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O形密封 圈的主要失效原因和硅橡 胶密封圈的优势

2019-10-15 14:34:03  浏览次数:36
    O形密封圈的主要失效原因和硅橡 胶密封圈的优势

     O形密封 圈的主要失效原因 
     在-50~-60℃的情况下,不耐低 温的橡胶材料会完全丧失初始应力;即使耐 低温的橡胶材料,此时的 初始应力也不会大于20℃时初始应力的25%。这是因为O形圈的 初始压缩量取决于线胀系数。
     O形圈设计、使用不 当会加速它的损坏,丧失密封性能。实验表明,如密封 圈装置各部分设计合理,单纯地提高压力,并不会造成O形圈的破坏。在高压、高温的工作条件下,O形圈破 坏的主要原因是O形圈材 料的永久变形和O形圈被 挤入密封间隙而引起的间隙咬伤一级O形圈在 运动时出现扭曲现象。
     1、永久变形
     由于O形圈密 封圈用的合成橡胶材料是属于粘弹性材料,所以初 期设定的压紧量和回弹堵塞能力经长时间的使用,会产生 永久变形而逐渐丧失,最终发生泄漏。永久变 形和弹力消失是O形圈失 去密封性能的主要原因,以下是 造成永久变形的主要原因。
     1)压缩率 和拉伸量与永久变形的关系
     制作O形圈所 用的各种配方的橡胶,在压缩 状态下都会产生压缩应力松弛现象,此时,压缩应 力随着时间的增长而减小。使用时间越长、压缩率和拉伸量越大,则由橡 胶应力松弛而产生的应力下降就越大,以致O形圈弹性不足,失去密封能力。因此,在允许的使用条件下,设法降 低压缩率是可取的。增加O形圈的 截面尺寸是降低压缩率最简单的方法,不过这 会带来结构尺寸的增加。
     应该注意,人们在计算压缩率时,往往忽略了O形圈在 装配时受拉伸而引起的截面高度的减小。O形圈截 面面积的变化是与其周长的变化成反比的。同时,由于拉力的作用,O形圈的 截面形状也会发生变化,就表现 为其高度的减小。此外,在表面张力作用下,O形圈的 外表面变得更平了,即截面高度略有减小。这也是O形密封 圈压缩应力松弛的一种表现。
     O形圈截面变形的程度,还取决于O形圈材质的硬度。在拉伸 量相同的情况下,硬度大的O形圈,其截面 高度也减小较多,从这一点看,应该按 照使用条件尽量选用低硬度的材质。在液体 压力和张力的作用下,橡胶材料的O形密封 圈也会逐渐发生塑性变形,其截面 高度会相应减小,以致最 后失去密封能力。
     2)温度与O形圈驰张过程的关系
     使用温度是影响O形圈永 久变形的另一个重要因素。高温会 加速橡胶材料的老化。工作温度越高,O形圈的 压缩永久变形就越大。当永久变形大于40%时,O形圈就 失去了密封能力而发生泄漏。因压缩变形而在O形圈的 橡胶材料中形成的初始应力值,将随着O形圈的 驰张过程和温度下降的作用而逐渐降低以致消失。温度在零下工作的O形圈,其初始 压缩可能由于温度的急剧降低而减小或完全消失。在-50~-60℃的情况下,不耐低 温的橡胶材料会完全丧失初始应力;即使耐 低温的橡胶材料,此时的 初始应力也不会大于20℃时初始应力的25%。这是因为O形圈的 初始压缩量取决于线胀系数。所以,选取初始压缩量时,就必须 保证在由于驰张过程和温度下降而造成应力下降后仍有足够的密封能力。
     温度在零下工作的O形圈,应特别 注意橡胶材料的恢复指数和变形指数。
     综上所述,在设计上应尽量保证O形圈具 有适宜的工作温度,或选用耐高、低温的O形圈材料,以延长使用寿命。
     3)介质工 作压力与永久变形
     工作介 质的压力是引起O形圈永 久变形的主要因素。现代液 压设备的工作压力正日益提高。长时间 的高压作用会使O形圈发生永久变形。因此,设计时 应根据工作压力选用适当的耐压橡胶材料。工作压力越高,所用材 料的硬度和耐高压性能也应越高。
     为了改善O形圈材料的耐压性能,增加材料的弹性(特别是 增加材料在低温下的弹性)、降低材 料的压缩永久变形,一般需 要改进材料的配方,加入增塑剂。但是,具有增塑剂的O密封形圈,长时间 在工作介质中浸泡,增塑剂 会逐渐被工作介质吸收,导致O形密封圈体积收缩,甚至可能使O形密封圈产生负压缩(即在O形密封 圈和被密封件的表面之间出现间隙)。因此,在计算O形密封 圈压缩量和进行模具设计时,应充分 考虑到这些收缩量。应使压制出的O形密封 圈在工作介质中浸泡5~10昼夜后 仍能保持必要的尺寸。
     O形圈材 料的压缩永久变形率与温度有关。当变形率在40%或更大时,即会出现泄漏,所以几 种胶料的耐热性界限为:丁腈橡胶70℃,三元乙丙橡胶100℃,氟橡胶140℃。因此各国对O形圈的 永久变形作了规定。中国标准橡胶材料的O形圈在 不同温度下的尺寸变化见表。同一材料的O形圈,在同一温度下,截面直径大的O形圈压 缩永久变形率较低。
     在油中 的情况就不同了。由于此时O形圈不与氧气接触,所以上 述不良反应大为减少。加之又 通常会引起胶料有一定的膨胀,所以因 温度引起的压缩永久变形率将被抵消。因此,在油中 的耐热性大为提高。以丁腈橡胶为例,它的工作温度可达120℃或更高。
     2、间隙咬伤
     被密封 的零件存在着几何精度(包括圆度、椭圆度、圆柱度、同轴度等)不良、零件之 间不同心以及高压下内径胀大等现象,都会引 起密封间隙的扩大和间隙挤出现象的加剧。O形圈的 硬度对间隙挤出现象也有明显的影响。液体或 气体的压力越高,O形圈材料硬度越小,则O形圈的 间隙挤出现象越严重。
     防止间 隙咬伤的措施是,对O形密封 圈的硬度和密封间隙加以严格的控制。选用硬 度合适的密封材料控制间隙。常用的O形圈的硬度范围是HS60~90。低硬度者用于低压,高硬度者用于高压。
     配用适 当的密封圈保护挡圈,是防止O形圈被 挤入间隙的有效方法。
     3、扭曲现象
     扭曲是指O形圈沿 周向发生扭转的现象,扭曲现 象一般发生在动密封状态。
     O形圈如果装配的妥善,并且使用条件适当,一般不 大容易在往复在往复运动状态下产生滚动或扭曲,因为O形圈与 沟槽的接触面积大于在滑动表面上的摩擦接触面积,而且O形圈本 身的抗拒能力原来就能阻止扭曲。摩擦力 的分布也趋向保持O形圈在 其沟槽中静止不动,因为静 摩擦大于滑动摩擦,而且沟 槽表面的粗糙度一般不如滑动表面的粗糙度。
     引起扭 曲损伤的原因很多,其中最 主要的是由于活塞、活塞杆 和缸筒的间隙不均匀、偏心过大、O形圈断 面直径不均匀等造成,由于造成O形圈在 一周多受的摩擦力不均匀,O形圈的 某些部分摩擦过大,发生扭曲。通常,断面尺寸较小的O形圈,容易产生摩擦不均匀。造成扭曲(运动用O形圈比固定用O形圈的 断面直径大就是这个道理。)
     另外,由于密 封沟槽存在着同轴度偏差,密封高度不相等以及O形圈截 面直径不均匀等现象,可能使得O形圈的 一部分压缩过大,另一部 分过小或不受压缩。当沟槽 存在偏心即同轴偏差大于O形圈的压缩量时,密封会完全失效。密封沟 槽同轴度偏差大的另一个害处是使O形密封 圈沿圆周压缩不均。此外还有由于O形圈截面直径、材质硬度、润滑油 膜厚度等的不均以及密封轴表面粗糙度等因素的影响,导致O形圈的 一部分沿工作表面滑动,另一部分则发生滚动,从而造成O形圈的扭曲。运动用O形圈很 容易因扭曲而损坏,这是密 封装置发生损坏和泄漏的重要原因。因此提 高密封沟槽的加工精密度以及减小偏心是保证O形圈具 有可靠的密封性和寿命的重要因素。
     安装密 封圈不应是它处于扭曲状态。假如在 安装时就被扭曲,则扭曲 损伤就会很快发生。在工作中,扭曲现象会将O形圈切断,产生大量漏油,而且切断的O形圈会 混到液压系统的其他部位,造成重大事故。
     4、种类丰 富适合各种用途材料,尺寸和 沟槽都已标准化。

     硅橡胶 密封圈的优势有哪些? 
     氟橡胶 是富含氟原子的合成橡胶,具有耐高温,耐油等 多种化学药品腐蚀的功能,是航天航空、帆海、世界飞 行顶级科学技术不可或缺的重要元件。
     1. 密封圈 在设备和运动件之间的摩擦力较小,摩擦系数安稳。
     2. 密封圈 在作业压力和必定的温度范围内,具有杰出的密封功能,并随着 压力的增加主动进步密封功能。
     3. 硅胶密 封圈的抗腐蚀能力强,不易老化,作业寿命长,耐磨性好,磨损后 在必定程度上能主动补偿。
     4. 氟橡胶 密封圈的结构简略,氟橡胶 密封圈的防腐性好使密封圈有更长的使用寿命。
     氟橡胶 的耐高温功能和硅橡胶相同,能够说 是现在弹性体中的最佳。
     26-41氟橡胶能够在250°C下长期运用,300°C下短期运用;246氟橡胶耐高温功能比26-41氟橡胶更好。23-11氟橡胶能够在200°C下长期运用,250°C下短期运用。
     23型氟橡 胶的电功能比较好,吸湿性比别的橡胶低,可作为 较好的电绝缘资料。26型氟橡 胶能够在低频低压下运用。因为氟 橡胶和硅橡胶密封圈一样具有耐高温、耐油、耐真空及耐酸碱、耐多种 化学药品的优势,现已广 泛应用于现代航空、导弹、帆海、火箭、世界飞行、舰艇、原子能 等顶级技术研发及轿车、造船、化工机械、石油机械、电讯、仪器等工业范畴。
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