曾維虎　姚航

摘 要：針對空調(diào)使用一段時間后出現(xiàn)貫流風葉脫落的問題，本文從外觀破損情況、橡膠件灰分測試、環(huán)境腐蝕驗證和不同橡膠材料耐候方面進行分析，通過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期可靠性，改進選型方案。

關(guān)鍵詞：貫流風葉;運轉(zhuǎn)脫落;橡膠開裂;環(huán)境腐蝕

中圖分類號：TB657.2 文獻標識碼：A 文章編號：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)場確認為貫流風葉脫落問題。經(jīng)調(diào)查，該機安裝使用時間不到半年，軸套已完全開裂脫落。之后為用戶更換貫流風葉，但是使用一個月后又出現(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

研究人員對取回故障件進行全面分析，從外觀破損情況、橡膠件成分分析和環(huán)境復現(xiàn)驗證等幾個方面進行排查。

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)對開裂橡膠進一步放大觀察，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）。通過分析使用環(huán)境及溫度可知，空調(diào)在使用時不足以產(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)運行產(chǎn)生的橡膠碎屑。

1.2 使用環(huán)境排查

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查核實，該機一直處于24h不停機工作狀態(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。橡膠灰分測試無異常。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)境腐蝕驗證分析

該整機安裝在化肥廠管路氣體監(jiān)控室，實際現(xiàn)場勘查發(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），對部分樣品進行45°角受力處理，對所有樣品進行氨熏試驗并不斷觀察樣品狀態(tài)。

當氨熏試驗進行至48h時取出觀察，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[1]。一是強伸性能：與天然橡膠相近，屬自補強橡膠，易拉伸結(jié)晶，分子作用力較強，具有很高的拉伸強度和拉斷伸長率。二是耐老化性能優(yōu)良：化學穩(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℃下長期使用。三是耐油和化學介質(zhì)性：氯丁橡膠的耐非極性油類性能僅次于丁腈橡膠。耐化學介質(zhì)性也很好，除強氧化性酸外，其他酸、堿對其幾乎沒有影響。四是黏合性：黏接強度高，耐老化、耐油、耐化學腐蝕，使用簡單，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，本身強度較低，必須經(jīng)補強后才具有使用價值，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，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，進行模擬比對驗證，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)境及濃度下會產(chǎn)生腐蝕開裂問題;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為客戶使用環(huán)境存在氨氣，導致橡膠產(chǎn)生環(huán)境腐蝕開裂，空調(diào)持續(xù)使用時開裂逐步擴大，最終導致軸套完全脫離。為用戶更換特制嵌件（氯丁橡膠材質(zhì)）的風葉后，使用60d未再出現(xiàn)開裂，說明此種材質(zhì)產(chǎn)品適用于特殊環(huán)境，接下來會持續(xù)觀察客戶使用情況。未來，針對特殊使用環(huán)境的整機，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期可靠性，并改進選型方案。

參考文獻：

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