O型密封圈的主要失效原因及其防治措施

O型圈設計、使用不當會加速它的損壞，喪失密封性能。實驗表明，如密封裝置各部分設計合理，單純地提高壓力，并不會造成O型圈的破壞。在高壓、高溫的工作條件下，O型圈破壞的主要原因是O型圈材料的永久變形和O型圈被擠入密封間隙而引起的間隙咬傷一級O型圈在運動時出現扭曲現象。

1、永久變形

由于O型圈密封圈用的合成橡膠材料是屬于粘彈性材料，所以初期設定的壓緊量和回彈堵塞能力經長時間的使用，會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型圈失去密封性能的主要原因，以下是造成永久變形的主要原因。

1)壓縮率和拉伸量與永久變形的關系

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型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型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。

2)溫度與O型圈馳張過程的關系

使用溫度是影響O型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，O型圈的壓縮永久變形就越大。當永久變形大于40%時，O型圈就失去了密封能力而發生泄漏。因壓縮變形而在O型圈的橡膠材料中形成的初始應力值，將隨著O型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O型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O型圈,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O型圈具有適宜的工作溫度，或選用耐高、低溫的O型圈材料，以延長使用壽命。

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