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缺失的环节 一个额外的观测提供了“缺失环节”以确定本O形密封圈失效的根本原因。在这三个例子中，直线凹槽边对面的损毁表明，O型环从槽外壁边向槽内部壁边“蜿蜒”，然后朝向压力源，并再次返回到槽外壁（如图4）。这是与直观是相反的，O型环内部的流体压力应压迫O型圈与槽外壁相对抗。有趣的是，这种“蜿蜒”造成的回路与反面的破坏形式是一致的，但是幅度较小。  图4、槽内的蛇形扭绕及失效 结论 揭开这个“缺失环节”使得Parker的产品工程师得出一个假设，即当考虑了两个重要因素，便解释了现场的O型密封圈为何失效。 第一个因素是O型环本身内径。根据维修技术人员的观察结果和意见，即“这些O型密封圈似乎比正常的大”和“更难安装”等都不应该被忽视。通常情况下，一位安装O形密封圈的人比设计它们的工程师更能知道部件应当是怎么样的才能更好的装配到一起。这表明，O型密封圈的内径尺寸可能超值了，或者，最起码，在可接受的公差最大值处。这造成了两个问题。首先，操作人员需要将O型密封圈像“蛇”一样塞入槽中，从而确定装配过程中没有垫圈突出来。这导致了槽中的O型密封圈呈波浪状。在槽内的环形道中根本没有空间容纳这些波纹状的垫圈。其二，更大的内径意味着槽内的橡胶体积越大。 第二个因素是不理想的密封设计。因为总的密封填充体积是在设计建议范围内的，所不同的是其圆周长度。密封填充在沟槽内部槽底处达到100％，而沿槽内的宽度方向和直线端部方向则达到50％。假定橡胶材料是固体，但它们的性能也类似于高粘度流体，跟物理压缩变形和体积变化相比，它们更容易流动和变形。在这种情况下，当密封是在y（垂直）坐标方向进行压缩的，则沿着槽底的方向则为X（向外）坐标方向，但重要的是它在Z（圆周方向）坐标是不受限制的。这导致了一旦有空间，橡胶材料则容易流向O型密封槽的直线段方向。 如图5所示，这两种因素能互相刺激加重。从油槽底端流出的橡胶的多余长度使得其在凹槽直线方向材料‘波动’，最后弯曲形成一个半径很小的环。当该系统被加压时，燃料迫使密封装置紧贴槽的后壁，并且使环的两侧互相压紧。由此造成了环端部产生较大的180°弯曲以及环的每一侧都有90°的弯曲。最初，O型环能够承受180°弯曲时所产生的极端张应力，同时O型环也已通过最初的泄漏测试。经过几周的使用之后，不管怎样，重复的加压循环会导致环的压力最高点产生损坏，这种180°的弯曲最终导致O型密封圈的破损以及泄漏的产生。  图5、失效的机械机制 在这种情况下，失效原因归结于两个不相关的因素的相互作用。光有它们本身，也不可能导致失效。在应用中，这两种因素的每一个都放大了另一个的影响，导致了O型密封圈的失效以及随之而来的泄漏。 确认及更正 许多常见的O型密封圈失效模式，都是众所周知的并由本行业记录在案。本文所述并非其中之一。在任何特殊条件比如本文中所述的，理想的做法便是在可控的实验室条件下对失效进行重现；直到问题可以被“打开”和“关闭”，而理论方面的解释则依旧期待被证明。 不幸的是，没办法拿与O型密封圈相配的问题部件进行测试，因为更换新的O型垫圈之后，这些飞机部件重新开始了工作，同样也没有大号的O型垫圈用于实验。相反，客户要求Parker公司运用他们的工程专业知识来对失效情况进行诊断，并解释在应用极不寻常的表现。 几个星期后，Parker的工程师给客户提供了这一设想，同时客户发现的第四个不寻常的O型密封圈失效，似乎证实了这一理论。该O型密封圈是从一个没有泄露的油泵移出的，和之前三个损坏的O型密封圈位于同一区域，它的圆周上有一个呈V形的缺口，指向流体压力源（见图6）。由于应用过程中热累计正常，该O型密封圈O保持了跟凹槽环形道一样的形状，因此，很明显的，V形缺口的位置是在槽道的直线端，与裂缝的位置一样。当对该缺口施压进行压缩，O形垫圈呈现出上面所描述的形状，即损坏之前的中间相。同样没有任何迹象表明该区域存在成型的缺陷，同时O型密封圈的硬度和挠度特性都正常。  图6、弯曲，但是没有折断 因为产生这样的原因有两个，非典型性的槽和可能出现的过大的O型密封圈内径等等，为了防止问题有复发的可能，我们提供了两种可行的措施。沿半径方向的O型密封圈槽的宽度可以增加，以配合所推荐的传统的O型密封圈槽。这种情况下，针对硬件的维修将会相当昂贵同时这会被当做一次重大的设计变化将需要进行大量的测试。鉴于此故障模式的稀有性，一种可替代的解决方案被采纳。所有O型环的尺寸在安装之前被核实，维修中心被告知安装一个尺寸超值的O型圈可能产生过早的密封失效。在这之前，并没有类似的失效模式的日子，以及，超过18个月后，应用中O型密封圈损坏的报告也不再出现。 综述 大多数O型环失效遵循完善的样本观察模式，并且是严重偏离设计原则的结果。然而，新的和独特的失效模式偶尔会出现。在这种情况下，新的失效模型将不仅仅是由于单一的违背某条设计原则而导致的。相反，它们更倾向于违背多种设计原则，这种原则的组合之一即可导致不可预料的失效。幸运的是，Parker公司能够诊断造成这种失效的原因，同时，客户也可以消除相同状况下的问题。 |
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