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一、全氟O型圈的溝槽設計
1、O型圈的壓縮變形量
全氟O型圈的使用經驗表明,安裝后推薦壓縮量為12%-18%,有利于延長密封壽命。過大的壓縮變形可能導致O型圈破裂、擠出、特別是當O型圈在高溫環境中工作時,此時的熱膨脹是主要考慮因素。
當O型圈的工作溫度低于0℃的時候,應該使用特別的壓縮量,此時安裝后推薦壓縮量為15%-21%。當O型圈處于循環溫度環境,(從低溫到高溫》149℃)中時,高壓縮量存在著潛在的風險,必須在兩者之間有一個平衡。
2、O型圈的拉伸
為了獲得適當的密封性能即延長密封壽命,安裝時拉伸1%-3%是比較適當的,可到5%。拉伸量過小可能會導致O型圈安裝不穩,過大則可能會導致O型圈斷裂或承受較高的內部應力(Gow-Joule效應)而導致過早失效。
3、熱膨脹
在25-250℃的溫度范圍內,全氟橡膠線膨脹系數是3.2*10-4℃-1。轉化成體積熱膨脹后全氟橡膠大體上比氟橡膠大75%。當在高溫環境中應用時,就必須考慮這個膨脹因素,否則將導致密封件過早的失效。
當設計一個密封系統時,標準的溝槽設計時設計的起點。在多數情況下,溝槽空間或許對全氟O型圈來說是充分的,然而當遇到高溫工況時,溝槽體積就可能會滿足不了O型圈的膨脹,此時O型圈會從溝槽間隙擠出,或沿著圓周方向將密封件劈開(多數情況下是延分模面裂開)。在遇到這兩種情況時,就要考慮增加溝槽體積來適應O型圈熱膨脹效應。
二、全氟O型圈的安裝
1、潤滑
彈性體密封安裝過程中,通過使用潤滑油脂可以減小磨損和卡咬。一般來說,薄薄的潤滑膜對于安裝O型圈來說是必須的,因為全氟密封件用于惡劣工況中,潤滑油能夠提高密封件的耐高溫碳化破裂能力。在多數情況下,使用被密封的介質當做潤滑油、氟化油,例如:粉末狀石墨也可以用作潤滑油。即使使用了潤滑油,密封件的安裝過程也要注意減少對O型圈的損傷。
2、拉伸
大多數全氟橡膠的扯斷伸長率在120%-170%。當安裝O型圈的時候,必須注意伸長率這個數據,防止超出扯斷伸長率而導致O型圈斷裂。一般來說,安裝O型圈的拉伸程度應控制扯斷伸長率的50%以內,如果遇到很難安裝的狀況時,應先將O型圈置于熱水中軟化,正確的安裝方法可以避免密封件的損傷。
三、全氟O型圈溝槽設計
密封溝槽設計包括形狀、尺寸、精度、表面粗糙度等。對動密封,還要確定相對運動間隙。溝槽設計原則是加工容易,尺寸合理,精度容易保證,O型圈拆裝較為方便。往復運動的活塞與缸壁之間必須有間隙,其大小與介質工作壓力和O型圈材料硬度有關。間隙太小,制造、加工困難‘間隙太大,O型圈會被擠入間隙而損壞。一般內壓越大,間隙越小;O型圈材料硬度越大,間隙可放大。密封溝槽的表面粗糙度,直接影響著O型圈的密封性能個溝槽的工藝性。靜密封用O型圈工作過程中不運動,所以溝槽的粗糙度用Ra=6.3-3.2μm,對于往復運動的O型圈,因常在槽內滾動,槽壁與槽底的粗糙度應低一些,要求Ra在1.60μm以下。旋轉運動用O型圈一般在溝槽內是靜止的,要求槽的粗糙度Ra為0.40μm或者拋光。
四、進口O型圈膠料配方設計
配方設計在橡膠制品加工過程中占據著重要的位置,合理的配方設計能保證橡膠密封件性能優良、膠料加工工藝性能良好和生產成本低廉。要妥善解決進口O型圈的生產質量和使用壽命的問題,腳料配方設計是關鍵。
配方設計的目的是為了尋求各種配方組成的最佳配比組合,從而獲得良好的綜合性能。配方設計應根據產品使用要求,按照經濟實用的原則,合理選擇各種原材料及其用量,最終達到如下目的:
1、 滿足O型密封圈使用性能要求。任何一種生膠不可能做到完美無缺,通過配方設計、配方試驗力求使密封圈具有最佳的綜合性能。
2、 O型圈膠料加工工藝性能良好。在滿足產品使用性能的基礎上考慮膠料的加工性能。良好的加工性能便于膠料、密封圈的制造,以滿足大批量生產的需要
3、 在保證O型圈質量的前提下選擇價格便宜、來源豐富、無毒或低毒、性能穩定的原材料,以達到降低成本、提高經濟效益、不污染環境和安全生產的目的。
研究表明,橡膠配方組分與硫化膠及混煉膠之間存在著相關性,組成配方的配方劑品種、類型、和用量對硫化膠及混煉膠的性能具有決定性影響,而硫化膠各項性能之間也存在著相關性,最終成品O型圈的性能取決于硫化膠的性能,這些相關原理構成橡膠配方設計的基本框架。