耐腐蝕O型圈

O型圈在使用過程中會受到很多因素的影響，在這方面，普瑞斯公司對影響O型圈密封性的因素進行了分析，整理出來與大家共同分享。

O型圈在機械密封中最主要的指標是密封性。影響的因素很多，其中有密封結構、材料、制造、安裝、介質性質及使用等。哪個環節出了問題，密封性都要受到影響。可把這些因素分為密封件本身和使用條件兩大類。密封結構、材料和制造屬于“密封件本身”，這些因素在制造廠完成，密封件的質量取決于制造廠。而安裝、介質和使用等屬于“使用條件”的范圍，如何正確使用取決于用戶自己。

一、O型圈的摩擦狀態

普通的機械密封是一種接觸式密封，在力的作用下，動靜環構成一對摩擦副。根據密封結構、介質性質和工作條件（壓力、速度、溫度等）的不同，密封端面的摩擦狀態可分為流體摩擦、混合摩擦、邊界摩擦以及干或半干摩擦。摩擦狀態對密封性和使用壽命有重要影響，應當搞清楚。

1、干摩擦

通常機械密封摩擦副端面由于流體作用增大，間隙減小，會使摩擦副因密封面微凸體開始接觸而溫度升高或其他原因而開始發生干摩擦。此外，大多數密封在開、停車時短暫地發生半干摩擦或干摩擦。由于密封面干摩擦會使摩擦系數增大和磨損加劇，導致密封環燒損或熱應力開裂（熱裂），從而發生大量泄漏的故障。

2、干或半干摩擦狀態有什么特點

在密封縫隙中不存在液體膜，摩擦副表面上吸附有氣體（或介質的燃氣）或氧化層。摩擦主要取決于兩表面的固體作用，磨損嚴重，并且與摩擦副材料以及載荷的關系很大。隨著磨損的加劇泄漏量增大，所以是機械密封竭力避免的摩擦狀態。但是實際工作中，由于影響因素很多，干或半干摩擦時有發生。

縱觀上述幾種摩擦狀態，是不以人的意志為轉移的客觀存在。她們不是孤立的，而是在某種條件下可以互相轉化的。實際工作中以混合摩擦狀態居多數，對于壓力較高和速度較低的機械密封（如攪拌斧中），當制造精度和安裝水平較高時，則多數呈現邊界摩擦。運轉中如果工作條件發生變化，例如工藝流程泵中由于某種原因（壓力下降，溫度升高或組分變輕），在密封腔中出現（或接近）汽化狀態，或正常運轉的泵發生抽空，這時密封端面將處于干或半干摩擦狀態。

3、混合摩擦

增加密封的閉合力，密封端面之間的縫隙比流體摩擦狀態減小，使兩表面的高點接觸，其間仍存在局部中斷的液膜，液膜厚度和縫隙高度處于同一個數量級。載荷由液體壓力和固體表面的“高點”共同承擔。因此，存在著磨損，但很輕微。表面摩擦和磨損性能同時取決于介質性質和摩擦副材料，泄漏量不多。普通機械密封大多處于混合摩擦狀態。

邊界摩擦對泄漏量的影響因素

隨著端面比壓的增大，液膜厚度進一步減小，摩擦副表面的高峰接觸及相互作用的數目增多，液膜厚度只有幾個分子厚，并且不連續，液膜壓力趨近于零，載荷幾乎都由表面的高峰承擔。液膜介質的粘度對摩擦性質沒有多大影響。摩擦性能主要取決于膜的潤滑性能和摩擦副材料。存在磨損，磨損量不大，泄漏量很小，是機械密封理想的摩擦狀態。

二、摩擦力對O型圈的應用

摩擦力的大小在很大程度上取決于被密封件的表面硬度與表面粗糙度。在動密封裝置中，摩擦與磨損是O型圈損壞的重要影響因素。磨損程度主要取決于摩擦力的大小。當液體壓力微小時，O型圈摩擦力的大小取決于它的預壓縮量。當工作液體承受壓力時，摩擦力隨之工作壓力的增加而增大。在工作壓力小于20MPa的情況下，近似地呈線形關系。壓力大于20MPa時，隨著壓力的增加，O型圈與金屬表面接觸面積的增加也逐漸緩慢，摩擦力的增加也相應緩慢。在正常情況下，O型圈的使用壽命隨著液體壓力的升高將會近似的呈平方關系而減小。

摩擦力的增加，使得旋轉或往復運動的軸與O形密封圈之間產生大量的摩擦熱。由于多數O型圈都是用橡膠制成的，導熱性極差。因此，摩擦熱就會引起橡膠的老化，導致O型圈實效，破壞其密封性能。摩擦還會引起O型圈表面損傷，使壓縮量減小。嚴重的摩擦會很快引起O型圈的表面損壞，失去密封性。作氣動往復運動用密封時，摩擦熱還會引起粘著，造成摩擦力進一步增加。運動用密封在低速運動時，摩擦阻力還是引起爬行的一個因素，影響元件和系統的工作性能。所以對運動密封來說，摩擦性是重要性能之一。摩擦系數是摩擦特性的一個評價指標，合成橡膠摩擦系數較大，由于密封在運動狀態時，通常處于工作油液或潤滑劑參與的混合潤滑狀態，摩擦系數一般在0.1以下。

三、O型圈的壓縮率和拉伸量對永久變形的關系

制作O型圈所用的各種配方的橡膠，在壓縮狀態下都會產生壓縮應力松弛現象，此時，壓縮應力隨著時間的增長而減小。使用時間越長、壓縮率和拉伸量越大，則由橡膠應力松弛而產生的應力下降就越大，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單的方法，不過這會帶來結構尺寸的增加。

應該注意，人們在計算壓縮率時，往往忽略了O型圈在裝配時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的變化成反比的。同時，由于拉力的作用，O型圈的截面形狀也會發生變化，就表現為其高度的減小。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形密封圈壓縮應力松弛的一種表現。

 O型圈截面變形的程度，還取決于O型圈材質的硬度。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，從這一點看，應該按照使用條件盡量選用低硬度的材質。在液體壓力和張力的作用下，橡膠材料的O形密封圈也會逐漸發生塑性變形，其截面高度會相應減小，以致最后失去密封能力。

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