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硅膠密封圈永久變形的原因

.溫度影響硅膠密封圈永久變形

使用溫度是影響硅膠密封圈永久變形的另一個重要因素。高溫會加速橡膠材料的老化。工作溫度越高,硅膠密封圈的壓縮永久變形就越大。當永久變形大于40%時,O型密封圈就失去了密封能力而發生泄漏。因壓縮變形而在硅膠密封圈的橡膠材料中形成的初始應力值,將隨著硅膠密封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型密封圈,其初始壓縮可能由于溫度的急劇降低而減小或完全消失。在-50~-60℃的情況下,不耐低溫的橡膠材料會完全喪失初始應力;即使耐低溫的橡膠材料,此時的初始應力也不會大于20℃時初始應力的25%。這是因為硅膠密封圈的初始壓縮量取決于線脹系數。所以,選取初始壓縮量時,就必須保證在由于馳張過程和溫度下降而造成應力下降后仍有足夠的密封能力。溫度在零下工作的硅膠密封圈,應特別注意橡膠材料的恢復指數和變形指數。綜上所述,在設計上應盡量保證硅膠密封圈具有適宜的工作溫度,或選用耐高、低溫的硅膠密封圈材料,以延長使用壽命。

 

.壓縮率和拉伸量影響永久變形

制作硅膠密封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型密封圈彈性不足,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型密封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,往往忽略了硅膠密封圈在裝配時受拉伸而引起的截面高度的減小。硅膠密封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,硅膠密封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,硅膠密封圈的外表面變得更平了,即截面高度略有減小。這也是硅膠密封圈壓縮應力松弛的一種表現。硅膠密封圈截面變形的程度,還取決于硅膠密封圈材質的硬度。在拉伸量相同的情況下,硬度大的硅膠密封圈,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,橡膠材料的硅膠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。

 

 .工作介質的壓力引起硅膠密封圈永久變形

工作介質的壓力是引起硅膠密封圈永久變形的主要因素。現代液壓設備的工作壓力正日益提高。長時間的高壓作用會使硅膠密封圈發生永久變形。因此,設計時應根據工作壓力選用適當的耐壓橡膠材料。工作壓力越高,所用材料的硬度和耐高壓性能也應越高。為了改善硅膠密封圈材料的耐壓性能,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,一般需要改進材料的配方,加入增塑劑。但是,具有增塑劑的硅膠密封圈,長時間在工作介質中浸泡,增塑劑會逐漸被工作介質吸收,導致硅膠密封圈體積收縮,甚至可能使硅膠密封圈產生負壓縮(即在硅膠密封圈和被密封件的表面之間出現間隙)。因此,在計算硅膠密封圈壓縮量和進行模具設計時,應充分考慮到這些收縮量。應使壓制出的硅膠密封圈在工作介質中浸泡5~10晝夜后仍能保持必要的尺寸。硅膠密封圈材料的壓縮永久變形率與溫度有關。當變形率在40%或更大時,即會出現泄漏,所以幾種膠料的耐熱性界限為:丁腈橡膠70℃,三元乙丙橡膠100℃,氟橡膠140℃。因此各國對硅膠密封圈的永久變形作了規定。中國標準橡膠材料的O型密封圈在不同溫度下的尺寸變化見表。同一材料的硅膠密封圈,在同一溫度下,截面直徑大的硅膠密封圈壓縮永久變形率較低。在油中的情況就不同了。由于此時硅膠密封圈不與氧氣接觸,所以上述不良反應大為減少。加之又通常會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120℃或更高。

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