1. Johtopäätös

O-renkaat yleisesti sanottu ilmaisu "70 astetta, 80 astetta, 90 astetta" viittaa yleensä kovuusarvoihin 70 Shore A, 80 Shore A ja 90 Shore A, eli kumimateriaalin kovuuteen. Mitä korkeampi arvo, sitä kovempaa materiaali on ja sitä parempi sen vastus puristumiselle; samalla kuitenkin asennusvoima kasvaa, joustavuuden sopeutuminen tiivistepinnalle heikkenee ja alhaisissa lämpötiloissa tapahtuva kimpoaminen huononee. Siksi O-renkaan kovuus ei ole sitä parempi, mitä korkeampi se on.

Yleinen insinöörimäinen valintalogiikka on:

70A: oletusvalinta. Sopii useimpiin staattisiin tiivisteensovelluksiin, tavallisiin öljy- ja vesitiivistyskäyttöihin, ilmapainejärjestelmiin sekä yleiseen huoltokäyttöön. 70A:n etuna on suhteellisen tasapainoinen yhdistelmä joustavuutta, asennettavuutta, tiivistepinnan sopeutumiskykyä ja yleistä soveltuvuutta.

80A: keskitasoinen kompromissi. Kun 70A:n puristumisriski on hieman ilmeinen paineen alaisena, esimerkiksi uran leveyden tai kevyen reunan pureutumisen takia, mutta et halua 90A:n aiheuttamaa liiallista asennusvoimaa, kitkaa ja alhaisissa lämpötiloissa tapahtuvaa kimpoamiskyvyn heikkenemistä, voidaan harkita 80A:ta.

90A: puristumisvastukseen keskittyvä valinta. Sopii korkeapaineisiin, suuriin puristusväleihin, hydraulijärjestelmiin tai olosuhteisiin, joissa on aiemmin esiintynyt puristumista/puristusvaurioita/hihnaamista, mutta 90A:tä ei pidä yksinkertaisesti tulkita "edistyneempänä", koska se asettaa tiukemmat vaatimukset uraan, kärkikulmaan, asennusvoiteluun ja alhaisen lämpötilan alustavaan tiivistykseen.

Shore A on painaussyvyyskovuustesti, jota ASTM D2240 selittää selvästi: tämä testi mittaa materiaalin painaussyvyyttä määritellyissä olosuhteissa, ja se kuuluu empiiriseen ohjausindikaattoriin, jota ei voida yksinkertaisesti samaistaa tietyn yksittäisen mekaanisen ominaisuuden kanssa. Toisin sanoen 90A ei tarkoita "30 % suurempaa vetolujuutta kuin 70A" – se on vain korkeampi kovuusluokka.

2. 70A-, 80A- ja 90A-vertailutaulukko

Tähän taulukkoon on lisättävä yksi oletus: vertailu on tehtävä samalla materiaalijärjestelmällä. NBR 70A, FKM 70A, EPDM 70A ja VMQ 70A eivät ole samanlaisia suorituskykyjä — materiaali määrittää kemikaalien yhteensopivuuden, lämpötila-alueen, puristusmuodonmuutoksen ja alhaisen lämpötilan suorituskyvyn; kovuus on vain yksi niistä parametreista.

3. Miksi 70A on yleisin?

70A:n ydinarvo on "tasapaino".

O-renkaan tiivistys ei perustu periaatteeseen "mitä tiukemmin puristetaan, sitä luotettavampi tiivistys on" – se perustuu asennuksen jälkeiseen puristusmuodonmuutokseen, joka luo alustavan kosketuspaineen, jonka jälkeen tiivistys vahvistuu lisää väliaineen paineen vaikutuksesta. Trelleborgin O-renkaan materiaali antaa tyypillisiä suosituksia alustavasta puristuksesta: liikkuvissa sovelluksissa 6–20 % ja staattisissa sovelluksissa 15–30 %. Tämä osoittaa, että O-renkaan on ensin kyettävä puristumaan kohtalaisesti, muotoutumaan ja palautumaan, eikä sen pitäisi pyrkiä pelkästään korkeaan kovuuteen.

70A:n edut ovat:

Helpo kokoonpano: Manuaalinen kokoonpano, eränkokoonpano ja huollon vaihto ovat kaikki kätevämpiä, eikä liian korkea kovuus aiheuta helposti naarmuja, raapia tai kiertymää.

Hyvä kimmoisuus ja muotoutumiskyky: Sietää paremmin pieniä pinnan karheuskollikkoja, uran mittojen vaihteluita ja liittimen epätasaisuutta.

Alhainen paine ja käynnistystiivistys luotettavampia: Monet järjestelmät alipaineessa, käynnistysvaiheessa ja lämpötilan muutoksen aikana vaativat O-renkaan luottavan omaan kimmoisuuteensa tiivistämisen ylläpitämiseksi, ja 70A on yleensä edullisempi vaihtoehto.

Suhteellisesti parempi kimmoinen palautuminen alhaisissa lämpötiloissa: Saman materiaalin tapauksessa kovuuden kasvaessa alhaisissa lämpötiloissa kimmoisuus on usein heikompi; kun kimmoisen palautumisen ja puristusmuodonmuutoksen vaihtelu siirtyy lähelle lasimuuttumislämpötilaa, vaikutus O-renkaan tiivistystehoon on erityisen tärkeä.

Siksi, ellei paineesta, puristumisesta, kulumisesta tai rakenteellisista rajoituksista ole erityistä vaatimusta, 70A on yleensä teknisen suunnittelun oletuslähtökohta.

4. Milloin valita 80A?

80A on erinomainen siirtymäkovuus, mutta sitä ei usein huomioida.

80A:n valinta soveltuu:

70A:lla on pieni riski reunojen puristumisesta paineen vaikutuksesta; uran varaus on hieman suurempi, mutta ei vielä välttämättä edellytä siirtymistä 90A:han tai takapuolen renkaan käyttöön; järjestelmän paine on keskimittainen–korkea; asiakaspalaute 70A:sta kuvaa "purentaa, nipottamista, terävien reunojen muodostumista ja puristumista varaukseen" -epäonnistumisen seurantaa; halutaan silti säilyttää tietty kokoonpanomukavuus, joustavuus ja alhainen kimmoisuus; kokoonpano on liian vaikeaa tai dynaaminen kitka on kulunut pois.

Apple Rubberin suunnittelukäsikirjassa on intuitiivinen esimerkki: 1000 psi:n paineella ja 0,016 tuuman kokonaishalkaisijan varauksella 70 Shore A:n arvo sijoittuu epävakaaan alueeseen, jolloin kovuutta on nostettava, lisättävä takapuolen rengas tai pienennettävä varaus; samassa kaaviossa 80 Shore A:n arvo kuuluu hyväksyttävään alueeseen. Tämä osoittaa, että 80A ei ole "kylmä spesifikaatio", vaan erinomainen käytännöllinen tekninen kompromissi 70A:n ja 90A:n välillä.

5. Milloin valita 90A?

90A:n päämäärä ei ole "tiukempi tiiviste", vaan parempi vastustus puristumiselle.

Paineen vaikutuksesta O-renkaan kumiosa siirtyy kohti alapainetta. Jos liitostoleranssi on liian suuri tai paine liian korkea, kumi voi puristua liitostoleranssiin, mikä johtaa reiän muodostumiseen, halkeamiin, rakoamiseen ja lopulta vuotamiseen. Apple Rubber esittää selkeästi yleisimmät menetelmät O-renkaan puristumisen estämiseksi: kovuuden lisääminen, tukirenkaan käyttö, halkaisijatoleranssin pienentäminen ja järjestelmän paineen alentaminen.

Sovellettavissa 90A:n valinnassa:

Korkeapaineiset hydraulijärjestelmät; suuri paine-ero; kinemaattinen apupari suurella puristumisen sallivalla liitostoleranssilla; pienileikkausalueellinen O-rengas, joka kestää suhteellisen korkeaa painetta; kenttävirheen muoto on selvästi puristuminen, purenta tai reiän muodostuminen, ei ikääntyminen, liukeneminen tai puristumisvaihtelu; uran mittoja ei voida muuttaa, ja tukirengas on epäkäytännöllinen; tarvitaan tukirenkaan kanssa yhdessä vielä korkeamman paineen luotettavuuden varmistamiseksi.

Mutta 90A:n hinta on myös ilmeinen:

Kokoonpanovoima kasvaa huomattavasti; tiiviste on helpommin leikattavissa tai naarmuuntuvissa kokoonpanon aikana; vaatii paremman kärkikulman ja voitelun; on herkempi uran mitoille, pinnankarheudelle ja puristusmäärälle; alhaisen lämpötilan jälkeinen palautuminen ja alustava tiivistysvaraus heikkenevät; kitkan, kulumisen ja lämmönmuodostuksen riski lisääntyy liukutiivisteessä.

Trelleborgin materiaali osoittaa, että O-renkaan puristusmäärä riippuu alkuaineesta, materiaalista, kovuudesta, sisähalkaisijasta ja poikkileikkauksesta, ja esittää NBR 70 Shore A:n ja NBR 90 Shore A:n puristus-kuormitusmuodonmuutoksen käyrän; kuvaaja osoittaa selvästi, että mitä kovempi materiaali, sitä suurempi puristuskuorma vaaditaan, eli sitä suurempi on kokoonpanovoima ja puristusvastus.

6. Älä anna "paineen" yksin määrittää kovuutta

Monet asiakkaat kysyvät: "millä paineella käytetään 70:ää? millä paineella käytetään 90:ää?"

Tätä kysymystä ei voida vastata pelkällä paineella. O-renkaan puristuminen riippuu vähintään seuraavista tekijöistä: paine tai paine-ero; puristumisvälitys; O-renkaan poikkileikkauksen mitat; urarakenteen muoto; materiaalijärjestelmä; kovuus; staattinen vai dynaaminen tiiviste; lämpötila; onko takapuolella tukirenkaan; onko paineenvaihtelua.

Apple Rubberin materiaali osoittaa selvästi, että O-renkaan puristumisraja määrittyy yhteisesti paineen ja halkaisijasuuntaisen välityksen perusteella; kun paineen ja välityksen leikkauspiste sijaitsee turvattomalla alueella, kovuutta on lisättävä, käytettävä tukirenkaa tai vähennettävä välitystä.

Trelleborgin viitekäyttöpaine yleiselle O-sigelit heijastaa myös tätä seikkaa: ilman takatukirenkaita yleinen staattinen sovellus on yleensä muutamia MPa:ta noin 10 MPa:n luokkaa materiaalista, poikkileikkauksesta ja välistä riippuen; takatukirenkaiden käytön jälkeen painekantavuus voidaan huomattavasti parantaa; dynaamisissa palauttavissa sovelluksissa ilman takatukirenkaita painekantavuus on rajumpi.

Täten tarkempi lause on:

7. Kovan kuumuuden valintaprosessi

Vaihe 1: Valitse ensin materiaali, sitten kovuus

Arvioi ensin kulkuneuvo ja lämpötila:

Mineraaliöljy, hydraulinen öljy: yleisesti käytettyjä ovat NBR, HNBR ja FKM. Kuuma vesi, höyry, jarrunesteenä käytettävä neste ja pooliset aineet: yleisesti käytetty EPDM. Korkean lämpötilan öljy, polttoaineet ja kemikaalit: yleisesti käytettyjä ovat FKM ja FFKM. Alhainen lämpötila, ilma ja osa erityisolosuhteista: voidaan harkita VMQ-, FVMQ- tai alhaisen lämpötilan erityisesti suunniteltuja NBR-/FKM-materiaaleja.

Trelleborgin materiaali osoittaa myös, että eri elastomeerien lämpötila-alue ja kylmänä toimimisen kyky vaihtelevat huomattavasti; esimerkiksi FVMQ ja VMQ ovat parempia kylmänä toimimisessa, kun taas FKM:n, HNBR:n ja NBR:n kyky toimia alhaisissa lämpötiloissa riippuu edelleen tarkasta koostumuksesta.

Älä mainitse pelkästään "tarvitsen 70-kovuisen O-renkaan." Materiaalin on oltava samanaikaisesti ilmoitettu.

Oikeita ilmaisuesimerkkejä: NBR 70 Shore A -O-rengas. FKM 75 Shore A -O-rengas. EPDM 70 Shore A -O-rengas. HNBR 90 Shore A -O-rengas.

Vaihe kaksi: Tarkastele painetta ja puristumisväliä

Jos paine on alhainen, väli pieni ja tiiviste staattinen eikä puristumisvaaraa ole havaittavissa, valitse ensisijaisesti 70A.

Jos paine nousee tai väli on suurempi, harkitse ensin seuraavia kysymyksiä:

Onko uran mitat oikein? Voiko puristumisväliä pienentää? Voiko lisätä tukirenkaan? Onko siirryttävä 70A:sta 80A:han? Onko välttämätöntä käyttää 90A:ta?

Korkean paineen vaikutuksesta vararingin lisääminen on usein vakammin kuin pelkän kovuuden nostaminen. Erityisesti kaksisuuntaisen paineen tapauksessa tulee harkita vararingeja molemmin puolin, jotta estetään tiukentumista aiheuttava asennussuunnan tai painonsuunnan muutos.

Vaihe kolme: Tarkastele kokoonpanoehtoja

Jos asiakkaan paikalla tehdään manuaalinen kokoonpano, urassa on teräviä reunoja, voitelua ei käytetä, ja osia on ohitettava kierre- tai porausosat, 90A-riski kasvaa merkittävästi.

Korkeakovuisten O-renkaiden kokoonpanon keskeiset tarkastuspisteet: onko johtokulma olemassa; onko terävät reunat poistettu; onko voitelua käytetty; tuleeko renkasta ohittaa teräviä reunoja, kiinnitysura, kierre tai öljyreiät; tarvitaanko kokoonpanoputkea; voiko renkaan vääntyä, pyörähtää tai venyä liikaa.

Trelleborgin materiaali korostaa myös sitä, että oikea urasuunnittelu voi estää tiivisteen vaurioitumisen ja tiivisteprosessin epäonnistumisen; O-renkaan kokoonpanopaikalla tulee olla johtokulma ja pyöristys.

Vaihe neljä: Tarkastele alhaisen lämpötilan ja käynnistysaikaisen tiivistämisen vaatimuksia

Alhaisissa lämpötiloissa kovuuden valinta vaatii erityistä varovaisuutta.

Saman materiaalin kohdalla 90A:n kimmoisuus on yleensä hitaampaa alhaisissa lämpötiloissa. Laitteissa, joita käytetään kylmäkäynnistyksessä, alapaineisessa käynnistyksessä, lämpötilan vaihtelussa, kylmässä seisontatilassa ja uudelleenkäynnistyksessä, ei riitä tarkastella pelkästään huoneenlämpöistä kovuutta. Kylmässä lämpötilassa riittämätön kimmoisuus voi johtaa liian pieneseen kosketuspaineeseen, mikä puolestaan aiheuttaa kylmävuodon.

Alhaisen lämpötilan materiaalin valinnan prioriteettijärjestys: valitse alhaisiin lämpötiloihin sopiva materiaali tai erityisesti kehitetty kaava; varmista kohtalainen puristusmäärä; säädä uran leveys; suorita tarvittaessa alhaisen lämpötilan puristusmuodonmuutos- tai alhaisen lämpötilan kimmoisuustestaus.

8. Tyypillisiä valintasuosituksia

Perinteinen staattinen tiiviste

Liitoslevy, päätykansi, tukkio, venttiilikunnan staattinen tiiviste, kohtalainen paine, standardi ura, ei ilmeistä puristumisvaaraa:

Ensisijaisesti 70A. Syy on hyvä asennettavuus, hyvä kimmoisuus, luotettava alapaineinen alustiiviste, sekä vahva ostettavuus.

Perinteinen ilmapainejärjestelmä

Ilmapainejärjestelmän paine ei yleensä ole korkea, vaan keskitytään enemmän alhaiseen kitkaan, asennukseen ja palautumiseen:

Ensisijaisesti 70A. Jos kyseessä on dynaaminen pneumaattinen sulku , 90A aiheuttaa usein tarpeetonta kitkaa ja kulumisriskiä.

Yleinen hydraulijärjestelmä

Keskimääräinen–alhainen paine, kohtalaisen syvä ura, hallittu välys:

70A tai 80A. Jos esiintyy lievää puristumista, painepulssia tai reunakärsintää, voidaan siirtyä 70A:sta 80A:han tai lisätä tukirenkaus.

Korkeapaineinen hydraulijärjestelmä

Korkea paine, suuri paine-ero, puristumisvälys on olemassa:

80A, 90A tai 70A/80A + tukirenkaan kanssa, erityisesti tarkistettaessa uran varausväliä. Jos vianmuodostumisen syy on selvästi puristuminen, 90A:lla on merkitystä; mutta jos vika johtuu ikääntymisestä, turpoamisesta, puristusmuodonmuutoksesta tai väliaineen yhteensopimattomuudesta, kovuuden nostaminen 90A:ksi ei ratkaise juurisyytä.

Alhaisen lämpötilan tiiviste

Alhainen lämpötila, kylmä käynnistys, pitkäaikainen kylmä seisontatila:

Älä nostaa kovuutta sokeasti. Suositeltavinta on valita alhaisen lämpötilan materiaali tai alhaisen lämpötilan koostumus; kovuuden tulisi yleensä olla mahdollisimman alhainen. 70A:n saaminen luotettavaksi alustaiseksi sovituksi ja kimmoisuudeksi on yleensä helpompaa kuin 90A:n.

Suuri varausväli tai kuluma-varausväli

Jos liukupisteen, sylinterin, venttiilisauvan tai liitoksen varausväli on suurempi:

Kovuuden nostaminen on vain yksi menetelmä. Paras vaihtoehto on yleensä: pienentää varausväliä, optimoida uraa, lisätä tukirengas ja vasta sen jälkeen harkita 80A:n tai 90A:n käyttöä.

9. Insinöörin versio – Arviointimantra

Voit tehdä nopean arvion seuraavan logiikan avulla:

Ei selvää puristusriskiä, käytä ensin 70A.

70A:n kanssa esiintyy lievää puristusta tai painemarginaali on riittämätön, käytä 80A:ta.

Korkea paine, suuri välys, selvä puristusvirhe, käytä tällöin 90A:ta.

Alhainen lämpötila, alhainen paine, vaikea asennus, dynaaminen alhainen kitka ei ratkea kovuuden avulla, älä helposti siirry 90A:han.

Kovuus ei ratkaise materiaalin epäyhteensopivuutta, uran virhettä tai puristumisvaihtelua.

10. Mitä ostososaston tulee ottaa huomioon

Ostososaston ei pitäisi tilata vain "70 asteen" tai "90 asteen" perusteella. Suositellaan vähintään seuraavien kenttien vahvistamista:

Materiaali: NBR, FKM, EPDM, HNBR, VMQ, FFKM jne.; kovuus: esim. 70 Shore A, 80 Shore A, 90 Shore A; mittojen standardi: GB, ISO 3601, AS568 tai ei-standardoidut mitat; kovuuden toleranssi: esim. 70±5 Shore A, yrityksen piirustuksen mukaan tai materiaalieritteen mukaan; väri: musta, ruskea, vihreä jne., mutta väriä ei saa käyttää materiaalin vahvistamiseen; käyttöolosuhteet: väliaine, lämpötila, paine, staattinen tiiviste/dynaaminen tiiviste; sertifiointi: RoHS, REACH, FDA, UL, WRAS, materiaaliraportit jne.; erätasainen jäljitettävyys: COC, COA, materiaalitodistukset, testiraportit.

Ostovaraukset:

NBR 70A- ja FKM 70A-tiivisteitä ei saa pitää yhtä arvoisina vaihtoehtoisina materiaaleina. Vaikka kovuus on sama, öljynkestävyys, kuumuudenkestävyys, kemikaalienkestävyys, alhaisen lämpötilan kimmoisuus ja hinta voivat olla täysin erilaisia.

Ei saa olettaa, että 90A on välttämättä parempi vain siksi, että se on kovempi. 90A voi aiheuttaa asennusvaikeuksia, vuotaa alhaisessa paineessa, johtaa riittämättömään kimmoisuuteen alhaisessa lämpötilassa tai aiheuttaa liiallista dynaamista kitkaa.

Kun asiakkaan piirroksessa on merkintä "70", varmista, että se tarkoittaa Shore A -kovuutta. Standardimerkintä on "70 Shore A" tai "70 ShA."

Kun tuote epäonnistuu, älä muuta pelkästään kovuutta. Jos esiintyy turvotusta, halkeamia, kovettumista tai pysyvää muodonmuutosta, syy on useimmiten materiaali, lämpötila, väliaine tai puristusmäärä, ei kovuus.

11. Kuinka myyntihenkilöt voivat vastata asiakkaiden usein toistuviksi kysytyiksi kysymyksiksi?

Asiakas kysyy: "Mikä ero on 70 asteella ja 90 asteella?"

Vastaa esimerkiksi näin: 70A on yleiskäyttöisempi, parempi joustavuus ja asennettavuus, sopii useimpiin perusvarmistuksiin; 90A on kovempi ja pääasiassa parempi vastustamaan puristumista, sopii korkeapaineisiin tai suurien ilmarajojen olosuhteisiin. Kuitenkin 90A:n asennusvoima on suurempi, alhaisen lämpötilan kimmoisuus ja tiukentumiskyky voivat heikentyä, joten korkeampi kovuus ei ole aina parempi, ja yleinen suositus on käyttää ensin 70A:ta, ellei korkeapaineisen vuodon riskiä ole selvästi tunnistettu.

Asiakas kysyy: "Onko korkeapaineelle aina tarpeen käyttää 90 astetta?"

Vastaus voi olla seuraava: ei välttämättä. Korkeapaineiseen tiivistykseen on samanaikaisesti tarkistettava paine, uran leveys, poikkileikkauksen mitat ja se, onko takapuolinen tukirenkaus käytössä; 90A-materiaali on paremmin kestävä puristumista, mutta jos uran leveys on liian suuri, pelkän kovuuden nostaminen ei myöskään takaa luotettavaa tiivistystä – yleensä tarvitaan edelleen sovitettu takapuolinen tukirengas tai optimoitu ura.

Asiakas kysyy: "Alun perin käyttämäni 70 asteen tiivisterenkas vuoti – toimiiko vaihto 90 asteen renkaaseen?"

Vastaus voi olla seuraava: on ensin tutkittava vuodon syy. Jos O-renkaan reuna on puristunut ulos tai pureutunut, 80A- tai 90A-materiaalin käyttöönotto saattaa auttaa, tai voidaan lisätä takapuolinen tukirengas. Jos vuoto johtuu vanhenemisesta, turpoamisesta, puristusmuodostumasta, halkeamista tai riittämättömästä alhaisen lämpötilan jousituksessa, 90A-materiaalin käyttöönotto ei välttämättä auta ja saattaa jopa heikentää asennusta ja jousitusta.

Asiakas kysyy: "Onko 80 astetta välttämätöntä?"

Vastaus voi olla seuraava: Kyllä, 80 A on kompromissi 70 A:n ja 90 A:n välillä; se soveltuu hieman korkeammalle paineelle kuin tavallinen kumi, mutta käyttäjä on huolissaan puristumisesta (extrusion) ja ei halua, että 90 A olisi liian kovaa ja asennusvoima liian suurta; usein 80 A on vakavampi vaihtoehto kuin siirtyminen suoraan 90 A:han.

12. Lopullinen suositus

Tavallinen valinta: 70 Shore A. Tämä on useimpien O-renkaiden oletuskovuus, joka ottaa huomioon tiivistyksen, kimmoisuuden, asennettavuuden ja hinnan.

Korkeampi paine tai suurempi puristumisvaara: 80 Shore A. Tämä on kompromissi yleisestä tiivistyksestä puristumista estävään tiivistykseen.

Korkea paine, suuri välys ja selvä puristumisvika: 90 Shore A. Samanaikaisesti on kuitenkin tarkistettava ura, tukirenkaat, viisteet, voitelu, alhaisen lämpötilan kimmoisuus ja asennusvoima.

Yhteenveto: 70A vastaa monikäyttöisyydestä ja tasapainosta, 80A vastaa kompromisseista ja korjaustoimenpiteistä, 90A vastaa puristusvastuksesta; mitä kovempi kovuus, sitä voimakkaampi puristusvastus, mutta joustavuus, asennettavuus ja alhaisen lämpötilan kimmoisuus heikkenevät vastaavasti.