O形密封圈的密封原理

1、O 形密封圈簡(jiǎn)稱 0 形圈，是一種截面為圓形的橡膠圈。0 形密封圈是液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密圭寸件。 0 形圈有良好的密圭寸性，既可用于靜密圭寸，也可用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封中；不僅可單獨(dú)使用，而且是許多組合式密封裝置中的基本 組成部分。它的適用范圍很寬，如果材料選擇得當(dāng)，可以滿足各種運(yùn)動(dòng)條件的要求，工作壓力可從 1.333X105Pa 的真空到 400MPa 高壓；溫度范圍可從-60C到200Co與其它密封型式相比， 0 形密封圈具有以下特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)尺寸小，裝拆方便。2）靜、動(dòng)密封均可使用，用作靜密封時(shí)幾乎沒有泄漏。3）使用單件 0 形密封圈，有雙向密封作用。4）動(dòng)摩擦阻力較小。5）價(jià)格

2、低廉。0 形密封圈是一種擠壓型密封， 擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發(fā)生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓，則不發(fā)生泄漏，反之則發(fā)生泄漏。在用于靜密封和動(dòng)密封時(shí)，密封接觸面接觸壓力產(chǎn)生原因和計(jì)算方法不盡相同，需分別說明。1、用于靜密封時(shí)的密封原理在靜密封中以 0 形圈應(yīng)用最為廣泛。如果設(shè)計(jì)、使用正確，0 形密封圈在靜密封中可以實(shí)現(xiàn)無泄漏的絕對(duì)密封O 形密封圈裝入密封槽后，其截面承受接觸壓縮應(yīng)力而產(chǎn)生彈性變形。對(duì)接觸面產(chǎn)生一定的初始接觸壓力Po。即使沒有介質(zhì)壓力或者壓力很小，0 形密封圈靠自身的 彈性力作用而也能實(shí)現(xiàn)密封；當(dāng)容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，在介 質(zhì)

3、壓力的作用下， 0 形密封圈發(fā)生位移， 移向低壓側(cè)， 同時(shí)其彈性變形進(jìn)一步加大， 填充和封閉間 隙3。此時(shí)，坐用于密封副偶合面的接觸壓力上升為PmPm=Po+Pp式中 Pp經(jīng) 0 形圈傳給接觸面的接觸壓力（O.IMPa）Pp=K-PK壓力傳遞系數(shù)，對(duì)于橡膠制 O 形密封圈 K=1;P被密封液體的壓力（O.IMPa）。從而大大增加了密封效果。由于一般K 1,所以 PmP。由此可見，只要 0 形密封圈存在初始?jí)毫?，就能?shí)現(xiàn)無泄漏的絕對(duì)密封。這種靠介質(zhì)本身壓 力來改變0 形密封圈接觸狀態(tài)，使之實(shí)現(xiàn)密封的性質(zhì)，稱為自封作用 。理論上，壓縮變形即使為零，在油壓力下也能密封，但實(shí)際上 0 形密 封圈安裝時(shí)

4、可能會(huì)有偏心。所以，O 形圈裝入密封溝槽后，其斷面一般受到 7 滬 30% 的壓縮 變形。靜密封取較大的壓縮率值，動(dòng)密封取較小的壓縮率值。這是因?yàn)楹?成橡膠在低溫下要壓縮，所以靜密封0 形圈的預(yù)壓縮量應(yīng)考慮補(bǔ)償它的低溫收縮量。2、用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)的密封原理在液壓轉(zhuǎn)動(dòng)、氣動(dòng)元件與系統(tǒng)中，往復(fù)動(dòng)密封是一種最常見的密封要求。動(dòng)力缸活塞與缸體、活塞干預(yù)缸蓋以及各類滑閥上都用到往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封?？p 隙由圓柱桿與圓 柱孔形成，桿在圓柱孔內(nèi)軸向運(yùn)動(dòng)。密封作用限制流體的軸向泄 漏。用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，0 形圈的預(yù)密封效果和自密封作用與靜密封一樣，并且由于 0 形圈自身的 彈力，而具有磨損后自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪芰Α?但由

5、于液體介質(zhì)密圭寸時(shí)， 由于桿運(yùn)動(dòng)速度、液體的壓力、粘度的作用，情況比靜密封復(fù)雜。當(dāng)液體在壓力作 用下，液體分子與金屬表面互相作用，油液中所含的 “極性分子”在金屬表面上緊密而整齊的排列，沿滑移面與密封件間形成一個(gè)強(qiáng) 固的邊界層油膜，并且對(duì)滑移面 產(chǎn)生極大的附著力。該液體薄膜始終存在于密封 件與往復(fù)運(yùn)動(dòng)面之間，它亦起一定的密封作用， 并且對(duì)運(yùn)動(dòng)密封面的潤(rùn)滑是非常 重要的。 但是對(duì)泄漏來講是有害的。但往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸向外拖出時(shí)，軸上的液體薄 膜便與軸一起拉出，由于密封件的“擦拭”作用，當(dāng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸縮回時(shí)，該液 體薄膜便被密封元件阻留在外面。隨著往 復(fù)運(yùn)動(dòng)行程次數(shù)增多，阻留在外面的液 體就越多，最后形

6、成油滴，這就是往復(fù)運(yùn)動(dòng)式密封裝置的泄漏。由于液壓油的粘 度隨著溫度的升高而降低，油膜厚度相應(yīng)減 小，所以液壓設(shè)備在低溫下啟動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)開始時(shí)的泄漏較大，隨著運(yùn)動(dòng)過程中因各種損失引起溫度升高，泄漏量有逐 漸降低的趨勢(shì)。0 形圈作為往復(fù)式密封，結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，可以降低元件價(jià)格。主要用在：1）低壓液壓元件中，一般限于短行程和 10MPa 左右的中等壓力。2）小直徑、短行程以及中等壓力的液壓滑閥中3）氣動(dòng)滑閥和氣動(dòng)缸中 4）作為組合式往復(fù)動(dòng)密封裝置中的彈性體。O 形圈作為往復(fù)動(dòng)密封最適合小直徑、短行程、中低壓力的應(yīng)用場(chǎng)合，氣動(dòng)缸、氣動(dòng)滑閥等往復(fù)運(yùn)動(dòng)元件中。在液壓元件中，用 O 形圈作主要?jiǎng)用芊猓?一般

7、限于短行程 和10MPa 左右的中低壓力。0 形圈不適合用作速度非常低的往復(fù) 動(dòng)密封和單獨(dú)作為高壓往復(fù)動(dòng)密封。這主要是因?yàn)樵谶@種條件下摩擦較大，會(huì)導(dǎo) 致密封過早失 效。在任何型式應(yīng)用中，都要根據(jù)密封件的額定數(shù)據(jù)或能力來使用， 并且要裝配得當(dāng)，才能得到滿意的性能。3、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用密封在旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)密封中，通常采用油封和機(jī)械密封。但是油封的使用壓力 較低，而且與 0 形圈相比，顯得過大和復(fù)雜，工藝性也差。機(jī)械密封雖然可用于 高壓（40MPa、高速（50m/s）及高溫（400C），但是結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、龐大，而 且成本高，只適用于石油、化工等作用的一些重型機(jī)械設(shè)備上。0 形圈用 于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)存在的主要問題是焦

8、耳熱效應(yīng)。焦耳熱效應(yīng)使高 速的旋轉(zhuǎn)軸與 0 形圈的接觸處產(chǎn)生磨擦熱，生成的熱量使這些接觸部位的溫度不 斷上升，橡膠材料受熱嚴(yán) 重變形，壓縮量與伸長(zhǎng)量發(fā)生變化的現(xiàn)象。發(fā)熱還加速 密封材料老化， 降低了0 形圈的使用壽命； 破壞密封油膜， 由此引起斷油現(xiàn)象，加速密封的磨損?；谏鲜銮闆r，近年來國(guó)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用0 形圈進(jìn)行了廣泛深入的研究。為了避免出現(xiàn)焦耳熱效應(yīng)，關(guān)鍵在于根據(jù)橡膠的性能來正確地選擇設(shè)計(jì)圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)， 主要是 0 形圈的拉伸量和壓縮率。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用0 形圈設(shè)計(jì)成內(nèi)徑與旋轉(zhuǎn)軸直徑相等或稍大些， 一般大 3%5%在安裝 0 形圈時(shí)，從內(nèi) 徑向里壓縮， 并將斷面的壓縮量也設(shè)計(jì)得小一

9、些，一般約為 5%。并且，盡量采用 受熱量影響小0 形的密封材料，充分考慮 0 形圈安裝處的散熱問題。這樣就使 0 形圈 的工作情況大為 改善，可應(yīng)用于最高轉(zhuǎn)速達(dá) 4m/s 的旋轉(zhuǎn)軸的密封。近年來又出現(xiàn)了耐熱氟橡膠和耐磨聚氨酯橡膠，并且對(duì)橡膠元件工作 的焦耳熱效應(yīng)有了更深入的了解，并針對(duì)此問題研究解決方案，設(shè)計(jì)出了新的0形圈密封結(jié)構(gòu)，使 0 形圈能夠更好的應(yīng)用與高速、高壓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。0 形密封圈由于其具有體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工藝性能好、適用 范圍廣泛等特點(diǎn)，正廣泛地在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式密封裝置中推廣。一、 0 型圈概述0 型圈 （0-rings） 是一種截面為圓形的橡膠密封圈，因其截面為 0 型

10、，故稱其 為 0型密封圈，也叫 0 型圈。其材料主要為丁睛橡膠或氟橡膠。0 型密封 圈是液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。它主要用于靜密封和往復(fù)運(yùn)動(dòng)密 封。其使用速度范圍一般為 0.0050.3m/s。用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封 時(shí)，僅限于低速 回轉(zhuǎn)密封裝置。如液壓挖掘機(jī)的中央回轉(zhuǎn)接頭的分配閥動(dòng)密封機(jī)構(gòu)。一般0 形密封圈在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封裝置中使用較少。 0 形密封圈一般安裝在外圓或 內(nèi)圓上截面 為矩形的溝槽內(nèi)起密封作用 0 型密封圈與其他型式密封圈比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1） 結(jié)構(gòu)小巧，裝拆方便；2） 靜、動(dòng)密封均可使用；3） 動(dòng)摩擦阻力比較?。?）使用單件 0 形密封圈，可對(duì)兩個(gè)方向起密封作用；5

11、）價(jià)格低廉。二、 0 型圈的標(biāo)記0 型圈規(guī)格標(biāo)記方法為：內(nèi)徑iX線徑 d，比如：0 形圈 20*2.4 ,n-2GB1235-76 中， 20 代表大圈內(nèi)徑為 20 毫米， 2.4 代表膠圈的截面直徑是 2.4 毫 米，n-2 代表使用的橡膠種類，GB1235 代表的是標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，76 代表的是標(biāo)準(zhǔn)公布 年代。三、 0 型圈的應(yīng)用0 型密封圈主要用于靜密封和往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封。 用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)， 僅限于低 速回轉(zhuǎn)密封裝置。 0 型密封圈一般安裝在外圓或內(nèi)圓上截面為矩形的溝槽內(nèi)起密封 作用。0 型密封圈在耐油、酸堿、磨、化學(xué)侵蝕等環(huán)境依然起到良好密封、減震作用 在機(jī)床、船舶、汽車、航空航天設(shè)備、冶金機(jī)

12、械、化工機(jī)械、工程機(jī)械、建 筑機(jī)械、礦山機(jī)械、石油機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、以及各類儀器儀表上，大 量應(yīng)用著各種類型的密封元件。同其它密封元件相比， 0 形密封圈有著廣泛的優(yōu)勢(shì)：- 適合多種密封形式：靜態(tài)密封、動(dòng)態(tài)密封適合各種用途材料，尺寸和溝槽都已標(biāo)準(zhǔn)化，互換性強(qiáng)- 適合多種運(yùn)動(dòng)方式：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)或組合運(yùn)動(dòng)（例如旋轉(zhuǎn)往復(fù) 組合運(yùn)動(dòng)）- 適合多種不同的密封介質(zhì)：油、水、氣、化學(xué)介質(zhì)或其它混合介質(zhì) 通過選用合適的橡膠材料和適當(dāng)?shù)呐浞皆O(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油、水、空氣、煤氣及各種化學(xué)介質(zhì)有效的密封作用。溫度使用范圍廣（一60C+ 220C），固定 使用時(shí)壓力可達(dá) 1500Kg/cm2（ 與補(bǔ)強(qiáng)環(huán)并

13、用 ）- 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單O 形圈斷面結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，且有自密封作用，密封性能可靠。- 安裝方便由于 O 形圈本身及安裝部位結(jié)構(gòu)都極其簡(jiǎn)單，且已形成標(biāo)準(zhǔn)化，因此安裝更 換都非常容易。- 成本低廉- 材料品種多可以根據(jù)不同的流體進(jìn)行選擇：有丁腈橡膠（NRB、氟橡膠（FKM、硅橡膠（VM）乙丙橡膠（EPDM、氯丁橡膠（CR、丁基橡膠（BU）、聚四氟乙烯（PTFE、 天然橡膠（NR 等O 型圈材質(zhì)分類對(duì)照及優(yōu)缺點(diǎn)：1, 天然橡膠 NR（Natural Rubber） 由橡膠樹采集膠乳制成，是異戊二烯的聚合物。具有很好 的耐磨性、很高的彈性、扯斷強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率。在空氣中易老化，遇熱變黏，在礦 物油或汽油中易膨脹和

14、溶 解，耐堿但不耐強(qiáng)酸。 ? 是制作膠帶、膠管、膠鞋的 原料，并適用于制作減震零件、在汽車剎車油、乙醇等帶氫氧根的液體中使用的 制品。2, 丁苯膠 S B R（Styrene Butadiene Copolyme） 丁二烯與苯乙烯之共聚合物， 與天然膠比較， 質(zhì)量均勻，異物少，但機(jī)械強(qiáng)度則較弱，可與天然膠摻合使用。優(yōu)點(diǎn)：? 低成本的非抗油性材質(zhì)? 良好的抗水性，硬度 70 以下具良好彈力? 高硬度時(shí)具較差的壓縮歪? 可使用大部份中性的化學(xué)物質(zhì)及干性、滋性的有機(jī)酮缺點(diǎn)：? 不建議使用強(qiáng)酸、 臭氧、油類、 油酯和脂肪及大部份的碳?xì)浠衔镏小?廣用于輪胎業(yè)、鞋業(yè)、 ?布業(yè)及輸送帶行業(yè)等。丁基橡膠

15、IIR(Butyl Rubber) 為異丁烯與少量 isoprenes 聚合而成，保有少量不飽合基 供加硫用，因甲基的立體障礙分子的運(yùn)動(dòng)比其它聚合物少，故氣體透過性較少， 對(duì)熱、日光、臭氧之抵抗性大，電器絕緣性佳；對(duì)極性 溶劑如醇、酮、酯等抵抗 大，一般使用溫度范圍為 -54110 C。優(yōu)點(diǎn)：? 對(duì)大部份一般氣體具不滲透性? 對(duì)陽光及臭氧具良好的抵抗性? 可暴露于動(dòng)物或植物油或是可氧化的化學(xué)物中缺點(diǎn)：? 不建義與石油溶劑，膠煤油和芳?xì)渫瑫r(shí)使用。 ? 用于制作耐化學(xué)藥品、真 空設(shè)備的橡膠零件。3, 氫化丁睛膠 HNBR(Hydrogenate Nitrile) 氫化丁睛膠為丁睛膠中經(jīng)由氫化后去除

16、部份雙鏈， 經(jīng)氫化后其耐溫性、耐候性比一般丁睛橡膠提高很多，耐油性與一般丁睛膠相近。般使用溫度范圍為-25150C優(yōu)點(diǎn)：? 較丁睛膠擁有較佳的抗磨性? 具極佳的抗蝕、抗張、抗撕和壓縮歪的特性? 在臭氧、陽光及其它的大氣狀況下具良好的抵抗性? 一般來說適用于洗衣或洗碗的清洗劑中缺點(diǎn)：? 不建議使用于醇類，酯類或是芳香族的溶液之中。 ? 空調(diào)制冷業(yè)，廣泛用 于環(huán)保冷媒 R134a 系統(tǒng)中的密封件。? 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)密封件。4, 乙丙膠 EPDM(Ethylene propylene Rubber) 由乙烯及丙烯共聚合而成主鏈不合雙鏈，因 此耐熱性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常優(yōu)秀，但無法硫磺加

17、硫。為解決 此問題，在 EP 主鏈上導(dǎo)入少量有雙鏈之第三成份而可硫磺加硫即成EPDM ，般使用溫度范圍為-50150C。對(duì)極性溶劑如醇、酮、乙二醇及磷酸脂類液壓油 抵抗性極佳。優(yōu)點(diǎn)：? 具良好抗候性及抗臭氧性? 具極佳的抗水性及抗化學(xué)物? 可使用醇類及酮類? 耐高溫蒸氣，對(duì)氣體具良好的不滲透性缺點(diǎn)：? 不建議用于食品用途或是暴露于芳香氫之中。 ? 高溫水蒸汽環(huán)境之密封 件。? 衛(wèi)浴設(shè)備密封件或零件。? 制動(dòng) ( 剎車 ) 系統(tǒng)中的橡膠零件。? 散熱器 ( 汽車水箱 ) 中的密封件。5, 丁睛膠 NBR(Nitrile Rubber) 由丙烯睛與丁二烯共聚合而成，丙烯睛含量由 18%50% ，

18、丙烯睛含量愈高，對(duì)石化油品碳?xì)淙剂嫌椭挚剐杂?，但低溫性能則變差，一 般使用溫度范圍為-25100Co丁睛膠為目前油封及 O 型圈最常用之橡膠之一。優(yōu)點(diǎn)：?具良好的抗油、抗水、抗溶劑及抗高壓油的特性。?具良好的壓縮歪，抗磨及伸長(zhǎng)力。缺點(diǎn)：?不適合用于極性溶劑之中， 例如酮類、臭氧、硝基烴，MEK 和氯仿。？用于制作燃油箱、潤(rùn)滑油箱以及在石油系液壓油、汽油、水、硅潤(rùn)滑脂、硅油、二 酯系潤(rùn)滑油、甘醇系液壓油等流體介質(zhì)中使用的橡膠零件，特別是密封零件?？?說 是目前用途最廣、成本最低的橡膠密圭寸件。6, 氯丁膠 CR(Neoprene、Polychloroprene)由氯丁烯單體聚合而成。硫化后的

19、橡膠彈性耐磨性好，不怕陽光的直接照射，有特別好的耐大氣老化性能，不怕激烈的扭 曲，不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷劑，耐稀 酸、耐硅酯系潤(rùn)滑油，但不耐磷酸酯 系液壓油。在低溫時(shí)易結(jié)晶、 硬化， 貯存穩(wěn)定性差， 在苯胺點(diǎn)低的礦物油中膨脹 量大。 一般使用溫度范圍為 -50150C優(yōu)點(diǎn)：? 彈性良好及具良好的壓縮變形。? 配方內(nèi)不含硫磺因此非常容易來制作? 具抗動(dòng)物及植物油的特性? 不會(huì)因中性化學(xué)物，酯肪、油脂、多種油品，溶劑而影響物性? 具防燃特性缺點(diǎn)：? 不建議使用強(qiáng)酸、 硝基烴、酯類、氯仿及酮類的化學(xué)物之中。 ? 耐 R12 制 冷劑的密封件。 ? 家電用品上的橡膠零件或密封件。? 適合用來制作各

20、種直接接觸大氣、陽光、臭氧的零件。? 適用于各種耐燃、耐化學(xué)腐蝕的橡膠制品。7, 氯磺化聚乙烯膠 CSM(Hypalon 、 Polyethylene) 氯磺化聚乙烯為杜邦公司專利的合成橡膠。耐 熱性、耐候性、耐臭氧性均佳； 耐酸性也佳， 常用于耐氧化性藥品 ( 硝酸、硫酸 ) 之處，一般使用溫度范圍為 -45120 C。優(yōu)點(diǎn)：? 對(duì)臭氧、氧化及火焰都有不錯(cuò)的抵抗性? 物性和氯丁膠相似且擁有較佳的抗酸性? 極佳的抗磨蝕性? 擁有和丁睛膠相同的低磨擦表面? 對(duì)于油劑及溶劑的抵抗性介于丁睛膠及氯丁膠之間? 建議使用水中來防滲漏缺點(diǎn)：? 不建議暴露于濃縮的氧化酸、硝基烴、酯類、酮類及芬香氫。8, 硅

21、橡膠 SI(Silicone Rubber) 硅膠主鏈由硅 (-si-o-si) 結(jié)合而成。具有極佳的耐熱、 耐寒、耐臭氧、耐大氣老化。有很好的電絕緣性能?？估?qiáng)度較一般橡膠差且 不具耐油性。 優(yōu)點(diǎn)：? 經(jīng)調(diào)制配方后抗張強(qiáng)度可達(dá) 1500PSI 及抗撕裂性可達(dá) 88LBS? 彈性良好及具有良好的壓縮歪? 對(duì)中性溶劑具有良好的抵抗性? 具極佳的抗熱性? 具極佳的抗寒性? 對(duì)于臭氧及氧化物的侵蝕具極佳的抵抗性? 極佳的電絕緣性能? 隔熱、散熱性佳缺點(diǎn)：? 不建議使用于大部份濃縮的溶劑、油品、濃縮酸及經(jīng)稀釋后的氫氧化鈉之 中。 ? 家用電器行業(yè)所使用的密封件或橡膠零件，如電熱壺、電燙斗、微波爐內(nèi)

22、的橡膠零件。? 電子行業(yè)的密封件或橡膠零件，如手機(jī)按鍵、 DVD 內(nèi)的減震墊、電纜線接 頭內(nèi)的密封件等。? 與人體有接觸的各式用品上的密封件，如水壺、飲水機(jī)等。9, 硅氟橡膠 FLS(Fluorinated Silicone Rubber) 硅氟橡膠為硅橡膠經(jīng)氟化處理，其一般性 能兼具有氟橡膠及硅橡膠的優(yōu)點(diǎn)；其耐油、耐溶劑、耐燃料油及耐高低溫性均佳， 一般使用溫度為-50200Co優(yōu)點(diǎn)：? 適用于特別用途，如要求能抗含氧的化學(xué)物、含芳香氫的溶劑及含氯的溶劑的侵蝕。缺點(diǎn)：?不建議暴露于煞車油，酮類及胼的溶液中？太空機(jī)件上。10, 氟橡膠 FPM(Fluoro Carbon Rubber) 分子內(nèi)

23、含氟之橡膠，依氟含量 ( 即單體構(gòu)造 ) 而 有各種類型。目前廣用的六氟化系氟橡膠最早由杜邦公司以” Viton ”商品名上市。耐高溫性優(yōu)于硅橡膠，有極佳的耐化學(xué)性、耐大部分油及溶劑(酮、酯類除外 ) 、耐候性及耐臭氧性；耐寒性則較不良，一般使用溫度范圍為 -20250Co特殊配方可耐低溫至 -40Co優(yōu)點(diǎn)：？可抗熱至 250C？對(duì)于大部份油品及溶劑都具有抵抗的能力，尤其是所有的酸類、脂族烴、 芳香烴及動(dòng)植物油缺點(diǎn)：?不建議使用于酮類，低分子量的酯類及含硝的混合物。？汽車、機(jī)車、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及燃料系統(tǒng)。？化工廠的密封件11, 全氟橡膠 FFPM(Perfluoroelastomer)優(yōu)點(diǎn)：? 最

24、佳耐熱特性? 優(yōu)異的抗化學(xué)特性? 低 Outgassing 特性? 優(yōu)異之抗 Plasma 特性缺點(diǎn)：? 耐低溫特性較差? 原料價(jià)格較高? 生產(chǎn)難度較高 ? 全氟系列產(chǎn)品廣泛地運(yùn)用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)及信息相關(guān)產(chǎn)業(yè) 所運(yùn)用,運(yùn)用范圍包含薄膜制程中之PVC, CVD 及蝕刻制程及各種高真空密封制程。12, 丙烯酸酯橡膠 ACM(Polyacrylate Rubber) 由 Alkyl Ester Acrylate 為主成份聚合而成之彈 性體，耐石化油、耐高溫、耐候性均佳，在機(jī)械強(qiáng)度、壓縮變形率及耐水性方面 則較弱，比一般耐油膠稍差。一般使用溫度范圍為-25170Co優(yōu)點(diǎn)：? 適用于汽車傳動(dòng)油之中? 具良

25、好的抗氧化及抗候性? 具抗彎曲變型的功能? 對(duì)油品有極佳的抵抗性1 、 永久變形? 適用于汽車傳動(dòng)系統(tǒng)及動(dòng)力方向盤之中缺點(diǎn)：? 不適用于熱水之中? 不適用于煞車油之中? 不具耐低溫的功能? 不適用于磷酸酯之中 ? 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)密封件。13, 聚氨酯橡膠 PU(Urethane Rubber) 聚氨酯橡膠機(jī)械物性相當(dāng)好，高硬度、高彈性、耐磨耗 性均是其它橡膠類所難相比；耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相當(dāng)好。一般使用 溫度范圍為-4590Co優(yōu)點(diǎn)：? 耐磨、耐高壓缺點(diǎn)：?不耐高溫？工業(yè)上耐高壓、耐磨密封件，如液壓缸密封件。? 高壓高荷電系統(tǒng)O 型圈的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)：內(nèi)徑二di 線徑=d2 單

26、位(mm Gb3452.1 - 82型密封圈的主要失效原因及其防治措施O型圈設(shè)計(jì)、使用不當(dāng)會(huì)加速它的損壞，喪失密封性能。實(shí)驗(yàn)表明，如密封裝置各部分設(shè)計(jì)合理，單純地提高 壓力，并不會(huì)造成 O 型圈的破壞。在高壓、高溫的工作條件下， O 型圈破壞的主要原因是 O 型圈材料的永久變 形和 O 型圈被擠入密封間隙而引起的間隙咬傷一級(jí) O 型圈在運(yùn)動(dòng)時(shí)岀現(xiàn)扭曲現(xiàn)象。由于 O 型圈密封圈用的合成橡膠材料是屬于粘彈性材料，所以初期設(shè)定的壓緊量和回彈堵塞能力經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的使 用，會(huì)產(chǎn)生永久變形而逐漸喪失，最終發(fā)生泄漏。永久變形和彈力消失是 O 型圈失去密封性能的主要原因，以 下是造成永久變形的主要原因。1）壓縮率

27、和拉伸量與永久變形的關(guān)系制作 O 型圈所用的各種配方的橡膠，在壓縮狀態(tài)下都會(huì)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力松弛現(xiàn)象，此時(shí)，壓縮應(yīng)力隨著時(shí)間的增 長(zhǎng)而減小。使用時(shí)間越長(zhǎng)、壓縮率和拉伸量越大，則由橡膠應(yīng)力松弛而產(chǎn)生的應(yīng)力下降就越大，以致 O 型圈彈 性不足，失去密封能力。因此，在允許的使用條件下，設(shè)法降低壓縮率是可取的。增加 O 型圈的截面尺寸是降 低壓縮率最簡(jiǎn)單的方法，不過這會(huì)帶來結(jié)構(gòu)尺寸的增加。應(yīng)該注意，人們?cè)谟?jì)算壓縮率時(shí)，往往忽略了 O 型圈在裝配時(shí)受拉伸而引起的截面高度的減小。 O 型圈截面面 積的變化是與其周長(zhǎng)的變化成反比的。同時(shí)，由于拉力的作用， O 型圈的截面形狀也會(huì)發(fā)生變化，就表現(xiàn)為其 高度的減小。

28、此外，在表面張力作用下， O 型圈的外表面變得更平了，即截面高度略有減小。這也是 O 型密封 圈壓縮應(yīng)力松弛的一種表現(xiàn)。O 型圈截面變形的程度，還取決于 O 型圈材質(zhì)的硬度。在拉伸量相同的情況下，硬度大的 O 型圈，其截面高度 也減小較多，從這一點(diǎn)看，應(yīng)該按照使用條件盡量選用低硬度的材質(zhì)。在液體壓力和張力的作用下，橡膠材料 的 O 型密封圈也會(huì)逐漸發(fā)生塑性變形，其截面高度會(huì)相應(yīng)減小，以致最后失去密封能力。2）溫度與 O 型圈馳張過程的關(guān)系使用溫度是影響 O 型圈永久變形的另一個(gè)重要因素。高溫會(huì)加速橡膠材料的老化。工作溫度越高， O 型圈的壓 縮永久變形就越大。當(dāng)永久變形大于 40%時(shí)，O 型圈

29、就失去了密封能力而發(fā)生泄漏。因壓縮變形而在O 型圈的橡膠材料中形成的初始應(yīng)力值，將隨著 O 型圈的馳張過程和溫度下降的作用而逐漸降低以致消失。溫度在零下 工作的 O型圈，其初始?jí)嚎s可能由于溫度的急劇降低而減小或完全消失。在-50-60C的情況下，不耐低溫的橡膠材料會(huì)完全喪失初始應(yīng)力；即使耐低溫的橡膠材料，此時(shí)的初始應(yīng)力也不會(huì)大于20C時(shí)初始應(yīng)力的 25%。這是因?yàn)?O 型圈的初始?jí)嚎s量取決于線脹系數(shù)。所以，選取初始?jí)嚎s量時(shí)，就必須保證在由于馳張過程和溫度下 降而造成應(yīng)力下降后仍有足夠的密封能力。溫度在零下工作的 O 型圈 ,應(yīng)特別注意橡膠材料的恢復(fù)指數(shù)和變形指數(shù)。綜上所述，在設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量保證

30、O 型圈具有適宜的工作溫度，或選用耐高、低溫的 O 型圈材料，以延長(zhǎng)使用壽 命。3）介質(zhì)工作壓力與永久變形工作介質(zhì)的壓力是引起 O 型圈永久變形的主要因素?，F(xiàn)代液壓設(shè)備的工作壓力正日益提高。長(zhǎng)時(shí)間的高壓作用 會(huì)使 O 型圈發(fā)生永久變形。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工作壓力選用適當(dāng)?shù)哪蛪合鹉z材料。工作壓力越高，所用材料 的硬度和耐高壓性能也應(yīng)越高。為了改善 O 型圈材料的耐壓性能，增加材料的彈性（特別是增加材料在低溫下的彈性）、降低材料的壓縮永久 變形，一般需要改進(jìn)材料的配方，加入增塑劑。但是，具有增塑劑的 O 密封形圈，長(zhǎng)時(shí)間在工作介質(zhì)中浸泡， 增塑劑會(huì)逐漸被工作介質(zhì)吸收， 導(dǎo)致 O 型密封圈體積收縮，

31、 甚至可能使 O 型密封圈產(chǎn)生負(fù)壓縮 （即在 O 型密封 圈和被密封件的表面之間出現(xiàn)間隙）。因此，在計(jì)算 O 型密封圈壓縮量和進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到這些 收縮量。應(yīng)使壓制出的 O 型密封圈在工作介質(zhì)中浸泡 510 晝夜后仍能保持必要的尺寸。O 型圈材料的壓縮永久變形率與溫度有關(guān)。當(dāng)變形率在 40% 或更大時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)泄漏，所以幾種膠料的耐熱性 界限為：丁腈橡膠 70C,三元乙丙橡膠 100C,氟橡膠 140C。因此各國(guó)對(duì) 0 型圈的永久變形作了規(guī)定。中國(guó) 標(biāo)準(zhǔn)橡膠材料的 O 型圈在不同溫度下的尺寸變化見表。 同一材料的 O 型圈， 在同一溫度下， 截面直徑大的 O 型 圈壓縮永久變形率較

32、低。在油中的情況就不同了。由于此時(shí) 0 型圈不與氧氣接觸,所以上述不良反應(yīng)大為減少。加之又通常會(huì)引起膠料 有一定的膨脹,所以因溫度引起的壓縮永久變形率將被抵消。因此,在油中的耐熱性大為提高。以丁腈橡膠為例，它的工作溫度可達(dá) 120C或更高。2、 間隙咬傷被密封的零件存在著幾何精度（包括圓度、橢圓度、圓柱度、同軸度等）不良、零件之間不同心以及高壓下內(nèi) 徑脹大等現(xiàn)象，都會(huì)引起密封間隙的擴(kuò)大和間隙擠出現(xiàn)象的加劇。 0 型圈的硬度對(duì)間隙擠出現(xiàn)象也有明顯的影 響。液體或氣體的壓力越高， 0 型圈材料硬度越小，則 0 型圈的間隙擠出現(xiàn)象越嚴(yán)重。防止間隙咬傷的措施是， 對(duì) 0 型密封圈的硬度和密封間隙加以嚴(yán)

33、格的控制。 選用硬度合適的密封材料控制間隙。 常用的 0 型圈的硬度范圍是 HS6090 。低硬度者用于低壓，高硬度者用于高壓。配用適當(dāng)?shù)拿芊馊ΡＷo(hù)擋圈，是防止 0 型圈被擠入間隙的有效方法。3 、 扭曲現(xiàn)象扭曲是指 0 型圈沿周向發(fā)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，扭曲現(xiàn)象一般發(fā)生在動(dòng)密封狀態(tài)。0 型圈如果裝配的妥善，并且使用條件適當(dāng)，一般不大容易在往復(fù)在往復(fù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下產(chǎn)生滾動(dòng)或扭曲，因?yàn)?型圈與溝槽的接觸面積大于在滑動(dòng)表面上的摩擦接觸面積，而且 0 型圈本身的抗拒能力原來就能阻止扭曲。摩 擦力的分布也趨向保持 0 型圈在其溝槽中靜止不動(dòng)，因?yàn)殪o摩擦大于滑動(dòng)摩擦，而且溝槽表面的粗糙度一般不 如滑動(dòng)表面的粗糙度。

34、引起扭曲損傷的原因很多，其中最主要的是由于活塞、活塞桿和缸筒的間隙不均勻、偏心過大、0 型圈斷面直徑不均勻等造成，由于造成 0 型圈在一周多受的摩擦力不均勻， 0 型圈的某些部分摩擦過大，發(fā)生扭曲。通常， 斷面尺寸較小的 0 型圈，容易產(chǎn)生摩擦不均勻。 造成扭曲（運(yùn)動(dòng)用 0 型圈比固定用 0 型圈的斷面直徑大就是這 個(gè)道理。）另外，由于密封溝槽存在著同軸度偏差，密封高度不相等以及 0 型圈截面直徑不均勻等現(xiàn)象，可能使得 0 型圈 的一部分壓縮過大，另一部分過小或不受壓縮。當(dāng)溝槽存在偏心即同軸偏差大于0 型圈的壓縮量時(shí)，密封會(huì)完全失效。密封溝槽同軸度偏差大的另一個(gè)害處是使 0 型密封圈沿圓周壓縮

35、不均。 此外還有由于 0 型圈截面直徑、 材質(zhì)硬度、潤(rùn)滑油膜厚度等的不均以及密封軸表面粗糙度等因素的影響， 導(dǎo)致 0 型圈的一部分沿工作表面滑動(dòng)， 另一部分則發(fā)生滾動(dòng)，從而造成 0 型圈的扭曲。運(yùn)動(dòng)用 0 型圈很容易因扭曲而損壞，這是密封裝置發(fā)生損壞和泄漏的重要原因。因此提高密封溝槽的加工精密度以及減小偏心是保證 O 型圈具有可靠的密封性和壽命的重要 因素。安裝密封圈不應(yīng)是它處于扭曲狀態(tài)。假如在安裝時(shí)就被扭曲，則扭曲損傷就會(huì)很快發(fā)生。在工作中，扭曲現(xiàn)象 會(huì)將 O 型圈切斷，產(chǎn)生大量漏油，而且切斷的 O 型圈會(huì)混到液壓系統(tǒng)的其他部位，造成重大事故。為了防止 O 型圈的扭曲損傷，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下

36、幾點(diǎn)1）O 型圈安裝溝槽的同心度大小，應(yīng)從加工方便和不產(chǎn)生扭曲現(xiàn)象兩個(gè)方面來考慮。2）O 型圈斷面尺寸應(yīng)均勻，并且在每次安裝時(shí)都應(yīng)在密封部位充分涂抹潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂。有時(shí)也可以采用浸透 潤(rùn)滑油的氈圈式加油裝置。3 ）加大 O 型圈的截面直徑，動(dòng)密封用 O 型密封圈的截面直徑一般應(yīng)大于靜密封用 O 型圈；此外， O 型圈應(yīng)避 免用作大直徑活塞的密封。4）在低壓下也產(chǎn)生扭曲損傷時(shí)，可使用密封圈保護(hù)擋圈。5）降低缸筒和活塞桿的表面粗糙度。6 ）采用低摩擦系數(shù)的材料制作 O 型密封圈。7 ）可用不易產(chǎn)生扭曲現(xiàn)象的密封圈代替 O 型圈。4、 磨粒磨損現(xiàn)象當(dāng)密封的間隙具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作環(huán)境中的灰塵和沙粒等被粘附在活塞桿表面，并隨著活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與 油膜一起被帶入缸內(nèi)，成為侵入 O 型密封圈表面的磨粒，加速 O 型圈的磨損，以致其失去