曾維虎　姚航

摘 要：針對(duì)空調(diào)使用一段時(shí)間后出現(xiàn)貫流風(fēng)葉脫落的問(wèn)題，本文從外觀破損情況、橡膠件灰分測(cè)試、環(huán)境腐蝕驗(yàn)證和不同橡膠材料耐候方面進(jìn)行分析，通過(guò)研究非金屬材料橡膠制品在不同溫度、環(huán)境、抗老化和耐候方面的長(zhǎng)期可靠性，改進(jìn)選型方案。

關(guān)鍵詞：貫流風(fēng)葉;運(yùn)轉(zhuǎn)脫落;橡膠開裂;環(huán)境腐蝕

中圖分類號(hào)：TB657.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）25-0043-02

Research on Operation Reliability of Air Conditioning Cross Flow Blade

ZENG Weihu YAO Hang

（Geli Electric Appliances （Zhengzhou） Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： In order to solve the problem of cross-flow fan used in air conditioning falling off after a period of time， this paper analyzed the appearance damage， ash test of rubber parts， environmental corrosion verification， weather resistance of different rubber materials， and improved the selection scheme by studying the long-term reliability of non-metallic rubber products in different temperatures， environments， anti-aging and weathering.

Keywords： cross-flow fan;running off;rubber cracking;environmental corrosion

近期接到售后反饋，河南省新鄉(xiāng)市出現(xiàn)一單空調(diào)故障，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)為貫流風(fēng)葉脫落問(wèn)題。經(jīng)調(diào)查，該機(jī)安裝使用時(shí)間不到半年，軸套已完全開裂脫落。之后為用戶更換貫流風(fēng)葉，但是使用一個(gè)月后又出現(xiàn)軸套脫落現(xiàn)象，具體情形如圖1所示，事件背景如表1所示。

1 失效原因分析

研究人員對(duì)取回故障件進(jìn)行全面分析，從外觀破損情況、橡膠件成分分析和環(huán)境復(fù)現(xiàn)驗(yàn)證等幾個(gè)方面進(jìn)行排查。

1.1 失效現(xiàn)象

售后故障件嵌件已經(jīng)完全開裂脫落。軸套端面處粘有大量橡膠碎屑，平衡片存在腐蝕現(xiàn)象，具體情形如圖2所示。

經(jīng)對(duì)開裂橡膠進(jìn)一步放大觀察，研究人員發(fā)現(xiàn)，殘留橡膠出現(xiàn)粘連跡象，橡膠表面有明顯“熔融發(fā)粘”現(xiàn)象（見圖3）。通過(guò)分析使用環(huán)境及溫度可知，空調(diào)在使用時(shí)不足以產(chǎn)生高溫灼熱現(xiàn)象。分析結(jié)果表明，這應(yīng)為橡膠開裂后持續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生的橡膠碎屑。

1.2 使用環(huán)境排查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查核實(shí)，該機(jī)一直處于24h不停機(jī)工作狀態(tài)，安裝環(huán)境為化肥廠管道氣體流量監(jiān)控室，空調(diào)所處環(huán)境存在管道氣體（氨氣）泄漏現(xiàn)象。

經(jīng)調(diào)查，此款貫流風(fēng)葉所用的嵌件橡膠，其材質(zhì)為氯丁+丁腈混合橡膠。橡膠灰分測(cè)試無(wú)異常。丁腈橡膠是非結(jié)晶型的，因其分子量分布較窄，極性大，分子鏈柔性差，加工性能較差，其耐低溫、耐臭氧性能較差。

1.3 橡膠件環(huán)境腐蝕驗(yàn)證分析

該整機(jī)安裝在化肥廠管路氣體監(jiān)控室，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，房間內(nèi)氨氣管道氣體環(huán)境存在氨氣泄漏。為充分模擬風(fēng)葉在氨氣環(huán)境下的使用情況，現(xiàn)取A廠家橡膠端蓋（氯丁+丁腈混合材質(zhì)橡膠），對(duì)部分樣品進(jìn)行45°角受力處理，對(duì)所有樣品進(jìn)行氨熏試驗(yàn)并不斷觀察樣品狀態(tài)。

當(dāng)氨熏試驗(yàn)進(jìn)行至48h時(shí)取出觀察，所有樣品均出現(xiàn)不同程度的橡膠開裂以及邊緣應(yīng)力開裂情況，復(fù)現(xiàn)售后開裂狀況，如圖4所示。

2 不同橡膠材質(zhì)耐候研究分析

格力電器所用貫流風(fēng)葉的橡膠材質(zhì)均為氯丁橡膠CR+丁腈橡膠NBR混合制作而成，不同橡膠及硫化混煉均會(huì)產(chǎn)生不同的物理性能。

2.1 氯丁橡膠（CR）

氯丁橡膠具有優(yōu)良的抗張強(qiáng)度、耐熱、耐光、耐氧和耐臭氧老化等性能，并且綜合性能良好，具有以下特點(diǎn)[1]。一是強(qiáng)伸性能：與天然橡膠相近，屬自補(bǔ)強(qiáng)橡膠，易拉伸結(jié)晶，分子作用力較強(qiáng)，具有很高的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率。二是耐老化性能優(yōu)良：化學(xué)穩(wěn)定性較好，不易受熱、氧和光的作用，特別是其耐候性和耐臭氧性能在通用橡膠中僅次于乙丙橡膠和丁基橡膠;耐熱性能較好，可在90～110℃下長(zhǎng)期使用。三是耐油和化學(xué)介質(zhì)性：氯丁橡膠的耐非極性油類性能僅次于丁腈橡膠。耐化學(xué)介質(zhì)性也很好，除強(qiáng)氧化性酸外，其他酸、堿對(duì)其幾乎沒有影響。四是黏合性：黏接強(qiáng)度高，耐老化、耐油、耐化學(xué)腐蝕，使用簡(jiǎn)單，適用范圍廣。

2.2 丁腈橡膠（NBR）

丁腈橡膠是非結(jié)晶型的，因其分子量分布較窄，極性大，分子鏈柔性差，加工性能較差，本身強(qiáng)度較低，必須經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)后才具有使用價(jià)值，但其具有優(yōu)良的耐油性能，其耐低溫、耐臭氧性能較差，彈性稍差。

3 解決方案探索

根據(jù)格力電器常用橡膠及混合橡膠的特點(diǎn)，現(xiàn)分別制作氯丁橡膠、丁晴橡膠材質(zhì)橡膠嵌件與氯丁+丁晴混合橡膠，進(jìn)行模擬比對(duì)驗(yàn)證，如表2所示。

根據(jù)不同材質(zhì)模擬售后環(huán)節(jié)腐蝕分析，丁晴橡膠、氯丁+丁晴混合橡膠均出現(xiàn)不同程度的開裂現(xiàn)象，此類橡膠在特定氨氣環(huán)境及濃度下會(huì)產(chǎn)生腐蝕開裂問(wèn)題;氯丁橡膠未出現(xiàn)開裂情況，此類橡膠適用于特殊氨氣環(huán)境。

4 結(jié)論

根據(jù)本次失效分析，本研究確定售后橡膠開裂的原因?yàn)榭蛻羰褂铆h(huán)境存在氨氣，導(dǎo)致橡膠產(chǎn)生環(huán)境腐蝕開裂，空調(diào)持續(xù)使用時(shí)開裂逐步擴(kuò)大，最終導(dǎo)致軸套完全脫離。為用戶更換特制嵌件（氯丁橡膠材質(zhì)）的風(fēng)葉后，使用60d未再出現(xiàn)開裂，說(shuō)明此種材質(zhì)產(chǎn)品適用于特殊環(huán)境，接下來(lái)會(huì)持續(xù)觀察客戶使用情況。未來(lái)，針對(duì)特殊使用環(huán)境的整機(jī)，研究人員將持續(xù)分析格力電器非金屬材料橡膠制品在不同溫度、環(huán)境、抗老化和耐候方面的長(zhǎng)期可靠性，并改進(jìn)選型方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡姍姍.貫流風(fēng)葉全自動(dòng)超聲波焊接生產(chǎn)線的機(jī)械系統(tǒng)研發(fā)[D].武漢：華中科技大學(xué)，2015.