一、材料技術
1、橡膠材料發(fā)展趨勢
特種工程彈性體取代低性能耐油橡膠
橡膠材料的低摩擦化改性
橡膠的極限化改性
可注壓的固態(tài)和液態(tài)彈性體
2、工程塑料的應用越來越重要
聚四氟乙烯(PTFE)具有極好的低摩擦特性,其應用已相當廣泛和成熟。在機械強度較好的工程塑料中添加PTFE的復合材料可充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點。如POM、PPS等。
3、聚氨酯材料的高性能化
一般的聚氨酯材料只能在80℃以下長期使用,Parker聚氨酯高溫改性后可耐120℃,短時可耐145℃,壓縮永久變形性能優(yōu)異。
用自潤滑性的改性液(含MoS2等)浸潤PU材料,降低其摩擦系數(shù),以推進PU在氣動和高速度密封的應用。
隨著環(huán)保觀念的增強,在水性介質條件下使用的密封件日漸增多。從材料結構方面實質性的提高PU材料耐水解性是很有必要的。
4、工程陶瓷密封的進一步研究應用(含高分子)
工程陶瓷具有優(yōu)異的耐化學腐蝕性和耐溫性,隨著密封技術的發(fā)展,將在密封元件中有一定的應用前景。尤其是工程陶瓷經聚合物改性后(即所謂“高分子陶瓷”),彈性和韌性得到了提高。
5、納米科技對傳統(tǒng)密封材料的改性
橡膠材料經過納米改性,綜合力學性能、抗熱氧紫外線老化性能、電學性能、阻燃性能將大幅度提高。例如,納米氧化鋅可大大提高橡膠的高速耐磨性能、老化性能,可提高耐屈撓性能5倍,而且用量僅為普通氧化鋅的30~50% 。
國內有廠家采用有機/無機納米雜化技術對TPU進行納米改性,材料的強度和耐磨性等各項指標均有較大提高,尤其是耐高溫性也有較大提高,使TPU工作溫度可由80℃提高到120℃。
無機粒子如納米氧化鋅填充PTFE,可明顯改進PTFE的耐磨性。
二、產品結構和制造工藝技術
我國對特種橡膠制品的需求越來越大,而大量的特種橡膠制品依然大量依賴進口。對于汽車行業(yè)而言,在高速旋轉油封設計和生產技術、生產裝備方面我國橡塑密封件行業(yè)水平與國外先進水平差距仍然較大;在檢測技術上,對油封各種重要參數(shù)的檢測及模擬基本處于空白。產品的可靠性及壽命研究,近年來,由于體制調整改革等因素,此類基礎理論研究在企業(yè)基本停止。企業(yè)和科研院所主要精力側重于規(guī);a和產品新結構的研究,以及引進技術的消化、吸收和國產化,明顯地加大了新產品的開發(fā)力度。
1、代表性新產品
“八角形”結構的密封件:由Freudenberg開發(fā)了一種“八角形”結構的密封件,專用于新型八角型活塞的內徑8~25mm微型氣缸的密封系統(tǒng)。 具有可靠性,能對活塞桿起到永久密封作用。
優(yōu)化密封功能"的活塞桿密封:寶色霞板研制了帶有“優(yōu)化密封功能"的活塞桿密封,適用于鏟車、農機、等工程機械及機車和注塑機的液壓系統(tǒng)。它具有安裝快且不會損壞密封、使用壽命長等優(yōu)點。
大型多肢密封:由廣州機械科學研究院密封研究所開發(fā)研制的多肢密封件,是油膜軸承的關鍵部件,具有雙重密封作用: 多肢密封件的五個“唇”分別起封水、封油、防塵等作用。
YG2000復合O形圈:由上海億岡五金密封材料有限公司研制,是用透明氟塑料包覆氟橡膠O形圈,可耐元素氟和熔融狀態(tài)的金屬鈉以外的所有介質;近年來,在國防科研方面也出現(xiàn)一些新產品。
2、工藝裝備和檢測技術
密封件生產裝備和檢測技術正朝著自動化、低成本、高可靠性的方向發(fā)展。
成型工藝方面:國外廣泛應用高效、先進、高品質的橡膠注射成型加工技術。生產小制品的螺桿往復式注射機、大規(guī)格制品用螺桿柱塞式注射機,均能有效提高密封件外觀質量和性能、節(jié)省原料。Parker公司生產O形圈,采用注射機做出飛邊很小的產品、配合液氮冷凍修邊、塑料粒修邊及水石洗三道工序,產品外觀質量達到了相當高的水平。
硫化工藝裝備方面:國內許多密封件廠家裝備了真空平板和注射機,對于普通平板硫化機也進行循環(huán)油加熱的改造,以保證工藝穩(wěn)定性。
奧地利的愛科諾莫斯公司,在密封圈傳統(tǒng)制作上有較大的突破。該公司生產密封件的機加工設備,可采用機加工的方式生產密封件,適用于多種材料密封件生產,其市場份額正逐年擴大。
檢測技術方面: 最新的發(fā)展是采用光學系統(tǒng)。如Freudenberg等公司采用了有KMK公司開發(fā)的第三代新型光學系統(tǒng),完全取代了人工檢測,成功將密封件的質量檢測完全集成到生產過程中,這種圖象處理系統(tǒng)達到了極高的檢測速度和檢測精度,可檢測到密封件表面最微小的缺陷,如裂縫、滑移線、毛孔、氣泡和雜質等,操作簡單方便,并能有效地保證結果的一致性、可靠性。該系統(tǒng)有線形檢測系統(tǒng)和旋轉檢測系統(tǒng)兩種:線形檢測系統(tǒng)根據(jù)O形圈等產品的幾何形狀及其表面狀態(tài),由16架照相機進行記錄,并由智能化的軟件進行分析。經過零件的自動分離或反轉,達到對表面、孔穴、滑移線及異常因素的最優(yōu)檢測,帶飛邊毛刺的密封件還可單獨挑揀出來,以便返修。廢次品也可根據(jù)不同的標準分別裝到不同的容器中,每小時可檢測30000個O形圈;旋轉檢測系統(tǒng)可通過附加變形,測試密封件表面小到±0.02mm的異常。每小時可分析1800~3600個零件,還可對彈簧是否裝配到位進行測定。兩種檢測系統(tǒng)均可實現(xiàn)完全自動化,目前主要用于高質量要求的密封件檢測。
日本NOK公司研究的油封可視化技術,是世界上最先成功將油膜在油封和回轉軸的流動狀態(tài)可視化,提高理論與實際的吻合檢證精度;利用分子動力學模擬技術進行分析,模擬分子間的活動,可預測氣體及油對于橡膠和塑料的極限狀態(tài)的影響,從而分析油性添加劑用于橡膠和塑料所產生的影響。
國內密封件企業(yè)也引進了測量油封唇口張力為主要依據(jù)的油封檢測裝置;以檢測氣壓變化測定油封唇口密封性能的氣敏檢測儀(意大利),具有較高的檢測速率,每小時可檢測1200~1800個油封。
3、模具設計和加工技術的發(fā)展
橡塑密封件模具的設計和加工方面,先進國家全部采用了CAD/CAE/CAM技術。廠家很重視設計軟件的二次開發(fā),具備良好的模具型腔內材料的加工流動性分析能力。加工制造方面已普遍采用了數(shù)控機床,大公司基本實現(xiàn)全數(shù)控化。模具的精度、表觀質量均達到相當高的水平。
國內橡塑密封件企業(yè)中有不少企業(yè)也裝備了數(shù)控加工設備,但在-模具設計和加工應用CAD/CAM方面經驗不多,不妨借鑒其他行業(yè)在注塑工藝及模具設計與制造中應用CAD/CAM的經驗,加快我行業(yè)應用步伐。
4、密封行業(yè)的計算機網絡和信息化發(fā)展
① 企業(yè)內部網絡化、信息化
我國部分發(fā)展較快的密封件生產企業(yè),在企業(yè)資源管理(ERP)應用方面已在追趕國際水平,部分重點企業(yè)已采用ERP。青島基珀密封件公司在應用ERP的基礎上,進一步實行“密封件產品壽命全過程管理”技術的軟件二次開發(fā),不斷提升企業(yè)的信息化水平。
② 網絡技術為傳統(tǒng)密封產業(yè)帶來新的氣象
許多密封件企業(yè)已建立了自己的網站/網頁,擴大自身的宣傳,促進企業(yè)間的交流。人性化的網站設計,可讓來訪者輕松地了解到企業(yè)及其產品信息;企業(yè)通過網絡可獲取國內外相關信息,有效地改變以往對外交流困難的局面,有力地促進了行業(yè)技術進步;企業(yè)在制訂各階段的發(fā)展規(guī)劃時,通過政府網絡,可了解到政府相關的宏觀經濟政策,行業(yè)動態(tài)等。這些信息的迅速獲取依賴于信息技術的不斷發(fā)展,許多先進的生產技術和新材料信息都可以通過網絡及時傳遞。
③ 電子商務帶來新的商機
隨著網上支付、網絡安全和物流等方面的問題得到逐步解決,在不遠的未來,電子商務將會為企業(yè)帶來新的利潤增長點。國內外已有不少密封件公司看準這一商機,紛紛在網上開設商店,傳統(tǒng)的密封件銷售方式將會面臨新的挑戰(zhàn)。