1. Závěr

O-kroužek běžně se říká „70 stupňů, 80 stupňů, 90 stupňů“, což obvykle označuje tvrdost 70 Shore A, 80 Shore A, 90 Shore A, tedy tvrdost gumy. Čím je hodnota vyšší, tím je materiál tvrdší a tím větší je jeho odolnost proti extruzi; současně však roste montážní síla, snižuje se pružná přilnavost k těsnicí ploše a zhoršuje se také návratová schopnost při nízkých teplotách. Tvrdost O-kroužku tedy není čím vyšší, tím lepší.

Obecná inženýrská logika výběru je:

70A: výchozí volba. Vhodné pro většinu statických těsnění, běžné oleje, vodu, pneumatické systémy a obecné údržbové aplikace. Výhodou materiálu 70A je relativně vyvážená kombinace pružnosti, snadné montáže, přilnavosti k těsnicí ploše a široké použitelnosti.

80A: střední kompromis. Pokud materiál 70A vykazuje mírně zřetelné riziko extruze pod tlakem, při velkém mezera v drážce nebo při mírném poškození okraje, avšak nechcete zároveň nadměrnou montážní sílu, tření a zhoršení návratové schopnosti při nízkých teplotách, které přináší materiál 90A, lze zvážit použití materiálu 80A.

90A: priorita odolnosti proti extruzi. Je vhodný pro vysokotlaké systémy, velké extruzní mezery, hydraulické systémy nebo podmínky, za kterých již dříve došlo k prokousávání/protlačování/štípnutí těsnění; avšak tvrdost 90A by neměla být jednoduše chápána jako „pokročilejší“, protože klade vyšší nároky na drážku, zaoblení hran a mazání při montáži, stejně jako na počáteční těsnění za nízkých teplot.

Shore A je systém měření tvrdosti metodou vtlačování; norma ASTM D2240 tento způsob testování jasně popisuje jako měření hloubky vtlačení materiálu za stanovených podmínek a patří mezi empirické kontrolní ukazatele, které nelze jednoduše ztotožnit s jedinou mechanickou vlastností. Jinými slovy, tvrdost 90A neznamená „o 30 % vyšší pevnost v tahu než 70A“ – je to prostě vyšší stupeň tvrdosti.

2. Srovnávací tabulka tvrdosti 70A, 80A a 90A

Tato tabulka vyžaduje jeden dodatečný předpoklad: porovnání musí probíhat v rámci stejného materiálového systému. NBR 70A, FKM 70A, EPDM 70A a VMQ 70A nemají stejný výkon – materiál rozhoduje o kompatibilitě s médiem, teplotním rozsahu, stlačitelnosti a chování při nízkých teplotách; tvrdost je pouze jedním z parametrů v rámci tohoto systému.

3. Věříme, že Proč je 70A nejčastější?

70A má základní hodnotu "balance".

O-kroužek se nespoléhá na "stisknutí těsněji je spolehlivější" pro těsnění spoléhá na deformaci stlačení po instalaci, aby vytvořil počáteční kontaktní tlak, a poté dále posiluje těsnění pod tlakem médií. Trelleborgov materiál O-kroužku poskytuje typické počáteční kompresní doporučení: dynamické aplikace 620%, statické aplikace 1530%. To ukazuje, že O-kroužek musí být nejprve schopen rozumně se stlačit, přizpůsobit se a odrazovat, a ne pouze usilovat o vysokou tvrdost.

70A má následující výhody:

Snadné montáž: Ruční montáž, montáž dávek, údržba náhradní jsou všechny pohodlnější, není snadné způsobit bodování, škrábání nebo zvrácení kvůli nadměrné tvrdosti.

Dobrá pružnost a shodnost: Víc tolerantní vůči menší hrubosti povrchu, fluktuaci rozměrů drážek, nejednotnosti flanže.

Nízký tlak a startovací těsnění spolehlivější: Mnoho systémů v nízkotlakých, startovacích a fázích změny teploty vyžaduje, aby těsnění O-kroužku záviselo na jeho vlastní pružnosti pro udržení těsnosti; tvrdost 70A je obecně výhodnější.

Relativně lepší pružnost při nízkých teplotách: U stejného materiálu s rostoucí tvrdostí se nízkoteplotní pružnost často zhoršuje; když se pružné obnovování a změna tlakové deformace nacházejí v blízkosti skelného přechodu, má to zvláště významný dopad na těsnicí schopnost O-kroužku.

Proto, pokud neexistují explicitní omezení týkající se tlaku, vyšlapávání, opotřebení nebo konstrukce, je tvrdost 70A obvykle inženýrským výchozím bodem.

4. Kdy zvolit tvrdost 80A?

tvrdost 80A je velmi užitečná přechodová tvrdost, avšak často opomíjená.

Případy, kdy je vhodné zvolit tvrdost 80A:

materiál 70A má mírné riziko vytažení okraje pod tlakem; vůle drážky je poněkud větší, ale zatím není nutné přecházet na tvrdost 90A nebo použít podložku proti vytažení; provozní tlak systému je středně vysoký; zpětná vazba zákazníků uvádí selhání materiálu 70A ve formě „kousání, škrábání, tvorby hran a vytažení do vůle“; zákazník stále požaduje určitou montážní shodu, pružnost a nízkou odrazivost; montáž je příliš obtížná nebo dynamické tření se opotřebuje.

Návod k návrhu firmy Apple Rubber obsahuje názorný příklad: při tlaku 1000 psi a celkové vůli průměru 0,016 palce se bod pro tvrdost 70 Shore A nachází v nestabilní oblasti, což vyžaduje zvýšení tvrdosti, přidanou podložku proti vytažení nebo snížení vůle; bod pro tvrdost 80 Shore A za stejných podmínek v tomto diagramu leží v přijatelném rozsahu. To ukazuje, že tvrdost 80A není „chladnou specifikací“, ale velmi praktickým technickým kompromisem mezi tvrdostmi 70A a 90A.

5. Kdy zvolit tvrdost 90A?

hlavním cílem tvrdosti 90A není „lepší utěsnění“, ale lepší odolnost proti vytažení.

Při tlaku se těsnicí kroužek O-ring posouvá směrem k nízkotlakové straně. Pokud je montážní vůle příliš velká nebo tlak příliš vysoký, může se gumový materiál stlačit do vůle, čímž vzniknou poškození ve formě ožrávání, prasklin, rozdělení a nakonec i úniku. Společnost Apple Rubber jasně uvádí běžné metody prevence extruze těsnicího kroužku O-ring způsobené tlakem: zvýšení tvrdosti, použití podpůrného kroužku, snížení průměrové vůle, snížení tlaku v systému.

Lze použít pro výběr tvrdosti 90A:

Vysokotlaký hydraulický systém; velký tlakový rozdíl; kinematický pomocný pár s relativně velkou vůlí pro extruzi; těsnicí kroužek O-ring s malým průřezem, který je vystaven relativně vysokému tlaku; na místě je selhání jednoznačně způsobeno extruzí, kousáním nebo ožráváním, nikoli stárnutím, rozpouštěním nebo deformací pod tlakem; rozměry drážky nelze změnit a použití podpůrného kroužku je nepohodlné; pro ještě vyšší spolehlivost při vysokém tlaku je nutné použít spolu s podpůrným kroužkem.

Náklady na tvrdost 90A jsou však také zřejmé:

Montážní síla výrazně stoupá; těsnění se během montáže snadněji poškozuje řezáním nebo odíráním; vyžaduje lepší zaoblení vstupní hrany (chamfer) a mazání; je citlivější na rozměry drážky, drsnost povrchu a velikost stlačení; při nízkých teplotách klesá zpětná pružnost a počáteční bezpečnostní mez utěsnění; zvyšuje se riziko tření, opotřebení a tvorby tepla u dynamického těsnění.

Materiálové údaje společnosti Trelleborg uvádějí, že velikost stlačení O-kroužku ovlivňují počáteční tlak, materiál, tvrdost, vnitřní průměr a průřez; uveden je graf zatížení-stlačení pro NBR s tvrdostí 70 Shore A versus NBR s tvrdostí 90 Shore A; graf jasně ukazuje, že čím vyšší je tvrdost, tím vyšší je potřebné zatížení pro dosažení daného stlačení, tj. vyšší montážní síla a vyšší odpor proti stlačení.

6. Neponechávejte „tlak“ jako jediné kritérium pro výběr tvrdosti

Mnoho zákazníků se ptá: „Při jakém tlaku se používá tvrdost 70? Při jakém tlaku se používá tvrdost 90?“

Na tuto otázku nelze odpovědět pouze na základě tlaku. Vyhýbání se extruzi O-kroužku závisí minimálně na: tlaku nebo rozdílu tlaků; vůli pro extruzi; průřezu O-kroužku; konstrukci drážky; materiálovém systému; tvrdosti; statickém nebo dynamickém těsnění; teplotě; přítomnosti podpůrného kroužku; přítomnosti pulzujícího tlaku.

Materiálové údaje společnosti Apple Rubber jasně uvádějí, že mezní tlak pro extruzi O-kroužku je společně určen průměrovou vůlí za působení tlaku a tvrdostí materiálu; pokud se průsečík tlaku a vůle nachází v nebezpečné oblasti, je nutné zvýšit tvrdost materiálu, použít podpůrný kroužek nebo snížit vůli.

Referenční provozní tlak společnosti Trelleborg pro obecné O-pečlivky také odráží tento bod: u běžných statických aplikací bez podložného kroužku je obvyklý tlakový rozsah několik MPa až přibližně 10 MPa, v závislosti na materiálu, průřezu a vůli; použitím podložného kroužku lze nosnou schopnost výrazně zvýšit; u dynamických reciprokujících aplikací bez podložného kroužku je tlaková odolnost omezenější.

Přesnější tvrzení tedy zní:

7. Výběr tvrdosti

Krok 1: Nejprve vyberte materiál, poté tvrdost

Nejprve posuďte médium a teplotu:

Minerální olej, hydraulický olej: běžně NBR, HNBR, FKM. Horká voda, pára, brzdová kapalina, polární média: běžně EPDM. Vysokoteplotní oleje, paliva, chemická média: běžně FKM, FFKM. Nízkoteplotní provoz, vzduch, část speciálních podmínek: může se uvažovat VMQ, FVMQ nebo NBR/FKM s nízkoteplotními vlastnostmi.

Materiál společnosti Trelleborg také ukazuje, že teplotní rozsah různých elastomerů a jejich flexibilita při nízkých teplotách se výrazně liší; například FVMQ a VMQ mají lepší flexibilitu při nízkých teplotách, zatímco nízkoteplotní vlastnosti FKM, HNBR a NBR stále závisí na konkrétním složení směsi.

Nedostatečné je pouze uvést: „Potřebuji O-kroužek s tvrdostí 70.“ Musíte současně uvést i materiál.

Správné příklady vyjádření: O-kroužek z NBR s tvrdostí 70 Shore A. O-kroužek z FKM s tvrdostí 75 Shore A. O-kroužek z EPDM s tvrdostí 70 Shore A. O-kroužek z HNBR s tvrdostí 90 Shore A.

Krok dva: Zkontrolujte tlak a mezeru pro extruzi

Pokud je tlak nízký, mezera je malá, jedná se o statické těsnění a riziko extruze není zřejmé, upřednostněte tvrdost 70A.

Pokud tlak stoupne nebo je mezera větší, nejprve zvažte:

Je rozměr drážky správný? Lze mezeru pro extruzi snížit? Je možné přidat podpůrný kroužek? Je nutné přejít od tvrdosti 70A k 80A? Je nutné použít tvrdost 90A?

Za podmínek vysokého tlaku je často stabilnější přidat záložní kroužek než pouze zvýšit tvrdost. Zejména u obousměrného tlaku by měly být záložní kroužky umístěny na obou stranách, aby se zabránilo extruzi způsobené změnou směru montáže nebo směru působení tlaku.

Krok tři: Zkontrolujte podmínky montáže

Pokud zákazník provádí montáž ručně na místě, má drážka ostré hrany, není použito mazivo, je nutné překročit závity nebo otvory – riziko 90A výrazně stoupne.

Klíčové body kontroly montáže O-kroužku s vysokou tvrdostí: je vedení do drážky se zkosením; jsou odstraněny oštěpy; je použito montážní mazivo; bude kroužek překračovat ostré hrany, drážky pro pero, závity nebo olejové otvory; je nutná montážní objímka; může se kroužek zkroucením, přetočením nebo přetáhnutím poškodit.

Materiál společnosti Trelleborg také zdůrazňuje, že správný návrh drážky může zabránit poškození těsnění a selhání utěsnění; poloha montáže O-kroužku vyžaduje vedení do drážky se zkosením a zaoblení.

Krok čtyři: Zkontrolujte těsnění při nízkých teplotách a při startu

Při nízkých teplotách je třeba při výběru tvrdosti postupovat opatrně.

U stejného materiálu se obvykle materiál s tvrdostí 90A při nízké teplotě pomaleji vrací do původního tvaru. U zařízení, která vyžadují start za studena, spouštění za nízkého tlaku, cyklické změny teploty, dlouhodobé stání za nízké teploty a následný restart, nesmíte posuzovat tvrdost pouze za pokojové teploty. Nedostatečné pružné vrácení při nízké teplotě může vést k nedostatečnému kontaktnímu tlaku a následnému úniku za studena.

Pořadí preferencí pro výběr materiálu vhodného pro nízké teploty je následující: zvolte materiál nebo speciální složení vhodné pro nízké teploty; zajistěte rozumnou míru stlačení; omezte vůli ve drážce; v případě potřeby proveďte ověření stárnutí při nízké teplotě (compression-set) nebo ověření pružného vrácení při nízké teplotě.

8. Typické doporučení pro výběr

Běžné statické těsnění

Statické těsnění u přírub, uzávěrů, zátky a tělesa ventilu, střední tlak, standardní drážka, žádné zjevné riziko vyšlapání:

Preferovaná tvrdost je 70A. Důvodem je dobrá montážní zpracovatelnost, dobrá pružnost, spolehlivé počáteční utěsnění za nízkého tlaku a široká dostupnost na trhu.

Klasický pneumatický

Tlak v pneumatickém systému je obvykle nízký, s důrazem na nízké tření, montáž a odpružení:

Preferovaná tvrdost je 70A. Pokud jde o dynamické použití pneumatický uzavírací kroužek , 90A často přináší zbytečné tření a riziko opotřebení.

Obecný hydraulický

Střední až nízký tlak, vhodný tvar drážky, řízená mezera:

70A nebo 80A. V případě mírného vyšlapání, pulzujícího tlaku nebo kousnutí okraje lze tvrdost zvýšit z 70A na 80A nebo přidat podpůrný kroužek.

Vysokotlaký hydraulický

Vysoký tlak, velký tlakový rozdíl, vyskytuje se vyšlapání v mezeře:

80A, 90A nebo 70A/80A + podložka proti vykračování, konkrétní pro kontrolu vůle drážky. Pokud je režim poruchy zřetelně vykračování, má tvrdost 90A smysl; pokud je však příčinou poruchy stárnutí, náděj, deformace pod tlakem nebo neslučitelnost s médiem, změna na tvrdost 90A nevyřeší základní příčinu.

Těsnění pro nízké teploty

Nízké teploty, studený start, dlouhodobé stání za nízkých teplot:

Nezvyšujte tvrdost slepě. Upřednostňujte materiál pro nízké teploty nebo složení pro nízké teploty; tvrdost obecně neměla být příliš vysoká. Tvrdost 70A obvykle umožňuje spolehlivější dosažení počátečního těsnění a lepší pružnost než tvrdost 90A.

Velká vůle nebo opotřebení způsobující vůli

Pokud je vůle mezi pístem, válcem, hřídelí ventilu nebo přírubou na vyšší straně:

Zvyšování tvrdosti je pouze jednou z metod. Lepší postup je obvykle: snížit vůli, optimalizovat drážku, přidat podložku proti vykračování a teprve poté zvážit tvrdost 80A nebo 90A.

9. Verze pro inženýry — Mantra pro posouzení

Lze rychle posoudit podle následující logiky:

Žádné zřetelné riziko vytažení – použijte nejprve 70A.

u 70A dochází k mírnému vytažení nebo je nedostatečná rezerva tlaku – použijte 80A.

Vysoký tlak, velká vůle, zřetelné selhání při stlačování – použijte 90A.

Nízká teplota, nízký tlak, obtížné montážní podmínky – dynamické nízké tření nelze řešit tvrdostí; nepřecházejte lehkomyslně na 90A.

Tvrdost nemůže vyřešit neslučitelnost materiálů, chyby v drážce ani problémy s kompresní deformací.

10. Na co si musí nákupní oddělení dávat pozor

Nákupní oddělení by nemělo objednávat pouze podle údaje „70 stupňů“ či „90 stupňů“. Doporučujeme minimálně ověřit následující položky:

Materiál: NBR, FKM, EPDM, HNBR, VMQ, FFKM atd.; Tvrdost: např. 70 Shore A, 80 Shore A, 90 Shore A; Rozměrový standard: GB, ISO 3601, AS568 nebo nestandardní rozměry; Tolerance tvrdosti: např. 70 ± 5 Shore A, podle výkresu společnosti nebo specifikace materiálu; Barva: černá, hnědá, zelená atd., avšak barva nesmí nahrazovat potvrzení materiálu; Podmínky použití: prostředí, teplota, tlak, statické těsnění / dynamické těsnění; Certifikace: RoHS, REACH, FDA, UL, WRAS, materiálové protokoly atd.; Sledovatelnost šarží: prohlášení o shodě (COC), prohlášení o kvalitě (COA), certifikáty materiálů, zkušební protokoly.

Rizikové body nákupu:

Nelze považovat NBR 70A a FKM 70A za ekvivalentní náhradní materiály. I přes stejnou tvrdost se mohou výrazně lišit odolnost vůči olejům, tepelná odolnost, chemická odolnost, návratnost při nízkých teplotách a cena.

Nelze předpokládat, že je materiál 90A nutně lepší jen proto, že je tvrdší. Tvrdost 90A může způsobit obtíže při montáži, úniky při nízkém tlaku, nedostatečnou návratnost při nízkých teplotách nebo nadměrné dynamické tření.

Když zákazník na výkresu napíše "70", potvrďte, že je to Shore A. Standardní notace by měla být "70 Shore A" nebo "70 ShA".

Při selhání neměňte jen tvrdost. Pokud se objeví otok, prasknutí, ztužení, trvalá deformace, příčinou je většinou materiál, teplota, médium nebo množství stlačení, nikoliv tvrdost.

jedenáct. Jak by měli prodejci odpovídat na často kladené otázky zákazníků?

Zákazník se ptá: "Jaký je rozdíl mezi 70 a 90 stupni?"

Odpověď zní: 70A je více všeobecné použití, lepší pružnost a montáž, vyhovuje většině konvenčních těsnění; 90A je tvrdší, především lepší v odolnosti proti extruzí, vyhovuje podmínkám vysokého tlaku nebo velkého průchodu. Ale 90A je vyšší, nízkých teplotních odrazů a těsnění může klesnout, takže není to vyšší, lepší, a obecné doporučení je použít 70A nejprve bez jasného rizika úniku vysokého tlaku.

Zákazník se ptá: "Je nutné, aby vysoký tlak byl 90 stupňů?"

Odpověď zní: ne nutně. V případě vysoce tlakového těsnění je třeba současně zkoumat tlak, prostor pro drážku, rozměry průřezu a to, zda je tam záložní kroužek; 90A je odolnější vůči extrudování, ale pokud je prostor pro drážku příliš velký, spoléhat se pouze na zvýšenou tvrd

Zákazník se ptá: "Můj původní 70 stupňů unikl, může přepnout na 90 stupňů fungovat?"

Odpověď zní: nejprve se musíme podívat na příčinu úniku. Pokud je okraj O-kroužku vystrčený, kousnut, může fungovat upgrade na 80A nebo 90A nebo může být přidán záložní kroužek. Pokud je to stárnutí, otok, kompresní nastavení, prasknutí nebo nedostatečný nízký odraz, přepínání na 90A nemusí být nutně účinné a může místo toho zhoršit montáž a odraz.

Zákazník se ptá: "Je nutné 80 stupňů?"

Může odpovědět tímto způsobem: ano, tvrdost 80 A je kompromis mezi tvrdostí 70 A a 90 A, vhodná pro mírně vyšší tlak než je obvyklé, přičemž je nutné brát v úvahu riziko extruze, ale zároveň se vyhýbat příliš tvrdému materiálu 90 A, který by zvyšoval sílu potřebnou pro montáž; často je tvrdost 80 A stabilnější než přímý přechod na tvrdost 90 A.

12. Závěrečné doporučení

Klasický výběr: 70 Shore A. Toto je výchozí tvrdost většiny O-kroužků a zohledňuje utěsnění, pružnost, montáž i náklady.

Zvýšený tlak nebo zvýšené riziko extruze: 80 Shore A. Jedná se o kompromisní přechod od obecného utěsnění k utěsnění odolnému proti extruzi.

Vysoký tlak, velká mezera, zřetelné selhání způsobené extruzí: 90 Shore A. Současně je však nutné zkontrolovat drážku, podpůrný kroužek, zaoblení hran a mazání, odraz při nízkých teplotách a sílu potřebnou pro montáž.

Shrnutí: Tvrdost 70A zajišťuje univerzálnost a vyváženost, tvrdost 80A zajišťuje kompromis a nápravu, tvrdost 90A zajišťuje odolnost proti extruzi; čím vyšší je tvrdost, tím vyšší je odolnost proti extruzi, avšak za cenu snížené pružnosti, horší montovatelnosti a horšího návratu při nízkých teplotách.