O型圈基础知识.docx

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一、O型圈概述1、O型圈定义O型圈(O-rings)是一种截面为圆形的橡胶密封圈，因其截面为O型，故称其为O型密封圈，也叫O型圈。开始出现在19世纪中叶，当时用它作蒸汽机汽缸的密封元件。2、O型圈适用范围O型密封圈适用于装在各种机械设备上，在规定的温度、压力、以及不同的液体和气体介质中，于静止或运动状态下起密封作用。在机床、船舶、汽车、航空航天设备、冶金机械、化工机械、工程机械、建筑机械、矿山机械、石油机械、塑料机械、农业机械、以及各类仪器仪表上，大量应用着各种类型的密封元件。O型密封圈主要用于静密封和往复运动密封。用于旋转运动密封时，仅限于低速回转密封装置。O型密封圈一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用。O型密封圈在耐油、酸碱、磨、化学侵蚀等环境依然起到良好密封、减震作用。因此，O型密封圈是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封件。3、O型圈的优势O型密封圈与其他型式密封圈比较，具有以下优点：（1）适合多种密封形式：静态密封、动态密封。（2）适合各种用途材料，尺寸和沟槽都已标准化，互换性强。 （3）适合多种运动方式：旋转运动、轴向往复运动或组合运动(例如旋转往复组合运动)。（4）适合多种不同的密封介质：油、水、气、化学介质或其它混合介质。（5）通过选用合适的橡胶材料和适当的配方设计，实现对油、水、空气、煤气及各种化学介质有效的密封作用。温度使用范围广(-60℃～+220℃)，固定使用时压力可达1500Kg/cm2(与补强环并用)。（6）设计简单，结构小巧，装拆方便4、O形圈断面结构极其简单，且有自密封作用，密封性能可靠。由于O形圈本身及安装部位结构都极其简单，且已形成标准化，因此安装更换都非常容易。（1）材料品种多可以根据不同的流体进行选择：有丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)、乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(BU)、聚四氟乙烯(PTFE)、天然橡胶(NR)等（2）成本低廉（3）动摩擦阻力比较小二、O型圈的表示方法1、GB/T342.1的表示方法内径d1×线径d2。执行国标GB3452.1 比如：O形圈20*2.4，Ⅱ-2GB1235-XX中，20代表大圈内径为20毫米，2.4代表胶圈的截面直径是2.4毫米，Ⅱ-2代表使用的橡胶种类，GB1235代表的是标准号，XX代表的是标准公布年代。2、GB/T3452.1-2005的表示方法。比如：O形圈7.5×1.8-G-N，7.5——内径1.8——断面直径G——系列N——等级3、材料采用HG/T2579-2008的方法。4、JB/T7757.2-2006机械密封用O形圈的表示方法。比如：O形圈7.5×1.8-G-N，7.5——内径1.8——断面直径G——系列N——等级材料：P——丁腈橡胶，E——三元乙丙橡胶等。三、O型圈材质分类对照及优缺点：1、天然橡胶NR(NaturalRubber)由橡胶树采集胶乳制成，是异戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。在空气中易 老化，遇热变黏，在矿物油或汽油中易膨胀和溶解，耐碱但不耐强酸。是制作胶带、胶管、胶鞋的原料，并适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢氧根的液体中使用的制品。2、丁苯胶SBR(StyreneButadieneCopolyme)丁二烯与苯乙烯之共聚合物，与天然胶比较，质量均匀，异物少，但机械强度则较弱，可与天然胶掺合使用。（1）优点：　•低成本的非抗油性材质。　•良好的抗水性，硬度70以下具良好弹力。　•高硬度时具较差的压缩歪。　•可使用大部份中性的化学物质及干性、滋性的有机酮。（2）缺点：•不建议使用强酸、臭氧、油类、油酯和脂肪及大部份的碳氢化合物之中。•广用于轮胎业、鞋业、布业及输送带行业等。3、丁基橡胶IIR(ButylRubber)为异丁烯与少量isoprenes聚合而成，保有少量不饱合基供加硫用，因甲基的立体障碍分子的运动比其它聚合物少，故气体透过性较少，对热、日光、臭氧之抵抗性大，电器绝缘性佳;对极性溶剂如醇、酮、酯等抵抗大，一般使用温度范围为-54~110℃。（1）优点： 　•对大部份一般气体具不渗透性。　•对阳光及臭氧具良好的抵抗性。　•可暴露于动物或植物油或是可氧化的化学物中。（2）缺点：　•不建议与石油溶剂，胶煤油和芳氢同时使用。  •用于制作耐化学药品、真空设备的橡胶零件。4、氢化丁睛胶HNBR(HydrogenateNitrile)氢化丁睛胶为丁睛胶中经由氢化后去除部份双链，经氢化后其耐温性、耐候性比一般丁睛橡胶提高很多，耐油性与一般丁睛胶相近。一般使用温度范围为-25~150℃。（1）优点：　•较丁睛胶拥有较佳的抗磨性。　•具极佳的抗蚀、抗张、抗撕和压缩歪的特性。　•在臭氧、阳光及其它的大气状况下具良好的抵抗性。　•一般来说适用于洗衣或洗碗的清洗剂中。（2）缺点：　•不建议使用于醇类，酯类或是芳香族的溶液之中。  •空调制冷业，广泛用于环保冷媒R134a系统中的密封件。　•汽车发动机系统密封件。5、乙丙胶EPDM(EthylenepropyleneRubber)由乙烯及丙烯共聚合而成主链不合双链，因此耐热性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常优秀，但 无法硫磺加硫。为解决此问题，在EP主链上导入少量有双链之第三成份而可硫磺加硫即成EPDM，一般使用温度范围为-50~150℃。对极性溶剂如醇、酮、乙二醇及磷酸脂类液压油抵抗性极佳。（1）优点：　•具良好抗候性及抗臭氧性。　•具极佳的抗水性及抗化学物。　•可使用醇类及酮类。　•耐高温蒸气，对气体具良好的不渗透性。（2）缺点：　•不建议用于食品用途或是暴露于芳香氢之中。 •高温水蒸汽环境之密封件。　•卫浴设备密封件或零件。　•制动(刹车)系统中的橡胶零件。　•散热器(汽车水箱)中的密封件。6、丁睛胶NBR(NitrileRubber)由丙烯睛与丁二烯共聚合而成，丙烯睛含量由18%~50%，丙烯睛含量愈高，对石化油品碳氢燃料油之抵抗性愈好，但低温性能则变差，一般使用温度范围为-25~100℃。丁睛胶为目前油封及O型圈最常用之橡胶之一。（1）优点：　•具良好的抗油、抗水、抗溶剂及抗高压油的特性。　•具良好的压缩歪，抗磨及伸长力。 （2）缺点：　•不适合用于极性溶剂之中，例如酮类、臭氧、硝基烃，MEK和氯仿。 •用于制作燃油箱、润滑油箱以及在石油系液压油、汽油、水、硅润滑脂、硅油、二酯系润滑油、甘醇系液压油等流体介质中使用的橡胶零件，特别是密封零件。可说是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件。7、氯丁胶CR(Neoprene、Polychloroprene)由氯丁烯单体聚合而成。硫化后的橡胶弹性耐磨性好，不怕阳光的直接照射，有特别好的耐大气老化性能，不怕激烈的扭曲，不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷剂，耐稀酸、耐硅酯系润滑油，但不耐磷酸酯系液压油。在低温时易结晶、硬化，贮存稳定性差，在苯胺点低的矿物油中膨胀量大。一般使用温度范围为-50~150℃（1）优点：　•弹性良好及具良好的压缩变形。　•配方内不含硫磺因此非常容易来制作。　•具抗动物及植物油的特性。　•不会因中性化学物，酯肪、油脂、多种油品，溶剂而影响物性。　•具防燃特性。（2）缺点：　•不建议使用强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中。  •耐R12制冷剂的密封件。 •家电用品上的橡胶零件或密封件。 •适合用来制作各种直接接触大气、阳光、臭氧的零件。 •适用于各种耐燃、耐化学腐蚀的橡胶制品。8、氯磺化聚乙烯胶CSM(Hypalon、Polyethylene)氯磺化聚乙烯为杜邦公司专利的合成橡胶。耐热性、耐候性、耐臭氧性均佳;耐酸性也佳，常用于耐氧化性药品(硝酸、硫酸)之处，一般使用温度范围为-45~120℃。（1）优点：　•对臭氧、氧化及火焰都有不错的抵抗性。　•物性和氯丁胶相似且拥有较佳的抗酸性。　•极佳的抗磨蚀性。　•拥有和丁睛胶相同的低磨擦表面。　•对于油剂及溶剂的抵抗性介于丁睛胶及氯丁胶之间。　•建议使用水中来防渗漏。（2）缺点：　•不建议暴露于浓缩的氧化酸、硝基烃、酯类、酮类及芬香氢。9、硅橡胶SI(SiliconeRubber)硅胶主链由硅(-si-o-si)结合而成。具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化。有很好的电绝缘性能。抗拉力强度较一般橡胶差且不具耐油性。（1）优点：  •经调制配方后抗张强度可达1500PSI及抗撕裂性可达88LBS　•弹性良好及具有良好的压缩歪　•对中性溶剂具有良好的抵抗性　•具极佳的抗热性　•具极佳的抗寒性　•对于臭氧及氧化物的侵蚀具极佳的抵抗性　•极佳的电绝缘性能　•隔热、散热性佳（2）缺点：•不建议使用于大部份浓缩的溶剂、油品、浓缩酸及经稀释后的氢氧化钠之中。•家用电器行业所使用的密封件或橡胶零件，如电热壶、电烫斗、微波炉内的橡胶零件。•电子行业的密封件或橡胶零件，如手机按键、DVD内的减震垫、电缆线接头内的密封件等。•与人体有接触的各式用品上的密封件，如水壶、饮水机等。10、硅氟橡胶FLS(FluorinatedSiliconeRubber)硅氟橡胶为硅橡胶经氟化处理，其一般性能兼具有氟橡胶及硅橡胶的优点;其耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐高低温性均佳，一般使用温度为-50~200℃。（1）优点： •适用于特别用途，如要求能抗含氧的化学物、含芳香氢的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀。（2）缺点：•不建议暴露于煞车油，酮类及胼的溶液中。 •太空机件上。11、氟橡胶FPM(FluoroCarbonRubber)分子内含氟之橡胶，依氟含量(即单体构造)而有各种类型。目前广用的六氟化系氟橡胶最早由杜邦公司以“Viton”商品名上市。耐高温性优于硅橡胶，有极佳的耐化学性、耐大部分油及溶剂(酮、酯类除外)、耐候性及耐臭氧性;耐寒性则较不良，一般使用温度范围为-20~250℃。特殊配方可耐低温至-40℃。（1）优点：　•可抗热至250℃　•对于大部份油品及溶剂都具有抵抗的能力，尤其是所有的酸类、脂族烃、芳香烃及动植物油（2）缺点：　•不建议使用于酮类，低分子量的酯类及含硝的混合物。 •汽车、机车、柴油发动机及燃料系统。　•化工厂的密封件。12、全氟橡胶FFPM(Perfluoroelastomer)（1）优点： 　•最佳耐热特性　•优异的抗化学特性　•低Outgassing特性　•优异之抗Plasma特性（2）缺点：　•耐低温特性较差　•原料价格较高 •生产难度较高 •全氟系列产品广泛地运用于半导体产业及信息相关产业所运用,运用范围包含薄膜制程中之PVC,CVD及蚀刻制程及各种高真空密封制程。13、丙烯酸酯橡胶ACM(PolyacrylateRubber)由AlkylEsterAcrylate为主成份聚合而成之弹性体，耐石化油、耐高温、耐候性均佳，在机械强度、压缩变形率及耐水性方面则较弱，比一般耐油胶稍差。一般使用温度范围为-25~170℃。（1）优点：　•适用于汽车传动油之中　•具良好的抗氧化及抗候性　•具抗弯曲变型的功能　•对油品有极佳的抵抗性　•适用于汽车传动系统及动力方向盘之中（2）缺点： 　•不适用于热水之中　•不适用于煞车油之中　•不具耐低温的功能 •不适用于磷酸酯之中  •汽车传动系统及动力系统密封件。14、聚氨酯橡胶PU(UrethaneRubber)聚氨酯橡胶机械物性相当好，高硬度、高弹性、耐磨耗性均是其它橡胶类所难相比;耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相当好。一般使用温度范围为-45~90℃。（1）优点：　•耐磨、耐高压（2）缺点：　•不耐高温  •工业上耐高压、耐磨密封件，如液压缸密封件。 •高压高荷电系统。四、材料名称化学描述英文缩写英文别名 五、O形圈的使用温度表六、材料性能对比1、O型圈材料的选择 用作O形圈的材料有丁腈橡胶、羧酸腈、氟橡胶、乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、氟硅橡胶、聚氨酯、氯醇橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、乙烯/乙丙酸橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、全氟橡胶等等。同样一种橡胶由于配方的不同，性能指标也有较大的变化。所以在材料栏中简单地填写丁腈橡胶或丁腈-40是不准确的。用于O形圈的材料化工部有专门的标准，如：HG/T2579、HG/T2021、HG/T2333、HG/T3089、HB5290等。HG/T2579专门去掉了材料的具体类别，只给出了材料的一些性能指标。2、O形圈硬度的选择是比较重要的。如某电站水泵水轮机硬度为70(Shore)密封圈，常常剥落，甚至横向切断，后采用85～90(Shore)的密封圈，效果理想。3、硬度低、安装方便，但容易出现剥落、安装损伤、挤出甚至压力爆炸。硬度过高、安装不方便。4、通常O形圈硬度40～90IRHD，但在使用中一般70IRHD是比较合适的，对于硅橡胶是例外，一般使用60IRHD。