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原子氧对橡胶O型圈有影响吗?
发布时间:2020-12-17 19:54
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橡胶O型圈密封结构简单、密封可靠,因而被广泛使用。在飞机和航天器中,也经常采用这种密封结构,液压O型圈的硅橡胶,由于硅橡胶是高分子聚合物,空间的各种环境条件特别是原子氧对其密封性能的影响不可忽视[ 3, 4]。低地球轨道( LEO)的空间环境主要由N2、 O2、 Ar、 He、 H 和原子氧AO(Atomic Oxygen) 组成,其中原子氧的含量最高约占 80%, 作为LEO 环境中含量最多的粒子,原子氧是氧分子在波长小于243 nm 的太阳紫外线的光致分解作用下而形成的[ 5]。原子氧不仅具有很强的氧化性,而且当飞行器以轨道速度在LEO 中运行时,原子氧以7~ 8km/ s 的相对速度撞击材料表面,其撞击材料的平均动能可达 4~ 5eV,从而引起材料性能的变化造成密封效果发生变化,所以对于要求泄漏率很小的长期密封,必须研究原子氧对其密封性能影响的规律。
橡胶O型圈在经过一定时间的原子氧作用后其质量减小,原子氧暴露时间越长O 型圈的质量变化越大,而且O 型圈的暴露面积越大,其质量变化量越大.
橡胶O型圈的硅橡胶 863-3-1和硅橡胶863-3-3 材料, 在实验中O 型圈的压缩率为40%, 温度为常温状态.橡胶O型圈在经过原子氧作用之后泄漏率比原子氧作用前明显增大, 并且原子氧作用时间越长泄漏率越大, 其增量约为 9. 4% ~44. 6% .由此可知,原子氧效应对橡胶O型圈的泄漏率影响比较大,而且原子氧和紫外线的综合作用对泄漏率的影响比原子氧单独作用的影响更大。
原子氧效应对橡胶O型圈性能的影响,原子氧作用之前的表面非常光滑, 几乎没有表面损伤;在小通量暴露实验后表面有了一些变化, 有少量的地方出现一些点状的凹坑,可能是原子氧对硅橡胶的作用结果。.在经过较大通量的原子氧作用后,表面形貌变化较大,由光滑变得高低起伏呈沟壑状, 说明原子氧作用的时间对硅橡胶材料的O 型圈的表面形貌有较大的影响。尤其原子氧和紫外辐射综合作用后,O 型圈表面不但呈沟壑状, 而且有较多的部分表面出现微小的凹坑, 因此,紫外线辐射和原子氧的综合作用对O 型圈的影响更加显著。
原子氧对O型圈表面有很大的剥蚀效应; O 型圈经过原子氧暴露后, 质量减少、 泄漏率明显增大;暴露时间越长,表面形貌受到的损坏越严重、质量减少量越多,泄漏率也就越大。 原子氧和紫外线的综合作用对O 型圈泄漏率影响更加明显。

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