Page 8 - 《摩擦学学报》2021年第3期

第 3 期 陈祺鑫, 等: 大环径比O形金属橡胶密封件的疲劳力学特性及试验研究 297

频率为5 Hz环境下进行20万周期循环的疲劳试验，设 出现了不同程度的疲劳磨损甚至破坏失效，金属橡胶

为极限疲劳试验. 密封件是由金属橡胶弹性内芯和不锈钢包裹层两者

4.1 试验样件磨损分析 组合而成，导致其疲劳试验不同于以往的单一金属橡
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金属橡胶密封件的试验样件在进行动态疲劳试 胶材料疲劳试验 . 出现图6(a)这一现象的原因是试
验前其结构形态如图3所示，在本节中选取部分具有 验样件的孔隙度较大，即内芯的单位截面内所含金属
代表性的密封件进行过疲劳试验，其试验样件前后对 丝较少，试验样件在较大振幅条件下随着振动周期不
比如图6所示. 其中图6(a)为孔隙度69.7%的试验样件 断增加，金属橡胶弹性内芯出现磨损、局部塑性变形
在振幅为0.3 mm、激振频率为5 Hz、振动周期为20万 以及截面发生不规则变化等，导致内芯在疲劳试验后
次动态疲劳试验后的样件变化，图6(b)为试验组1中的 期从包裹层开槽处溢出，这将加速试样样件的磨损

试验样件的磨损变化图. 破坏.
孔隙度为69.7%的试验样件在疲劳试验后出现明 金属橡胶密封件在进行动态疲劳试验后，因为磨

显的金属橡胶弹性内芯溢出、包裹层磨损而导致金属 粒磨损、断裂以及塑性变形等原因会发生质量和外形
橡胶密封件失效[图6(a)]，而该组试验中的试验样件在 尺寸的变化. 表2列出各试验组在疲劳试验前后外形
进行疲劳试验后没有产生明显的破损现象，只在样件 尺寸和质量变化数据，从表2中可以看出，试验样件的
的包裹层出现微弱的表面点蚀，且点蚀深度较小，样 截径发生较小的变化，这说明样件因疲劳试验发生了
件的整体结构保存较好[图6(b)]. 可以看出两组试验皆 微量塑性变形，试验样件的质量在疲劳试验后有所减

Overflow Detritus
damage
(a) Porosity: 69.7% (amplitude 0.3 mm, frequency 5 Hz)

Wear pitting

Overflow point
(b) Porosity: 51.5% (amplitude 0.2 mm, frequency 5 Hz)

Fig. 6 Wear changes of metal rubber seals after fatigue test
图 6 金属橡胶密封件疲劳试验后磨损变化图