以四氢呋喃二醇作聚氨酯弹性体软段,TDI(甲苯二异氰酸酯)或MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)作硬段,MOCA或DBO作扩链剂,制备了聚氨酯弹性体材料;研究了一种多元醇分别与两种异氰酸酯及扩链剂配合对聚氨酯弹性体性能的影响。结果表明,选用四氢呋喃二醇/TDI/MOCA配合,采用模压硫化工艺制备了盾构掘进机用聚氨酯弹性体铰接大直径密封件,其产品质量及使用寿命得到实际多方验证,可顺利完成相关盾构推进作业。

针对当前国内大直径盾构掘进机需主机厂分拆运输到现场安装,导致所用的聚氨酯密封件也需现场拼接成环的现状;以及盾构掘进机工作时,聚氨酯密封件出现质量问题需现场应急更换的情况,探讨了对盾构掘进机用聚氨酯密封件现场拼接方法。通过聚氨酯密封件待拼接部位切割、打磨、清洗、固定安装进行现场常压硫化拼接,为同类型盾构掘进机用聚氨酯密封件现场拼接工艺的确定提供了参考依据。

研究了盾构掘进机主驱动丁腈橡胶密封材料配方组成、成品胶料性能及其制品成型工艺,并进行了相关成品技术试验验证。结果表明,研制胶料性能满足其技术指标要求,其制品接头强度可靠性高,外观精美,达到替代进口产品水平。

橡胶密封件用于海洋装备时,较高的压缩力会增加设计与制造成本,同时有降低设备可靠性和寿命的风险。鉴于此,以某自升式钻井平台中艉门的EPDM密封橡胶为例,基于弹性体假设和密封模型,根据单轴拉伸试验数据拟合超弹性本构模型参数,通过压缩力实验与有限元分析作对比判断材料参数的精度。基于拟合的本构模型,以压缩力为优化目标,进行橡胶结构的优化,最后对优化前后的关键参数进行对比。结果表明,优化后的橡胶密封件在满足密封性能要求的前提下,重量减轻20%,Mises应力降低47%,压缩力降低20%。该橡胶结构在工程中的成功应用可为同类型优化设计提供参考。

采用均匀设计方法和回归分析方法,研究了将氮-磷系无卤阻燃剂组合MCA-15/ADP1000应用于EPDM密封材料中,无卤阻燃剂MCA-15和ADP1000用量对氧指数、拉伸强度、拉断伸长率和压缩永久变形等性能回归方程的影响;再根据回归方程通过可视化模拟做出直观的二维等高线图和三维曲面图,并对MCA-15和ADP1000两者用量对EPDM密封材料性能的影响进行分析。结果表明,ADP1000用量对氧指数影响比MCA-15大,ADP1000的最佳用量范围为16~24份,MCA-15最佳用量应大于8份;随着MCA-15和ADP1000用量增加,拉伸强度和拉断伸长率均呈下降趋势;压缩永久变形也随着MCA-15和ADP1000用量增加,均呈增大趋势。

通过对过氧化物硫化氢化丁腈橡胶(HNBR)在32#液压油中的高温加速老化试验,研究了HNBR材料性能随温度、时间的变化,并对该材料的贮存寿命进行预测。结果表明,该胶料制备的密封圈经模拟使用工况老化验证,使用寿命可达13年,满足用户使用要求。

介绍了橡胶密封件密封失效的主要因素,其中包括密封件结构设计、原材料选择、生产质量缺陷和安装方式不当等;阐述了密封失效分析常用检测技术方法和流程,如选择失效分析机构、了解密封件使用背景、初步理论分析和技术(设备)分析等;还结合典型案例作了具体说明。

针对橡胶与织物复合密封圈在制造和使用中存在的问题,通过对其结构、生产工艺、材料特性等的分析研究,从模具结构入手,为垂直复合与水平复合结构的密封圈创新设计了预置补偿角α和水平压力结构,有效解决了问题,达到良好效果。

根据橡胶压缩永久变形的经验公式,以及化学反应过程中反应速度常数与温度的关系服从阿仑尼乌斯方程,用不同温度下高温烘箱加速老化试验核泵橡胶密封圈的压缩永久变形的变化规律,来预测其在仓库贮存条件下保持工作能力的贮存期。结果表明,核泵橡胶密封圈在常温20℃的条件下贮存期寿命为14.8年。

研究了横截面为Ω型、外形为带圆角矩形的中空闭环结构产品的成型工艺。针对产品生产过程中出现的接头部位表面不平整、尺寸稳定性差、工艺操作复杂等问题,对其成型工艺进行了优化设计。优化后的成型工艺方案合理可靠,产品质量和生产效率得到提高,所研制的产品符合设计要求。