O型密封圈產(chǎn)品由于O型密封圈合成橡膠材料屬于彈性材料,初始設(shè)置的緊固性和彈性堵塞能力長期使用,會產(chǎn)生變形,逐漸失去彈性,最終發(fā)生泄漏。變形和彈性消散是O型密封圈失去密封的主要原因。
以下是變形的主要原因
1、溫度影響O型密封圈的變形
使用溫度是影響O型密封圈變形的另一個重要因素。高溫會加速塑料材料的老化。工作溫度高,O型密封圈壓縮變形越大。當(dāng)變形超過40%時,O型密封圈會失去密封能力并泄漏。由于壓縮變形,O型密封圈塑料材料中形成的初始應(yīng)力值會隨著O型密封圈的張力過程和溫度的降低而逐漸降低。由于溫度急劇下降,溫度低于零的O型密封圈的初始壓縮可能會減小或完全消失。在-50~-60℃的情況下,不耐低溫的塑料材料會完全失去初始應(yīng)力;即使是耐低溫的塑料材料,初始應(yīng)力也不會超過20℃時初始應(yīng)力的25%。這是因為O型密封圈的初始壓縮取決于膨脹系數(shù)。因此,在選擇初始壓縮量時,由于張力過程和溫度的降低,應(yīng)力降低后仍有足夠的密封能力。
O型密封圈在零下工作時,應(yīng)特別注意塑料材料的修復(fù)指數(shù)和變形指數(shù)。
一般來說,O型密封圈應(yīng)盡量保持適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟?,或采用耐高低溫的O型密封圈材料,以延長使用壽命。
2、壓縮率和拉伸量影響變形
用于制作O型密封圈的各種配方的橡膠會在壓縮環(huán)境中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。此時,壓縮應(yīng)力隨著時間的增加而降低。使用時間越長,壓縮率和拉伸量越大,橡膠應(yīng)力引起的應(yīng)力越大,導(dǎo)致O型密封圈彈性不足,密封能力喪失。因此,在許可的條件下,盡量降低壓縮率是可取的。提高O型密封圈的截面尺寸是降低壓縮率的簡單方法,但會提高結(jié)構(gòu)尺寸。
需要注意的是,在計算壓縮率時,往往忽略了O型密封圈組裝過程中拉伸引起的截面高度的下降。O型密封圈截面積的變化與其周長成反比。同時,由于拉力的作用,O型密封圈的截面形狀也會發(fā)生變化,大大降低。此外,在表面張力的作用下,O型密封圈的外表面變平,即截面高度略有降低。這也是O型密封圈壓縮應(yīng)力的表現(xiàn)。
O型密封圈的截面變形水平也取決于O型密封圈材料的硬度。在相同的拉伸量環(huán)境下,高硬度O型密封圈的截面高度也大大降低。從這個角度來看,硬度材料應(yīng)該根據(jù)使用條件來選擇。在液壓和張力的作用下,塑料材料的O型密封圈也會慢慢變形,截面高度也會降低,從而失去密封能力。
3、O型密封圈的壓力導(dǎo)致O型密封圈變形
介質(zhì)壓力是O型密封圈變形的關(guān)鍵因素?,F(xiàn)代液壓設(shè)備的工作壓力正在增加。長期壓力會使O型密封圈變形。因此,設(shè)計應(yīng)根據(jù)工作壓力選擇合適的抗壓塑料材料。工作壓力越大,所用材料的硬度和耐高壓性能越高。
為了提高O型密封圈材料的抗壓特性,提高材料的彈性(特別是在低溫下提高材料的彈性,減少材料的壓縮變形,一般需要改進(jìn)材料的配方,并添加粘合劑。然而,帶粘合劑的O型密封圈長期浸泡在介質(zhì)中,粘合劑會逐漸被介質(zhì)吸收,導(dǎo)致O型密封圈體積收縮,甚至可能導(dǎo)致O型密封圈產(chǎn)生負(fù)壓縮(即O型密封圈與密封件表面之間的間隙)。因此,在計算O型密封圈的壓縮量和模具設(shè)計時,應(yīng)充分考慮這些收縮量。抑制的O型密封圈在介質(zhì)中浸泡5~10天后仍能保持必要的尺寸。
O型密封圈材料的壓縮變形率與溫度有關(guān)。當(dāng)變形率為40%或更大時,就會發(fā)生泄漏。因此,幾種塑料材料的耐熱邊界為:丁腈橡膠密封件70℃,三元乙丙橡膠密封件100℃,氟橡膠密封件140℃。因此,各國都規(guī)定了O型密封圈的變形。中國標(biāo)準(zhǔn)化塑料材料O型密封圈在不同溫度下的規(guī)格變化如表所示。同一材料的O型密封圈在相同溫度下,截面直徑較大的O型密封圈壓縮變形率較低。油中的情況各不相同。由于O型密封圈不與氧氣接觸,上述不良反應(yīng)大大降低。此外,一般會導(dǎo)致塑料材料有一定的膨脹,因此溫度引起的壓縮變形率會相互抵抗。因此,油中的耐熱性大大提高。以丁腈橡膠密封件為例,其工作溫度可達(dá)120℃或更高。
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