O型密封圈產品由于O型密封圈合成橡膠材料屬于彈性材料,初始設置的緊固性和彈性堵塞能力長期使用,會產生變形,逐漸失去彈性,最終發生泄漏。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力;即使是耐低溫的塑料材料,初始應力也不會超過20℃時初始應力的25%。這是因為O型密封圈的初始壓縮取決于膨脹系數。因此,在選擇初始壓縮量時,由于張力過程和溫度的降低,應力降低后仍有足夠的密封能力。
O型密封圈在零下工作時,應特別注意塑料材料的修復指數和變形指數。
一般來說,O型密封圈應盡量保持適當的工作溫度,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境中產生壓縮應力。此時,壓縮應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,橡膠應力引起的應力越大,導致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,但會提高結構尺寸。
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型密封圈壓縮應力的表現。
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,硬度材料應該根據使用條件來選擇。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型密封圈的壓力導致O型密封圈變形
介質壓力是O型密封圈變形的關鍵因素。現代液壓設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,設計應根據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中,粘合劑會逐漸被介質吸收,導致O型密封圈體積收縮,甚至可能導致O型密封圈產生負壓縮(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計時,應充分考慮這些收縮量。抑制的O型密封圈在介質中浸泡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。當變形率為40%或更大時,就會發生泄漏。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,各國都規定了O型密封圈的變形。中國標準化塑料材料O型密封圈在不同溫度下的規格變化如表所示。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,上述不良反應大大降低。此外,一般會導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120℃或更高。
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