橡胶件臭氧龟裂,受拉表面会先出现垂直裂纹
橡胶件的臭氧龟裂先出现在受拉表面上,裂纹方向与拉应力垂直。同一零件上受压或不受力的表面,往往还没有这种裂纹。

臭氧攻击橡胶分子里的不饱和双键,把分子链切断。链要被拉开,切断处才会张成裂纹,所以裂纹先出现在受拉的表面上,方向与拉应力垂直。同一零件上受压或不受力的表面,臭氧浓度可以相同,却长时间不裂。龟裂不是橡胶到处均匀老化,而是臭氧和拉应力一起作用的结果。
受拉表面先裂开
弯曲的橡胶件,外侧纤维受拉,内侧受压。臭氧龟裂集中在外侧,裂纹垂直于弯曲方向,又密又浅,沿受拉区排成一组。内侧可以仍然光滑。拉伸的密封圈,裂纹垂直于拉伸方向,绕在圆周上的拉力会引出轴向裂纹。没有装配应力、自由放置的试片,在同样空气里可以只是表面发黏,并不出现这种定向裂纹。
拉应力越大,裂纹出现得越早、扩展得越快。轻微拉伸时裂纹细而密,拉伸很大时裂纹少而深,因为应变集中到少数裂口上。完全松弛的表面缺少张开裂纹的力,臭氧即使把表面分子切断,也形不成可见的定向龟裂。所以判断时要看裂纹是不是只位于受拉区,以及是不是垂直于拉力。
臭氧来自室外大气,也来自电机、静电和放电装置附近。橡胶件靠近这些位置,受拉面先裂,远离的同样零件可以完好。裂纹因此既跟应力走,也跟臭氧浓度走。室内背光处若有放电,同样会裂,不能因为不见阳光就排除臭氧。看周围有没有放电和通风,再看裂纹是不是只在受拉面。
和屈挠、热氧老化不是一种纹
反复弯曲造成的疲劳裂纹出现在屈挠最厉害的折痕上,即使环境里几乎没有臭氧也会发生。它的位置跟着弯曲轨迹,裂纹可以较少、较深,受压侧在反复翻折中也会损伤。臭氧龟裂则只要保持静态拉伸就会出现,不必来回弯,而且受压侧保持完好。零件若固定弯曲、从未往复运动,折痕外侧却有垂直细纹,应按臭氧而不是按疲劳。
热氧老化使橡胶变硬、变脆,表面出现无定向的细网纹,受拉和受压的面一起发硬,伴随失去弹性。臭氧裂纹是定向的,零件内部可以仍然柔软,只有受拉表皮裂开。用手弯一下,老化件整体发硬;臭氧龟裂件本体仍韧,只是外表面有垂直裂纹。变硬的网纹不要按臭氧去搬家,定向裂纹也不要只靠降温来解决。
阳光里的紫外线会造成表面粉化和细纹,裂纹方向杂乱,受光面重、背光面轻,与是否受拉不是一一对应。臭氧裂纹严格垂直于拉力,背光但受拉的内侧槽同样会裂,向光但受压的面可以不裂。用遮光能减轻紫外损伤,减轻不了已经拉着的表面在臭氧里的开裂。要卸掉拉力或隔开臭氧,遮阳板替代不了。
单次过载造成的是一条或少数几条撕裂,裂口深,方向虽也大致垂直于拉力,但没有密集成组的龟裂纹,周围表面仍然光滑。臭氧龟裂是许多条平行的浅裂纹。一条深撕口应去查装配时有没有拉过极限;一组垂直细纹才是臭氧。两者可以先后发生:先有臭氧浅纹,再从其中一条撕开。
防止龟裂,要减小工作状态下的拉伸,避免橡胶在装配后长期处于张紧表面,并减少附近的臭氧来源。已经裂的受拉面不会因为后来卸力而愈合,裂纹仍是泄漏和撕开的起点。更换时新件不要再拉到同样的伸长量。只涂一层油脂,遮不住持续受拉的表面,裂纹仍会在油膜裂开的地方继续长。
受压存放的垫片边缘若被局部绷紧,绷紧的那一圈仍会先裂,大面积受压的中心不裂。不能因为零件整体是受压用途,就认为没有受拉表面。任何被拉长的表皮都要检查。裂纹垂直于那一圈的拉伸方向时,仍然是臭氧龟裂,不是压应力把橡胶压裂的。
橡胶件臭氧龟裂,受拉表面会先出现与拉应力垂直的成组裂纹,受压或自由表面可以仍然完好。疲劳裂纹跟着往复折痕,热氧老化使整体变硬并出现无定向网纹,紫外线损伤跟着受光面。裂纹的方向、所在的是受拉面还是受压面,决定了该卸拉力、隔臭氧,还是去查屈挠和温度。