由(yóu)於
氟矽膠密封圈用的合成橡膠(jiāo)材料是屬於粘彈性材料,所以初期設定的(de)壓緊量和回彈堵塞能力經長時(shí)間的使用,會(huì)產生永久變形而逐漸喪失,最終發生泄漏。永久變形和彈力消失是O型密封圈失去(qù)密封性能的主要(yào)原因。
造(zào)成氟矽膠密封圈永久變(biàn)形的主要(yào)原因:
一.溫度影(yǐng)響矽膠密封圈永久變形
使用溫度是影響矽膠密封圈永久變形的另一(yī)個重要因素。高溫會加速橡膠材料的老化。工作溫(wēn)度越高,矽膠密封圈的(de)壓縮永久變形就越大。當永久變形大於40%時,O型(xíng)密封圈就失去(qù)了密封能力(lì)而發生泄漏。
因壓縮變形而在(zài)矽膠密封圈(quān)的橡膠材料中(zhōng)形成的初始應力(lì)值,將隨著矽膠密封圈的馳張過程和溫度下(xià)降的作用而逐漸降低以致消失。溫(wēn)度在零下工作的(de)O型密封圈,其初始(shǐ)壓縮可能由於溫度的急劇降低而減小或完全消失。在-50~-60℃的情況下(xià),不耐低溫的橡膠(jiāo)材料會完(wán)全(quán)喪失初始應力;即使(shǐ)耐低溫的橡膠材料,此時的初始應力也不會(huì)大於20℃時初始應力的25%。
這是因(yīn)為矽膠(jiāo)密封圈的初始(shǐ)壓縮量取決於(yú)線脹係(xì)數。所以,選取初始壓縮量時,就必須保證在由於馳張過程和溫度下降而造成應力下降後仍有足夠(gòu)的(de)密封能力。溫度在零(líng)下工作的矽(guī)膠密封圈,應特別注意橡膠材料的恢複(fù)指數和變形指(zhǐ)數。綜上所述,在設計上應盡量保證矽膠密封圈具有適宜的工(gōng)作溫度,或選用耐高、低溫的矽膠密封圈材料,以延長使(shǐ)用壽命。
二.壓縮率和拉伸(shēn)量影響永久變形
製作矽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鬆弛現象,此時,壓縮應力隨著時間的(de)增(zēng)長而減小。使用時間越長、壓縮率和拉伸量越大,則由橡膠應力鬆弛而(ér)產生的(de)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(shè)法降低壓縮率是可取的。增加O型密封圈的截麵尺寸是降低(dī)壓縮率(lǜ)最簡(jiǎn)單的方法,不過這會帶來結構尺寸的增(zēng)加。應該注意,人們在計算壓縮率時,往往忽略了矽(guī)膠密封圈(quān)在(zài)裝配時受拉伸而引起的(de)截(jié)麵高度的減小。
矽膠密封(fēng)圈截麵麵積的變化是與其周長的變化成反比的。同時,由於拉力的作用,矽膠密封圈的截麵形(xíng)狀也會發生變化,就表現為其高度的減小。此外(wài),在表麵張力作用下,矽膠密封圈的(de)外(wài)表麵變得更平了(le),即截麵高度略有減小。
這也是矽膠密封圈壓縮應(yīng)力(lì)鬆弛的一種表(biǎo)現。矽膠密封圈截麵變形(xíng)的程度,還(hái)取決於矽膠密封圈材質(zhì)的硬度。在拉伸(shēn)量相同的情況下,硬度大(dà)的矽膠密封圈,其截麵(miàn)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(lì)和張力的作用下,橡膠(jiāo)材料的矽膠密封圈也會逐漸發生塑性變形,其截麵高度會相應減小,以致最後失去密封能力。

三.工作介質的壓(yā)力引起矽膠密封圈永久變形
工作介質的壓力是引起(qǐ)矽膠密封圈永久變形的主要因素。現代液壓設備的工作壓力(lì)正日益提高。長時間的高壓作用會(huì)使矽膠(jiāo)密(mì)封圈發(fā)生永久變形。因此,設計時應根據工作壓力選用適當的(de)耐壓橡膠材料。工作壓力越高(gāo),所用材料的硬度(dù)和耐高壓性能也應越高。
為了改善(shàn)矽膠密封圈材料的耐壓性(xìng)能,增(zēng)加材料的彈性(特別是增加材料在(zài)低溫(wēn)下的彈性、降低材料的壓縮永久(jiǔ)變形,一(yī)般需要改進材料的配方,加入增塑劑。但是,具有(yǒu)增(zēng)塑劑的矽膠(jiāo)密封圈,長(zhǎng)時間在工作介質中(zhōng)浸泡,增塑劑會逐漸(jiàn)被工作介質吸(xī)收(shōu),導致矽膠密封圈體積收縮,甚至可能使矽膠密封圈產生負壓縮(即在矽膠密(mì)封圈和被密封件的表麵之間出現間(jiān)隙)。
因此(cǐ),在計算矽膠(jiāo)密封(fēng)圈壓縮量和(hé)進(jìn)行模具設計時,應(yīng)充分考慮到這些收縮量。應使壓製出的(de)矽膠密封圈在工作介質中浸泡5~10晝(zhòu)夜後仍能保(bǎo)持必要的尺寸。矽膠密封圈材料的壓縮(suō)永久變形率與(yǔ)溫度(dù)有關(guān)。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(xiàng)膠140℃。因此各國(guó)對矽膠密封圈的永久變形作了規(guī)定。
中國標準橡膠材料的(de)O型密封圈在不(bú)同溫度(dù)下的尺寸變化見(jiàn)表(biǎo)。同一材料的矽膠(jiāo)密封圈,在同一溫度下,截麵直徑大的矽膠密封圈壓縮(suō)永(yǒng)久變形率較低。在油中的情(qíng)況就不同(tóng)了。由於此時矽膠密封圈不(bú)與氧氣接觸,所以(yǐ)上述不良反應大為減少。加之又通常會(huì)引起膠料有一定(dìng)的膨(péng)脹(zhàng),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(nài)熱性(xìng)大為提高。以丁腈橡(xiàng)膠為例,它的工作溫度可達120℃或(huò)更高。