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O 型圈选择

选择 O 型圈时,材料和尺寸的正确组合非常重要。请使用产品信息页面了解材料、尺寸类型、性能和标准值等详细信息。在此,我们将发布与 O 型圈选择相关的补充材料,例如材料和尺寸框架(原材料种类和标准)、质量等级以及橡胶材料的物理性能和特性。

O 型圈耐热性(高温特性)

耐热性是指 O 型圈在高温下保持其密封功能的能力,由 O 型圈材料(橡胶材料)的性能决定。因此,即使O型圈在高温下发生硬化、软化、熔化、燃烧等劣化反应,如果硬化或软化程度轻微,残留有一定的恢复应力和弹性,则耐热性就会降低。可以说保持密封功能,即在 O 型圈的使用寿命内。如果工作温度较高,O 型圈的使用寿命会较短;如果接近室温,则 O 型圈的使用寿命会较长。然而,当施加热量时,橡胶的劣化总是会进展,尽管进展速度有所不同,并且它不能永远继续发挥其密封功能。需要注意的是,其性能与耐寒性有很大不同,耐寒性是当温度达到临界温度时立即发生泄漏,一旦温度恢复泄漏就会消退。

O 型圈的热老化机理

O 型圈材料(橡胶材料)因高温而导致性能下降的一种劣化,称为热老化,耐热性也可称为耐热老化性。热老化发生在三个要素中:生胶(聚合物)、交联剂和配合剂。

生胶(聚合物)

O 型圈材料的主要原料生胶(聚合物)的橡胶分子大部分由碳氢化合物组成。橡胶中的烃键(C-H)比树脂中的烃键更不稳定,橡胶中烃键(C-H)的多少对热老化影响较大。当暴露在高温下时,不稳定且弱的键会分解,产生过氧化物自由基。这成为称为自动氧化的链式反应的起点,该反应重复进一步分解和形成,并且过氧化物自由基不断在分子链之间产生过度交联

自氧化链式反应方案

橡胶分子中弱键的典型例子是主链中的双键。很多石油基合成橡胶材料如NBR都属于这一类,而EPDM、FKM、VMQ等主链不含双键,不稳定键合部分少,耐热性强。注意,主链键能高的材料(如主链中带有Si-O的VMQ)和含有吸电子取代基或元素的材料(如带有F元素的FKM)键能更强,更具有更好的性能。耐热性。

交联

作为橡胶分子链的一部分,交联也会受到热老化的影响。与生橡胶(聚合物)类似,交联内烃键(C-H)的存在可以产生过氧化物自由基。此外,交联也有高低键能之分,高键能的过氧化物交联具有优异的耐热性,而低键能的硫交联则容易被过氧化物自由基断裂,导致软化。

配合剂

添加到橡胶中的配合剂中含有具有防止生胶(聚合物)自氧化作用、减弱过氧化物自由基作用的物质,但也含有促进自氧化的物质。然而,这些因素对热老化进程的影响是有限的,与上述①和②相比较小。

O 型圈耐热性评价-热老化试验

O 型圈的耐热性一般通过热老化试验来评价。正如一开始所提到的,O 型圈的耐热性是指其维持其密封功能的能力,但由于高温而导致的劣化是一个渐进的现象,并且不会从明显的断裂点突然发生。因此,理论上从温度和时间上准确计算 O 型圈的寿命实际上是不可能的,所采用的方法是通过定量试验来调查和评估劣化状态。

典型的热老化试验是JIS K6257中规定的空气加热老化试验。这是将橡胶材料在大气中加热来检查热劣化和氧化劣化的试验,根据硬度和机械性能的变化进行评价。变化值是根据JIS K6253的硬度测试和JIS K6251的拉伸测试使用测量值计算的。

空气加热老化试验(JIS K6257)

1、试件制作

使用待评价的 O 型圈材料制作特定形状的试件(3号哑铃)。

2、试件的测量(加热前)

测量硬度(根据 JIS K6253)。

进行拉伸试验,测量拉伸强度和伸长率(根据 JIS K6251)。

3、加热试件

使用热风炉在设定的温度和时间下加热。

4、试件的测量(加热后)

测量硬度(根据 JIS K6253)。

进行拉伸试验,测量拉伸强度和伸长率(根据 JIS K6251)。

5、变化值的计算

比较加热前后试件的测量值,计算硬度差以及拉伸强度和伸长率的变化率。

该测试的主要特点是它是相对测试,因此可以观察到真实的热劣化。根据测试结果评估 O 型圈材料时,硬度差异较大表明有明显的硬化或软化,拉伸强度和伸长率变化率较高表明生胶的主要材料受到了很大的损坏。已经对链和交联结构进行了处理。然而,在实际验证测量数据时,应考虑三个要素(硬度、拉伸强度和伸长率)的平衡,例如,如果仅伸长率的变化率发生较大变化,则 O 型圈可能很容易断裂。不希望出现只有一个元素发生剧烈变化的情况,例如当值发生变化时。此外,需要注意的是,即使拉伸强度或伸长率的变化率很高,原始机械性能优异的材料仍然可以保持足够的性能

最高耐热温度

O 型圈耐热性的指标之一是最高耐热温度,该温度是根据上述热老化试验数据得出的。制造商提供的 O 型圈的使用温度上限就是根据这个值来设定的,但这并不是持续耐热性的指标,而是指可以短时间使用的最高温度。因此,最好考虑耐热温度范围作为指导,考虑到在该温度下连续使用可能会导致密封失效或损坏。典型 O 型圈材料的最高耐热温度如下。

耐高温 O型圈材质
370℃ Fluoro Power-FFSG
360℃
350℃
340℃
330℃ Fluoro Power-FFS、Fluoro Power-FFSW
320℃ Fluoro Power-FFCS
310℃
300℃ Fluoro Power-FFN、Fluoro Power-FFH
290℃
280℃ Fluoro Power-FFHW、 Fluoro Power-FFH90、 Fluoro Up-FFEX
270℃ Fluoro Power-APHW
260℃ Fluoro Power-FFT
250℃ Fluoro Power-3FH、Fluoro Up-V、( PTFE-氟树脂)
240℃
230℃ FluoroPower-FF、 FluoroPower-FFW、 FluoroPower-FFP、 FluoroPower-AP、 FluoroPower-AP90、 Fluoro Up-D、 Fluoro Up-K、 Fluoro Up-S、 FKM-70(4D)、 FKM-90等
220℃
210℃
200℃ FluoroPower-FO、 FluoroPower-FOG、 FluoroPower-FOB 、 FluoroPower-3F、 Fluoropower-3FW、 Fluoropower-3F90、Fluoropower-DL、 Fluoropower-APP、 Fluoropower-AF、 Fluoropower-AF90、 Fluoropower-DEB、 Fluoropower-DEP、Fluoropower FQ-70(4C), VMQ-50(半透明硅)等
190℃
180℃ FluoroPower-DEW
170℃
160℃
150℃ FluoroPower-APC、HNBR-70、ACM-70
140℃
130℃ EPDM-70、EPDM-90
120℃
110℃
100℃ NBR-70-1(1A)、NBR-90(1B)、NBR-70-2(2A)、CR-70、U-70、IIR-70