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O型密封圈发生永久变形的常见原因

广东德龙密封科技有限公司 2023-11-18

O型密封圈产品由于O型密封圈合成橡胶材料属于弹性材料,初始设置的紧固性和弹性堵塞能力长期使用,会产生变形,逐渐失去弹性,最终发生泄漏。变形和弹性消散是O型密封圈失去密封的主要原因。

丁腈密封圈

以下是变形的主要原因

1、温度影响O型密封圈的变形

使用温度是影响O型密封圈变形的另一个重要因素。高温会加速塑料材料的老化。工作温度高,O型密封圈压缩变形越大。当变形超过40%时,O型密封圈会失去密封能力并泄漏。由于压缩变形,O型密封圈塑料材料中形成的初始应力值会随着O型密封圈的张力过程和温度的降低而逐渐降低。由于温度急剧下降,温度低于零的O型密封圈的初始压缩可能会减小或完全消失。在-50~-60℃的情况下,不耐低温的塑料材料会完全失去初始应力;即使是耐低温的塑料材料,初始应力也不会超过20℃时初始应力的25%。这是因为O型密封圈的初始压缩取决于膨胀系数。因此,在选择初始压缩量时,由于张力过程和温度的降低,应力降低后仍有足够的密封能力。

O型密封圈在零下工作时,应特别注意塑料材料的修复指数和变形指数。

一般来说,O型密封圈应尽量保持适当的工作温度,或采用耐高低温的O型密封圈材料,以延长使用寿命。

2、压缩率和拉伸量影响变形

用于制作O型密封圈的各种配方的橡胶会在压缩环境中产生压缩应力。此时,压缩应力随着时间的增加而降低。使用时间越长,压缩率和拉伸量越大,橡胶应力引起的应力越大,导致O型密封圈弹性不足,密封能力丧失。因此,在许可的条件下,尽量降低压缩率是可取的。提高O型密封圈的截面尺寸是降低压缩率的简单方法,但会提高结构尺寸。

需要注意的是,在计算压缩率时,往往忽略了O型密封圈组装过程中拉伸引起的截面高度的下降。O型密封圈截面积的变化与其周长成反比。同时,由于拉力的作用,O型密封圈的截面形状也会发生变化,大大降低。此外,在表面张力的作用下,O型密封圈的外表面变平,即截面高度略有降低。这也是O型密封圈压缩应力的表现。

O型密封圈的截面变形水平也取决于O型密封圈材料的硬度。在相同的拉伸量环境下,高硬度O型密封圈的截面高度也大大降低。从这个角度来看,硬度材料应该根据使用条件来选择。在液压和张力的作用下,塑料材料的O型密封圈也会慢慢变形,截面高度也会降低,从而失去密封能力。

3、O型密封圈的压力导致O型密封圈变形

介质压力是O型密封圈变形的关键因素。现代液压设备的工作压力正在增加。长期压力会使O型密封圈变形。因此,设计应根据工作压力选择合适的抗压塑料材料。工作压力越大,所用材料的硬度和耐高压性能越高。

为了提高O型密封圈材料的抗压特性,提高材料的弹性(特别是在低温下提高材料的弹性,减少材料的压缩变形,一般需要改进材料的配方,并添加粘合剂。然而,带粘合剂的O型密封圈长期浸泡在介质中,粘合剂会逐渐被介质吸收,导致O型密封圈体积收缩,甚至可能导致O型密封圈产生负压缩(即O型密封圈与密封件表面之间的间隙)。因此,在计算O型密封圈的压缩量和模具设计时,应充分考虑这些收缩量。抑制的O型密封圈在介质中浸泡5~10天后仍能保持必要的尺寸。

O型密封圈材料的压缩变形率与温度有关。当变形率为40%或更大时,就会发生泄漏。因此,几种塑料材料的耐热边界为:丁腈橡胶密封件70℃,三元乙丙橡胶密封件100℃,氟橡胶密封件140℃。因此,各国都规定了O型密封圈的变形。中国标准化塑料材料O型密封圈在不同温度下的规格变化如表所示。同一材料的O型密封圈在相同温度下,截面直径较大的O型密封圈压缩变形率较低。油中的情况各不相同。由于O型密封圈不与氧气接触,上述不良反应大大降低。此外,一般会导致塑料材料有一定的膨胀,因此温度引起的压缩变形率会相互抵抗。因此,油中的耐热性大大提高。以丁腈橡胶密封件为例,其工作温度可达120℃或更高。

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