，必須改用（yòng）氟橡膠。值得引起重視（shì）的是由於現代汽車（chē）為提高燃油燃燒（shāo）效率，而在燃油中添加胺類化合物（如丁二酰胺）作為粘度調節劑，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（dìng）的侵蝕作用，這將是須研究的課題（tí）。用一般氟膠不行，應使（shǐ）用耐胺堿的專用氟膠。而對於滿足汽車新型製（zhì）冷劑（1，1，1，2－四氟乙烷）空調係統的O型（xíng）圈，建議使用過氧化物硫化體係的氫化丁腈比較適合。汽車用的密封O型（xíng）圈，除（chú）了在膠料選材上重視，還有的是在模具開發、模具加工精度上不（bú）斷提高，如45度分型麵模具，無飛邊模具，以及注射成（chéng）型技術（shù），應（yīng）加大力度研發，趕上國際先進水平。

結束語

隨著我國汽（qì）車工（gōng）業（yè）跟進（jìn）一步發展，對汽車橡膠（jiāo）密封製品（pǐn）的要求越來越高。密封，是（shì）一個永恒的課題。汽（qì）車工業正麵臨一個迅速變革（gé）時期。發展的特點是在保證（zhèng）安全、舒適、節能、環保前提下，進（jìn）一步（bù）提高汽車的使（shǐ）用壽命，發動（dòng）機向大功率、小體（tǐ）積，以及減少汙（wū）染環境（jìng）、進一步向著提高燃料效率、節能燃料的方向發展（zhǎn）。密封製品必須加大力度（dù）研發，縮短（duǎn）與世界水平的差距，為汽車（chē）各部位需要（yào）密（mì）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辭的社會責任。