汽車（chē）橡膠密封製品（pǐn）技術（shù）與應用淺談

前言

自從1769年，法國人NJ居紐製造（zào）了世界上第一輛蒸汽驅動三輪汽車，距今（jīn）已244年。社會的進步、時代的發展（zhǎn），汽車作為（wéi）唯一（yī）的技術和消費雙（shuāng）重先導性產品，人們（men）一直在追求汽車的性能（néng）完美性。如速度、安全（quán）、舒適、節能、環保等方麵的（de）結合。這就涉及到汽車的防震、密封（fēng）、傳動、噪（zào）聲（shēng）、行走等重要部分。而這些部件都是（shì）需要由橡膠配件去（qù）配合。一部汽車所使用（yòng）的橡膠配件少說也（yě）有三、四百個，沒有這些橡膠配件，汽車是無法正常行駛的。所以說（shuō）汽車離不開橡膠（jiāo）。尤其是密封部件，更是汽車設計的重要部分。一輛現代的轎車，有240多（duō）件密封配件，這些橡膠配件雖小，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”。在汽車使用過程中泄（xiè）露和密（mì）封（fēng）這一對矛盾體，將是從事汽車設計的永（yǒng）恒主題。以彈（dàn）性體橡膠為代表（biǎo）的車用橡膠密封件的創新、研發將會持續發展，車用（yòng）橡膠密封製品的質（zhì）量，將直接影響汽車的使用性能。眾所周知（zhī），橡膠密封製品廣泛應用於幾乎（hū）所有各個領域，雖（suī）然科技人員一直在努力研究，防（fáng）止設備的跑、冒、滴、漏，但（dàn）至今仍無絕對把握做到點滴不漏。

最近，美國航天局公布（bù），2013年7月16日（rì），國際空間（jiān）站進行的一次太空行走時突然中止，原（yuán）因是一位意大利宇航員的（de）頭盔內的飲水帶泄露，如不中（zhōng）止返航宇航員就有窒息（xī）或溺水的危險，而我國（guó）神舟十號與天宮一號對接後，其重要任務之一就是檢查和更換橡膠密封圈，以確保安全運行，密封技術（shù）已是航空航天的主要課題。

隨著現代工業的發展，以汽車為代表的先進製造技術的開發（fā），有力地促進了（le）與其相配套的高精度橡膠密（mì）封件製造技術的發展。目前汽車用的密封製品，已逐漸執（zhí）行TS－16949質量體係規劃，以達到產品（pǐn）的規範法（fǎ）、標準化、係（xì）列法；工藝流程、煉膠配料、上輔機投料自動化；硫化、半（bàn）成品修整工序機械化、半自動化、自動化；工序銜（xián）接配套（tào）化；檢測手段和方法標準（zhǔn）化、實用化；生產管理和質量監控ERP及條碼化。

但是，目前（qián）在市場激烈的競爭中，汽車用橡膠密封製品也遇到兩難的窘境：一方麵，製造密封（fēng）件廠家麵臨原材料、動力、人工（gōng）的不斷漲價；而另一方麵又受到下（xià）遊汽車（chē）製造廠商一再降（jiàng）價但（dàn）又要高質量滿足TS16949規範（fàn）要求的壓力。有一定技術基礎及規模的企業，尚可頂得住（zhù），以微利或（huò）保本維持生存，迫不得已以低單價去迎合下（xià）遊（yóu）汽配的需求（qiú），但是帶來的質量隱患（huàn）令人擔憂。這也是（shì）國產與（yǔ）進口汽車差距的原因之一。

汽車（chē）密封件，不像輪胎那樣顯露，它往往處於一輛車不為人們易見的位置，因而其重要性會被人（rén）們所忽視。不是有位企業家曾說過：“造汽車（chē）有什麽神秘，不就是四個輪子、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，它是現代多（duō）學科綜合科技水平的產物。單就（jiù）車用橡膠密封製品而言，是（shì）多學科交叉（chā）的產物，精密程度和方法、標準也是比（bǐ）較高的，人類為尋求完美的密封係（xì）統，已經進行（háng）了幾百年的不懈（xiè）努力。相信在不久的將來（lái），會出現完美的整合式密封係統，集密封功能與導向功能（néng）為一體（tǐ）。可以這樣說，評價（jià）一部汽車質量的時候，首先考慮的因素之一（yī）是它的密封性能如何。

汽（qì）車用橡膠密封製品分類

汽車用橡膠密封製（zhì）品一般為六大類：

1、各種（zhǒng）類型密封條（tiáo）

2、油（yóu）封

3、製動皮碗

4、防塵罩

5、製動皮（pí）膜（mó）

6、O型圈

一、密封條

（一）概述：

密（mì）封條包（bāo）括車窗、車（chē）門、頂棚、裝飾、鑲嵌、植絨、塗（tú）複等品種。主要使用聚烯（xī）烴、熱塑彈性體。如三元乙丙橡膠及並用膠和TPE熱塑彈性體。其優點是耐磨性，耐候性好（hǎo），摩擦係數小，製造工藝相對簡單。有些帶骨架的密（mì）封條，種類繁多，如鋼（gāng）帶、鋼絲編帶、鋁帶。其中鋼帶又包括拉伸鋼（gāng）帶、衝切（qiē）鋼帶、光板帶。而拉伸鋼帶又分為（wéi）對稱（chēng）拉伸鋼帶和不對稱拉伸鋼（gāng）帶。衝切鋼帶又分為單橋（qiáo）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，隻能沿徑向彎曲；雙橋衝切鋼帶橡膠密封條，在使用（yòng）時可折斷，能多方位（wèi）彎曲。）

（二）汽車（chē）橡膠密封條種類、結（jié）構及主體（tǐ）材（cái）料

1、 密封條種類：

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（tiáo）、發動機蓋密（mì）封（fēng）條、行李箱蓋密封條、排水槽密封條、車內裝飾密封條。

2、 密封條結構（gòu）：

a、純膠密封條（包括海（hǎi）綿發泡（pào）密封條）

b、複合膠密封條（包括（kuò）海綿發泡（pào）與密實膠（jiāo）複合）；

c、膠（jiāo）與金屬複合密封條；

d、植絨或安裝（zhuāng）麵表麵處理密封（fēng）條；

e、膠與海綿發泡膠（jiāo）、金屬多重複密封條。

3、密封條（tiáo）主（zhǔ）體材料：

a、一般采用長支鏈化三元乙丙橡膠；

b、熱塑性（xìng）三元乙丙彈性體；

c、低摩擦層材料（liào）（以低摩擦熱塑性材料與（yǔ）熱（rè）塑性三元乙丙共擠出使其（qí）複合在密封條表麵）。

（三）汽車（chē）密封條性能要（yào）求：

1、 常規性能：如硬（yìng）度、拉斷強度（dù）、拉斷伸長率、壓縮永（yǒng）久變形、耐臭氧老（lǎo）化、耐大氣（qì）老

化、耐油漆接觸互滲性能。

2、成品性能：包（bāo）括對門框（kuàng）關閉前後（hòu）的擠壓（yā）力、插入及拔出力，植絨麵的耐（nài）磨性（xìng），密封條塗層的耐磨性。

二、油封

（一）概述：汽車用橡膠油封多種多樣。主要用於旋轉軸（zhóu）或往返運動軸係的密封，能使用較高的轉（zhuǎn）速、自密封性好，使用壽命長，是高技術含量的精（jīng）密橡膠零件。特別是在汽車發動機、變速箱。氣門（mén）油封。其要（yào）求性能比較高。汽車油封分類方法很多：

骨架油封按機構分類（lèi）如（rú）下：

1、內骨（gǔ）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（chún）油封；

6、組（zǔ）合式油封；

以按在汽車部位（wèi）來分

1、曲軸前油封

2、曲軸後油封

3、變速箱油封

4、 凸輪箱油封

5、輪殼油封

6、半軸油封

7、氣壓導杆油封

8、減（jiǎn）震（zhèn）器油封

（二）油封功能：

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

（三）主體材（cái）料：

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

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

2、氫化丁腈（HNBR），耐溫等級在－40℃～175℃，其耐熱性、耐（nài）酸、耐汽油性、耐臭氧性和物（wù）理性能均優（yōu）於NBR，耐油（yóu）性與氟橡膠相當，適用於（yú）高檔油封，如發動機曲軸油封（fēng），底盤（pán）主動齒（chǐ）輪（lún）軸承油封。

3、丙（bǐng）烯酸酯（zhǐ）橡膠（ACM），其（qí）耐油性（xìng）與（yǔ）中高丙（bǐng）烯腈NBR相當，但（dàn）耐溫可達70℃～200℃，除耐寒性稍（shāo）遜外，特別適於製造耐熱耐油的油封部件，其綜合性能介於丁（dīng）腈和氟膠之間，可用（yòng）於汽車前後軸、軸承座（zuò）油（yóu）封。

4、氟（fú）橡膠（jiāo）（FKM），耐油性能優越，耐高溫性能或達200℃以上，同時還具備耐化學介質侵蝕，氣體滲透性低，耐天候，耐臭氧等性能，適用於發（fā）動機曲軸油封、氣（qì）門杆密封、分動箱輸入軸油（yóu）封及輸出軸回（huí）流油封。

（四）關於汽車油封的發展方向：

1、隨著人們對汽車在節能、環保、舒適性（xìng）及可靠性方麵發展，油封性能也應相應提高

2、使用壽命長，要求行駛裏程15萬公裏不泄（xiè）漏

3、符（fú）合環（huán）保條件和TS－16949標準

4、要能耐多種含（hán）有不（bú）同添加劑的（de）燃油（yóu）

5、能節約油料

三、製動皮碗

汽車刹車係（xì）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（de）橡膠品種也不同。過（guò）去由於製動液采用石油基製動液，橡膠（jiāo）製動皮碗多采（cǎi）用丁腈橡膠製造。而現在（zài）廣泛使用（yòng）非石油基合成製動液（如DOT3，去成分為乙二（èr）醇醚（mí）和聚乙二醇以及抗氧化劑、緩（huǎn）腐劑（jì）、PH緩衝劑。DOT4，DOT5其（qí）成分含有40～80％硼酸酯的乙（yǐ）二醇醚），選擇能耐沸點高的多元醇的三元乙（yǐ）丙橡膠等比（bǐ）較適合。

在現代汽車製動係統中，95％以（yǐ）上的汽（qì）車都采用了上述的乙二醇醚（PEG）及其衍生物的（de）刹車液。這類刹車液（yè）具有易溶於水，可壓縮性低，與橡膠匹配性良好的優點。選三元乙丙橡膠作為製造製動皮碗的橡膠材料（liào），是因為1）三元乙丙橡膠對極性的PEG係刹車液（yè）抗耐性很好。2）由於車速（sù）的提高和頻繁刹車，導致高（gāo）摩擦而使刹車液溫度升高，局（jú）部可達150℃，而三元乙丙橡膠良好（hǎo）的耐水性以及在高（gāo）溫下的良好動態（tài）性能及耐候性，使得（dé）三元乙丙橡膠成為（wéi）製動皮碗最主要膠種。

四、防塵罩

包括萬向節防塵罩和齒條拉杆防塵罩（zhào）。各生產廠家選用的膠種不一。一般（bān）常使用熱塑性EPDM和熱塑性TPV和CR製造。防塵罩雖簡單，但也（yě）要求（qiú）耐熱、耐寒、耐（nài）油、耐疲勞、耐臭氧老化及（jí）拉伸性能好。CR（氯丁橡膠）可選用耐（nài）寒型好的，則應是比較理想的防塵罩膠種。因為它（tā）兼顧耐（nài）油性能。現在市場（chǎng）上，以熱塑（sù）性EPDM製造的防塵罩以及TPV（熱塑性聚氨酯彈性）製造的防塵罩均有供（gòng）應。

五、汽車皮膜

它是製動氣室的隔膜，在汽車製動係統中（zhōng）起傳遞壓力的作用。作為製動氣室的核心部件，它（tā）的性能好壞直接（jiē）反映製動氣室的使用壽命，皮膜是在高壓氣源下的往（wǎng）複運動件，因此需要良好的（de）曲撓性、靈敏性（xìng）。

其選（xuǎn）用的主體膠種為天然橡膠，骨架材料織物纖維以改性錦綸纖維，采用經（jīng）緯同性的平（píng）紋編織結構（gòu），能滿足（zú）皮膜使用時受力無方向性及衝擊和撕裂性能（néng）。（棉纖維強力低，且纖維粗，所需（xū）的簾線根數（shù）或層數多，致使製品厚度（dù）及重量增（zēng）加，造成製品的耐熱性（xìng）和耐疲勞性下（xià）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（qì）車（chē）零部件（jiàn）生產廠家眾多（duō），產品尺（chǐ）寸、規（guī）格不一，橡膠皮膜規（guī）格也很多，但使用壽（shòu）命均應達到（dào）25萬次（cì）以上。國外產品有達（dá）到使（shǐ）用100萬次。我們應自主開發新結構複合皮碗，努（nǔ）力趕上（shàng）國際同行製造水平。

六、汽車用（yòng）橡膠O型圈

汽車用的橡膠密封O型圈，與（yǔ）其他機械設備中用的密封O型圈起的作用是相同的。O型圈在使用過程中因受壓（yā）力作（zuò）用而變形而產生密（mì）封作用。必須（xū）具備良（liáng）好的彈性和低壓縮永久（jiǔ）變形和耐老化性。在汽車不同（tóng）部位及密封的介質（zhì）不同，要求O型圈要有（yǒu）良好的耐油性、耐（nài）高（gāo）低溫、低的壓縮永久變形和一（yī）定的拉伸強度，如果作為動態密封，還要考慮到耐（nài）磨性和抗撕裂性。

總而言之，汽車用的密封橡膠O型圈，必須適應汽車（chē）的工作條（tiáo）件（jiàn）、介質種類（lèi）、使用溫度、工作壓力和應用（yòng）狀態等多方麵條件。以目（mù）前汽車裝配各部（bù）位需要的橡膠O型圈來看，如燃料噴射裝置用O型圈，主要采用FKM（氟（fú）橡膠）製造。而普通（tōng）橡膠部件用不同丙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罩下，溫（wēn）度不斷提高，用普通橡膠已不能（néng）達到要求，必須改用氟橡膠。值得（dé）引起重視的（de）是由（yóu）於現代汽車為提高燃油燃燒效（xiào）率，而在燃（rán）油中添加胺類化合物（如丁二酰（xiān）胺）作為粘度調節劑，以緩解（jiě）燃油對金屬配件的腐蝕，對密封用的O型圈有一定的侵蝕作用，這（zhè）將是須研究的課題。用一般（bān）氟膠不行，應使用耐胺堿的（de）專用氟膠。而對於（yú）滿足汽車新型製冷劑（1，1，1，2－四氟乙烷）空調係統的O型圈，建議使用（yòng）過氧化（huà）物硫化體係的氫化丁（dīng）腈比（bǐ）較適合。汽車用的密封O型圈，除了在膠（jiāo）料選材上重視，還有（yǒu）的是（shì）在（zài）模具開發、模具加工精度上不斷提高，如45度分型麵模具，無飛邊模具，以及注射成型技術，應（yīng）加大力度研發，趕上國（guó）際先進水平。

結束語

隨著我國（guó）汽車工業跟進一步發展，對（duì）汽車（chē）橡膠密封製（zhì）品的要求越來越高。密封，是一個永恒的課題（tí）。汽車工業正麵臨（lín）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用（yòng）壽命，發動機向大功率、小體積，以（yǐ）及減少汙染（rǎn）環境（jìng）、進一步向著提高燃料效（xiào）率、節能燃料的方向發展。密封製品必須加大力度研發，縮短與（yǔ）世（shì）界水平的差距，為汽車（chē）各（gè）部位需要密封部件，提供優質橡膠密封（fēng）製品，是從事橡膠業全體（tǐ）橡膠人義不容辭的社會責任。