众所周知, 油封是一种高技术含量的精密橡胶零件, 它是通过柔性橡胶密封唇与轴的接触来防止轴承润滑油的泄漏。

        早期油封是用皮革定型而成, 二次世界大战后用合成橡胶生产的油封使用量逐渐增加, 特别是近二三十年来, 由于机械制造、车辆、航空、航天等工业的飞速发展,对油封提出了耐高低温、耐高压、耐特殊介质, 适应高速、震动和延长使用寿命等一系列苛刻的要求, 从而促进了油封用材料、结构、性能试验、质量控制手段和密封机理等广泛深入的研究, 大大提高了油封的密封性能和使用寿命。 60 年代初国外研制成功有回流效应的流体动力油封, 更使油封的技术有了大的飞跃, 使一些十分困难的密封部位的密封问题获得了解决。80 年代美国又制造出聚四氟乙烯油封, 它不仅适用于超高速, 而且耐高低温、耐多种腐蚀性介质, 并适用于有干摩擦的场合。80 年代油封国际标准的颁布实施, 更使油封在世界范围内具有通用性、互换性。 各个国家纷纷参照国际标准重新制定新的国家标准。

        我国在油封研究方面起步较晚, 尽管近十几年来有了长足的进展, 但与国际水平相比, 在产品结构设计、橡胶配合技术、生产工艺、生产装备、模具加工、质量控制手段上还有很大的差距。 目前我国油封的生产, 大多分布在条件比较简陋的小企业。 落后的生产工艺和装备,加之思想上对油封的高技术含量与高精密性缺乏足够的认识, 在技术上对性能要求的复杂性和工艺加工的严格性估计不足, 加上资金的投入力度不足, 导致我国油封质量差、密封性能不可靠、使用寿命短。大部分生产厂家的生产水平仅停留在国外五六十年代的水平。我国的大部分高性能油封, 主要依赖于进口。另一方面, 由于油封的质量不高, 也影响了我国机械产品在国际市场上的竞争力。因此, 油封在整个机械行业中虽占的比重不大,但它却是橡胶行业中服务面广、影响面宽、社会经济效益巨大, 对国民经济发展有重要作用的一类精密橡胶制品, 其发展理应受到高度重视。

        下面从 8 个方面对国内外油封生产现状及发展趋势作一简要介绍。

    1　油封材料

        油封由于使用条件苛刻, 决定了对橡胶材料要求苛刻, 目前使用的油封材料, 除普通场合采用 NBR外, 氟橡胶、丙烯酸橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、氢化丁腈橡胶、聚四氟乙烯等特种材料被广泛采用。国外正积极致力于通过改善合成工艺和后处理技术大幅度提高已有的品种质量, 通过化学改性生产特殊性能的橡胶, 合成各种性能的生胶满足不同的使用要求。国际上一些大的油封公司, 为提高产品质量, 已经建成了自己的特种橡胶的生产工厂。而我国在胶种、品牌上的研究相对较少, 大多数生胶仍依赖于进口。

    2　胶料配合技术

        对于配方的研究, 除选择合适的生胶外, 新助剂、新的无机填料已大量运用于配方中。为了改善胶料的工艺性能、改善产品的外观质量, 近几年来国外开发了大量的加工助剂, 以满足工艺性能要求。 新的无机填料的应用, 改善了胶料物理性能, 降低了胶料成本, 使油封的动态性能得以改善。国外在配合技术的研究上特别注重油封唇口材料与轴的表面接触状态, 有了一个技术上的飞跃, 而我国的配合技术多数仍停留在国外六七十年代水平。

    3　油封结构

        国外一般采用外露、半外露骨架油封。 这类油封定位准确、同轴度高、安装强度高, 耐热性好、摩擦生热少在压力和震动作用下稳定, 节省了胶料, 因而有较长的使用寿命和可靠的密封性能。 在国外, 这种骨架油封的产量约占油封总产量的 70% , 而我国仅少数的企业能生产这种油封, 大部分小企业仍生产内包骨架油封。 另外, 各种流体动力油封也是目前油封的发展趋势。 它是在密封唇刻有各种花纹, 根据流体动力学原理设计, 其沟槽能将渗漏出的油“泵回”油腔, 密封性能高, 可适应较大的轴偏心。 对于线速度高 (20m/s以上) 的密封部位, 采用流体动力油封能使泄漏问题得到有效的解决。对于摩擦条件苛刻、生热大、轴偏心大的工作场合, 流体动力油封更能显示其优越性。流体动力油封能提高工作可靠性, 延长其使用寿命。例如: 前苏联采用流体动力油封 使丁腈橡 胶油封的使用寿命由1000h提高到3000h, 氟胶油封可在200℃温度下工作6000～8000h。近十年以来, 流体动力油封又由原来的斜纹、螺纹状发展到现在的“八字形”、正弦波形、凸台形、块状形、网交叉形、三角形等等。根据不同的工作条件, 选择不同的形状, 可达到良好的回油效果。流体动力油封是高速油封发展的必然趋势和重要技术途径,目前国内大部分厂家生产的这种油封。近几年来, 国外研制出了聚四氟乙烯油封、复合式外封型油封, 聚四氟乙烯油封适用于高低温、腐蚀性介质、干摩擦等特殊场合, 复合式外封型油封适用于工况条件恶劣的场合, 这两种油封国内尚处于开发阶段。另外, 在油封结构设计上, 国外已采用有限元分析设计, 而国内尚未开展此项工作。

    4　油封的后处理技术

        将油封进行化学、物理等表面处理是目前油封技术发展的又一趋势。 它是提高油封的可靠性、延长使用寿命、克服橡胶某些固有性能不足的有效技术途径。

        (1)热处理: 即二次硫化。国外的研究表明, 在中性介质、热空气中, 对氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、硅橡胶等油封进行热处理, 可稳定其物理力学性能, 破坏不稳定的交联结构, 消除模压硫化产生的内应力, 降低压缩永久变形, 提高使用寿命。

        (2)表面处理: 在油封的唇部贴聚四氟乙烯薄膜,可提高油封耐介质、耐高温、耐磨等性能, 降低摩擦生热。

        (3)涂覆防护涂层、溴化处理: 可使油封耐热氧老化、耐介质性能提高。以上技术国外已应用于生产, 而国内除二次硫化技术外, 其它工作仅有部分厂家刚刚起步。

    5　油封生产工艺

        目前, 国外的橡胶油封生产工艺正向自动化、半自动化、高效节能的方向发展。我国油封行业从整体来说,生产工艺大多处于国外六七十年代初水平, 设备陈旧、工艺落后, 远远落后于发达国家。 目前, 国外广泛采用以下的先进生产工艺及装备:

        (1)混炼: 国外已广泛采用密炼机制造胶料。 自动称量配炼、自动投料、自动混炼及排胶, 生产效率高, 炼胶质量好。

        (2)半成品制造: 精密预成型机是国外普遍采用的半成品制造机械。 其特点是半成品重量精确, 几何形状规整, 生产效率高, 节约胶料, 产品合格率高, 也是有效地实现高温快速模压硫化工艺的一个必要手段。国内也有一些厂家引进该设备, 但大多数厂家仍采用切条机和手工裁剪半成品。

        (3)高效硫化工艺及装备: 国外硫化工艺和装备的发 展 主 要 是 高 温 ( 180～ 200℃或 更 高) , 短 时 间 ( 1～2m in) 硫化。 为此, 全自动抽真空硫化机、注射机被广泛使用, 使各操作单元机械化、自动化, 缩短了操作时间,提高了设备利用率和劳动生产率。 同时, 可严格控制硫化工艺条件, 保证产品内外质量均一性, 提高产品合格率。

        (4)骨架表面处理: 国外一般采用全自动磷化处理工艺, 工艺过程可得到严格控制。

        (5)新结构模具: 目前, 国外已普遍采用撕边模具。模具安装于模板上, 可自动启模, 产品自动脱模, 胶边可用手撕除。

    6　测试方法及仪器

        油封的性能测试有其独特之处。 国外除发展自动化、半自动化胶料性能测试仪器外, 还特别重视反映胶料工艺性能、密封制品使用性能的测试方法及仪器的研究工作。 例如除了反映胶料混炼、模压等工艺性能的加工测定仪, 反映使用性能的启动摩擦、动摩擦数、摩擦扭矩、唇口升温、泄漏时间和泄漏量等的性能试验仪和产品性能模拟试验台外, 反映油封密封性能唇口张力测定仪, 流体动力油封回流效应观测仪等等。 国外十分重视油封的成品质量控制, 普遍采用微型硬度计检测成品硬度, 用径向力测定仪控制油封的径向力, 用唇口张开压力测定仪检测油封唇口的微小缺陷。制定了国际标准以控制油封旋转试验时的漏油量, 发展了屏幕显示电子计算机控制、屏幕对话的尺寸和断面自动计量仪。

    7　技术标准

        我国橡胶密封制品的现行技术标准与国际先进标发展趋势标准有一定的差距。它是产品质量的基准, 开发新材料、新产品也应以国际标准或国外先进标准为起点。

    8　规模化、专业化生产

        国外油封专业化生产程度很高。如德国弗朗登贝格公司、日本NOK公司是专业化生产油封的跨国集团。专业化生产便于采用各类高效工艺装备, 便于加强内部配套能力和提高市场竞争能力, 便于组织新产品、新工艺开发研究等等。专业化、规模化生产程度不高是我国油封质量不高, 技术、经济效益差的一个重要原因。目前我国的油封生产企业规模小, 地域分散, 各自为战, 很难参与国际上的竞争。 我国油封的生产技术发展总趋势可归纳为: 1) 以国际先进标准为依据, 结合国情, 使材料和产品结构系列化和标准化; 2) 主要测试技术和主要生产工艺装备要自动化; 3) 对于引进的先进技术和装备要尽快消化吸收并有所创新; 4) 要使各种数据和信息处理自动化; 5) 生产组织上要逐步实现专业化、规模化; 6) 对技术开发工作要以国外当代先进技术水平为目标, 对材料、结构、工艺及装备、性能测试、技术标准等综合进行开发研究, 使技术成果早日商品化。