
עיגול גומי הביטוי הנפוץ "70 מעלות, 80 מעלות, 90 מעלות" מתייחס בדרך כלל ל-70 שור א', 80 שור א', 90 שור א' – כלומר לקשיחות הגומי. ככל שהערך גבוה יותר, החומר קשיח יותר וההתנגדות שלו לעיוות תחת לחץ חזקה יותר; אך במקביל, הכוח הדרוש להרכבה גדל, ההתאמה האלסטית למשטח החתימה נחלשת, וגם התגובה הקפואת (השחזור בטמפרטורות נמוכות) מתדרדרת. לפיכך, קשיחות טבעת ה-O אינה טובה יותר ככל שהיא גבוהה יותר.
הלוגיקה הכללית לבחירת חומר בהנדסה היא:
70A: העדיפות המובילה כברירת מחדל. מתאימה לרוב החתימות הסטטיות, לשמנים, מים, אוויר דחוס ולמקרים טיפוסיים של תחזוקה. היתרונות של 70A הם שילוב מאוזן יחסית של אלסטיות, קלות בהרכבה, התאמה טובה למשטח החתימה ותאימות כללית.
80A: פתרון אמצעי. כאשר 70A עלולה להפגין סיכון קל לעיוות תחת לחץ, או כאשר יש רווח קטן מדי בתעלה או נגיעה קלה בקצוות, אך לא רוצים את הכוח ההרכבה המוגבר, החיכוך הגבוה והירידה בהתנהגות הקפואת ש-90A גורמת, ניתן לשקול את 80A.
90A: עדיפות לנגד עיוות. מתאים למערכות הידראוליות בעלות לחץ גבוה, פער גדול של יציקה, או לתנאים שבהם כבר התרחשו בעבר תופעות של קילוף/יציקה/נשיכה; עם זאת, 90A לא אמור להיחשב פשוט כ"מתקדם יותר", מכיוון שהוא דורש דרישה גבוהה יותר מהחריץ, מהפאה, משימון השמנים בעת ההרכבה ומהאטימה הראשונית בטמפרטורות נמוכות.
Shore A הוא מערכת בדיקת קשיחות על ידי שקע; ASTM D2240 מגדיר בבירור כי בדיקה זו מודדת את עומק השקע בחומר תחת תנאים מוגדרים, ושייכת למדד ביקורתי אמפירי, ולכן אינה יכולה להיחשף באופן פשוט לקשר ישיר לביצוע מכני ספציפי אחד. במילים אחרות, 90A אינו "בעל עמידות למתח גדולה ב-30% מאשר 70A" — זהו פשוט דרגת קשיחות גבוהה יותר.
פריט |
70 שור A |
80 Shore A |
90 Shore A |
גמישות |
הגבוהה ביותר |
בינוני |
נמוכה יותר |
התנגד扺stance ליציאה |
כְּלָלִי |
טוב יותר |
החזקים ביותר |
הטיה ללחץ רלוונטי |
לחץ נמוך עד בינוני |
לחץ בינוני עד מעט גבוה |
לחץ גבוה, פער גדול |
כוח הרכבה |
נמוכה יותר |
בינוני |
עולה באופן מובהק |
התאמה אלסטית |
טוב יותר |
בינוני |
חלש יותר |
התאוששות בטמפרטורות נמוכות |
טוב יותר |
בינוני |
חלש יותר |
דרישת חריץ/פאה |
סובלני יחסית |
בינוני |
מחמיר יותר |
סיכונים דינמיים בחיכוך |
נמוכה יותר |
בינוני |
גבוהה יותר |
שימוש טיפוסי |
חצם כללי, תחזוקה, חצם סטטי בלחץ קונבנציונלי |
לחץ מעט גבוה יותר או תנאי דרישה קלה יותר נגד התרחבות |
תנאי פעולה בלחץ גבוה וגדול |
לטבלה זו יש להוסיף הנחה אחת: ההשוואה חייבת להתבצע בתוך מערכת חומרים זהה. NBR 70A, FKM 70A, EPDM 70A, VMQ 70A אינם בעלי ביצועים זהים — החומר קובע את התאימות למדיום, טווח הטמפרטורות, ערך ההתכווץ הקבוע והביצוע בטמפרטורות נמוכות; הקשיחות היא רק אחד הפרמטרים בתוך המערכת.
הערך המרכזי של 70A הוא "איזון".
טבעת O אינה סומכת על עיקרון "לחיצה חזקה יותר = אטימה אמינה יותר", אלא על הלחץ הראשוני שנוצר עקב ההתכווצות לאחר ההתקנה, ולאחר מכן מתחזקת האטימה תחת פעולת לחץ התווך. חומר טבעות ה-O של Trelleborg מציע את המלצות הלחיצה הראשונית הסטנדרטיות הבאות: 6–20% ליישומים דינמיים ו-15–30% ליישומים סטטיים. עובדה זו מדגישה כי טבעת O חייבת להיות מסוגלת להתכווץ באופן סביר, להתאים עצמה למשטח ולהשיג שחזור טוב – ולא להסתמך אך ורק על קשיחות גבוהה.
היתרונות של 70A כוללים:
קביעת קלה: הרכבה ידנית, הרכבה מקבוצתית וחליפת שרות נוחות יותר, ופחות סבירות לגרום לפגמים כגון חרטום, קציצה או פגיעה בהליכה עקב קשיחות מופרזת.
אלסטיות טובה והתאמה טובה למשטח: סובלנית יותר בפני אי-חדות קלות במשטח, תנודות בממדים של חריץ או אי-אחידות בפלנשה.
אטימה אמינה יותר בלחצים נמוכים ובזמן ההפעלה הראשונית: מערכות רבות בשלבים של לחץ נמוך, הפעלה ראשונית ושינוי טמפרטורה דורשות שאום-רינג יסתמך על ההתאוששות שלו כדי לשמור על החסימה, ו70A הוא בדרך כלל יתרון.
התאוששות טובה יחסית בטמפרטורות נמוכות: תחת אותו חומר, ככל שהקשיחות עולה, האלסטיות בטמפרטורות נמוכות נוטה להיות פחות מתאימה; כאשר ההתאוששות האלסטית ושינוי קיבוע הלחיצה עוברים את אזור המעבר הגבישי, ההשפעה על יכולת החסימה של אום-רינג היא קריטית במיוחד.
לכן, אלא אם קיימת מגבלה ברורה של לחץ, יציאה החוצה (extrusion), סחיפה או מבנית, 70A הוא בדרך כלל נקודת ההתחלה ההנדסית הסטנדרטית.
80A היא קשיחות מעבר ערכית מאוד, אך לעתים קרובות לא זוכה להערכה מספקת.
הנחיות לבחירת 80A:
ל-70A יש סיכון קל ליציאה מהקצוות תחת לחץ; רוחב החריץ הוא גדול יותר במעט, אך עדיין לא בהכרח דורש מעבר ל-90A או להוספת טבעת תמיכה; הלחץ במערכת הוא בינוני-גבוה; משוב הלקוחות על 70A כולל תיאור של כשלים כגון 'נשיכה', 'נשיפת קצה', 'היווצרות שוליים' ו'יציאה מהקצוות לתוך החריץ'; הלקוח מעוניין לשמור על עמידה מסוימת בעת ההרכבה, על גמישות ועל דחיסה נמוכה; ההרכבה קשה מדי, או שהחיכוך הדינמי נ wears out.
מדריך העיצוב של Apple Rubber כולל דוגמה אינטואיטיבית: תחת לחץ של 1000 psi ותנאי רוחב חריץ כולל של 0.016 אינץ', הנקודה המתאימה ל-70 Shore A נמצאת באזור לא יציב, ולכן יש להעלות את הקשיחות, להוסיף טבעת תמיכה או להקטין את רוחב החריץ; לעומת זאת, הנקודה המתאימה ל-80 Shore A באותה דיאגרמה נמצאת בתחום המומלץ. עובדה זו מראה כי 80A אינה 'דרישה קרה', אלא פשרה הנדסית פרקטית מאוד בין 70A ל-90A.
המטרה העיקרית של 90A איננה 'לסתום טוב יותר', אלא להתנגד ליציאה מהקצוות טוב יותר.
תחת לחץ, החבל האלסטי נדחה לצד הלחץ הנמוך. אם הפער בין החלקים המתחברים גדול מדי או שהלחץ גבוה מדי, הגומי עלול להידחף לתוך הפער, מה שגורם לפגמים כגון נקיצות, סדקים, קריעות ולבסוף דליפה. חברת Apple Rubber מפרטת בבירור שיטות נפוצות למניעת הדחיסה של חבלים אלסטיים תחת לחץ: הגברת הקשיחות, שימוש בטבעת תמיכה, הקטנת פער הקוטר והורדת לחץ המערכת.
מתאים לבחירת 90A:
הידראוליקה בעלת לחץ גבוה; הפרש לחצים גדול; זוג עזר קינמטי עם פער הדחיסה יחסית גדול; חבל אלסטי בעל חתך קטן העומד בפני לחץ יחסית גבוה; צורת כשל באתר ברורה – הדחיסה, נקיצה, נקיצות – ולא גילוי, התמוססות או דעיכה עקב לחיצה; ממדים של חריץ לא ניתנים לשינוי, ושימוש בטבעת תמיכה אינו נוח; יש להשתמש בו יחד עם טבעת תמיכה כדי להשיג אמינות גבוהה יותר בלחצים גבוהים.
אך עלות ה-90A גם היא ברורה:
כוח ההרכבה עולה באופן משמעותי; קל יותר לחתוך או לקלף במהלך ההרכבה; יש צורך בשיפוע הובלה טוב יותר ושימון; רגיש יותר לממדים של חריץ, לקשיחות המשטח ו لكمית הצמצום; התגובה החמה בדרגות נמוכות והשוליים הראשוניים לאיטום ירדו; הסיכון לחיכוך, לבלאי וליצירת חום עולה באיטום דינמי.
החומר של טרלבורג מדגיש כי כמות הצמצום של טבעת ה-O מושפעת מהלחץ הראשוני, מהחומר, מהקשיחות, מקוטר הפנים ומקטע הרוחב, ומציג את עקומת הצמצום-העמסה של NBR 70 Shore A לעומת NBR 90 Shore A; הגרף מראה בבירור שככל שהקשיחות גבוהה יותר, כך גם העומס הנדרש לצמצום, כלומר כוח ההרכבה והתנגדות הצמצום גדלים.

לקוחות רבים שואלים: "באילו לחצים משתמשים ב-70? באילו לחצים משתמשים ב-90?"
שאלה זו לא יכולה להיענה על ידי לחץ בלבד. אם טבעת O תצטמרר תלויה לפחות בגורמים הבאים: לחץ או הפרש לחצים; פער הצטמררות; ממד חתך הרוחב של טבעת ה-O; מבנה החריץ; מערכת החומר; קשיחות; איטום סטטי או דינמי; טמפרטורה; קיומו של טבעת תמיכה; וקיום תנודות לחץ.
החומר של Apple Rubber מציין בבירור כי גבול הצטמררות של טבעת O נקבע באופן משותף על ידי הפער הקוטري תחת לחץ והקשיחות של החומר; כאשר נקודת החיתוך בין הלחץ לפער נמצאת באזור לא בטוח, יש להגביר את הקשיחות, להשתמש בטבעת תמיכה או לצמצם את הפער.
הלחץ העבדה המומלץ של Trelleborg לתחומים כלליים O-rings גם זה משקף את הנקודה הזו: ללא טבעת תמיכה, יישומים סטטיים נפוצים הם בדרך כלל בכיתה של מספר מגה-פסקל עד כ-10 מגה-פסקל, בהתאם לחומר, לחתך ולפער; לאחר השימוש בטבעת תמיכה, יכולת התנגדות הלחץ עולה באופן משמעותי; ביישומים דינמיים חזרתיים ללא טבעת תמיכה יש יכולת התנגדות ללחץ מוגבלת יותר.
לכן הצהרה מדויקת יותר היא:
תחילה שיפטו את המדיה והטמפרטורה:
שמן מינרלי, שמן הידראולי: ניטריל (NBR), ניטריל מודifikציה (HNBR), פלואורוקאוצ'וק (FKM) נפוצים. מים חמים, אדים, נוזל בלמים, מדיות קוטביות: אטלן (EPDM) נפוץ. שמן בטמפרטורות גבוהות, דלק, מדיות כימיות: פלואורוקאוצ'וק (FKM), פלואורואלסטומר (FFKM) נפוצים. טמפרטורות נמוכות, אוויר, חלק מתנאי שימוש מיוחדים: ניתן לשקול סיליקון (VMQ), פלואורוסיליקון (FVMQ) או ניטריל/פלואורוקאוצ'וק מיוחדים לטמפרטורות נמוכות.
החומר של טרלבורג מראה גם שהטווח הטמפרטורי של אלסטומרים שונים והגמישות שלהם בטמפרטורות נמוכות נבדלים במידה רבה, למשל: FVMQ ו-VMQ מציגים גמישות טובה יותר בטמפרטורות נמוכות, בעוד שהיכולת שלהם של FKM, HNBR ו-NBR לפעול בטמפרטורות נמוכות תלויה עדיין בנוסחה הספציפית.
אל תאמרו פשוט "אני צריך טבעת אטימה בדרגת קשיות 70". עליכם לציין בו זמנית את החומר ממנו היא עשויה.
דוגמאות לביטויים נכונים: טבעת אטימה מסוג NBR בקשיות 70 שור A. טבעת אטימה מסוג FKM בקשיות 75 שור A. טבעת אטימה מסוג EPDM בקשיות 70 שור A. טבעת אטימה מסוג HNBR בקשיות 90 שור A.
אם הלחץ נמוך, הפער קטן, זה חיבור סטטי ואין סיכון ברור להתכווץ, יש לשים דגש על קשיות 70A.
אם הלחץ עולה או שהפער גדול יחסית, יש לבדוק ראשית:
האם מידות החריץ תקינות? האם ניתן להקטין את פער ההתכווץ? האם ניתן להוסיף טבעת תמיכה (back-up ring)? האם יש צורך לעבור מקשיות 70A לקשיות 80A? האם חייבים להשתמש בקשיות 90A?
בתנאי לחץ גבוה, הוספת טבעת תמיכה לעתים קרובות יציבה יותר מאשר פשוט הגברת הקשיחות. במיוחד בלחצים דו-כיווניים יש לקחת בחשבון את הצבעת טבעות תמיכה משני הצדדים, כדי למנוע בליעה הנגרמת על ידי שינוי כיוון ההתקנה או כיוון הלחץ.
אם ההרכבה באתר הלקוח מתבצעת ידנית, אם לקדח יש קצוות חדים, אין שמייה, יש צורך לעבור ר THREADS או חורים, הסיכון ל-90A יגדל באופן משמעותי.
נקודות בדיקה עיקריות להרכבה של טבעת O בעלת קשיחות גבוהה: האם קיים פס מדרון מוביל; האם נquitו השיפודים; האם קיימת שמייה להרכבה; האם היא תעבור קצוות חדים, חריצי מפתח, תחנות או חורים לשמירה על שמן; האם נדרשת גלגלת להרכבה; האם ייתכן שהיא תסתובב, תגלגל או תימתח יתר על המידה.
החומר של Trelleborg מדגיש גם כי עיצוב נכון של הקדח יכול למנוע נזק לאטם וכשל איטום; למיקום ההרכבה של טבעת ה-O יש צורך בפס מדרון מוביל ובפינה מעוגלת.
במצבים של טמפרטורות נמוכות, יש לבחור בעריכת הקשיות בזהירות רבה יותר.
תחת אותו חומר, 90A בדרך כלל מתאושש לאט יותר בטמפרטורות נמוכות. עבור ציוד שדורש הפעלה קרה, הפעלה בלחץ נמוך, מחזורי טמפרטורה, עצירה ממושכת בטמפרטורה נמוכה והפעלה מחדש, אין להסתפק בבדיקת הקשיות בטמפרטורת החדר בלבד. התאוששות לקויה בטמפרטורות נמוכות עלולה לגרום לחוסר בלחץ המגע הנדרש, מה שעלול להביא לדליפת קור.
סדר העדיפויות לבחירת חומר לטמפרטורות נמוכות צריך להיות: לבחור חומר או נוסחה מיוחדת המתאימה לטמפרטורות נמוכות; להבטיח כמות דחיסה סבירה; לשלוט ברווח החריץ; לבצע אימות דחיסה-סט או תאוששות בטמפרטורות נמוכות לפי הצורך.
אטם סטטי לפלנזה, לכיסוי קצה, לסוגר, לגוף שסתום, תחת לחץ בינוני, חריץ סטנדרטי, ללא סיכון מובהק לדחיסה יתרה:
עדיפות לקשיות 70A. הסיבה היא נוחות הרכבה טובה, אלסטיות טובה, אטימה ראשונית אמינה בלחצים נמוכים, וזמינות רחבה בשוק.
הלחץ במערכת הפנאומטית בדרך כלל אינו גבוה, ומרוכז יותר בחיכוך נמוך, הרכבה וקיפוץ לאחור:
עדיפות לקשיות 70A. אם מדובר בתנועתי חתימה פנומטית , 90A לעתים קרובות מוסיף חיכוך מיותר וסיכון לבלאי.
לחץ בינוני-נמוך, חריץ סביר, פער מבוקר:
70A או 80A. אם מתרחשים בלאי קל, תנודות לחץ או נשיכה של הקצה, ניתן להעלות מהדגם 70A ל-80A, או להוסיף טבעת תמיכה.
לחץ גבוה, הפרש לחצים גדול, קיים פער המאפשר בלאי:
80A, 90A או 70A/80A + טבעת גיבוי, ספציפי לבדיקת ריווח השורה. אם אופי הכשל הוא בבירור extrusion, 90A משמעותי; אך אם הכשל נובע מזקנת, נפיחות, איבוד דחיסה או אי-תאימות לתווך, המעבר ל-90A לא פותר את הסיבה השורשית.
טמפרטורה נמוכה, הפעלה קרה, עצירה לטווח ארוך בטמפרטורות נמוכות:
אל תעלה את הקשיות באופן עיוור. מומלץ לבחור בחומר לטמפרטורות נמוכות או בנוסחה מתאימה, הקשיות בדרך כלל לא צריכה להיות גבוהה מדי. 70A בדרך כלל מאפשרת להשיג התאמה ראשונית ומחזוריות אמינות יותר בקלות בהשוואה ל-90A.
אם ריווח ההתאמה בין הפיסטון, הצילינדר, גוף השסתום או השטח המניע גדול יחסית:
העלאת הקשיות היא רק אחת השיטות. הדרך הטובה יותר היא בדרך כלל: הפחתת הריווח, אופטימיזציה של השורה, הוספת טבעת גיבוי, ורק לאחר מכן לבדוק 80A או 90A.
ניתן לשפוט במהירות באמצעות הלוגיקה הבאה:
אין סיכון ברור ליציאה החוצה, להשתמש תחילה ב-70A.
ב-70A יש יציאה חלשה החוצה או שמרגין הלחץ אינו מספיק, להשתמש ב-80A.
לחץ גבוה, רווח גדול, כישלון ברור של הנשיכה, ואז להשתמש ב-90A.
טמפרטורה נמוכה, לחץ נמוך, קושי בהרכבה, חיכוך דינמי נמוך שאינו ניתן לפתרון על ידי קשיחות – לא לעלות בקלות ל-90A.
קשיחות אינה פותרת בעיות של אי התאמה חומרית, שגיאות בשקע או דחיסה קבועה.
הקנייה לא אמורה להזמין רק לפי "70 מעלות" או "90 מעלות". מומלץ לאמת לפחות את השדות הבאים:
חומר: NBR, FKM, EPDM, HNBR, VMQ, FFKM וכו'; קשיחות: לדוגמה 70 שורה A, 80 שורה A, 90 שורה A; סטנדרט ממדים: GB, ISO 3601, AS568 או ממדים לא סטנדרטיים; סיבולת הקשיחות: לדוגמה 70±5 שורה A, לפי ציור החברה או לפי مواנה החומר; צבע: שחור, חום, ירוק וכו', אך צבע אינו יכול להחליף את אימות החומר; תנאי סביבה: מדיה, טמפרטורה, לחץ, איטום סטטי/איטום דינמי; אישורים: RoHS, REACH, FDA, UL, WRAS, דוחות חומר וכו'; אפשרות לעקוב אחר партиיה: תעודה של התאמה (COC), תעודה של ניתוח (COA), אישור חומר, דוחות בדיקות.
נקודות סיכון ברכישה:
אסור להתייחס ל-NBR 70A ול-FKM 70A כאל תחליפים שקולים. אף על פי שהקשיחות זהה, עמידות לשמן, עמידות בחום, עמידות כימית, השבה בטמפרטורות נמוכות ומחיר יכולים להיות שונים לחלוטין.
אסור להניח ש-90A הוא בהכרח טוב יותר רק בגלל שהוא קשיח יותר. 90A עלול לגרום לקשיי הרכבה, דליפת לחץ נמוך, השבה לקויה בטמפרטורות נמוכות או חיכוך דינמי מופרז.
כאשר בשרטוט של הלקוח כתוב "70", יש לאשר שמדובר במדידת קשיות לפי סקלה A של שור. הסימון התקני צריך להיות "70 שור A" או "70 ShA."
במקרה של כשל, לא לשנות רק את הקשיות. אם מתרחשים נפיחות, התבקעות, קשיחות, או עיוות קבוע, הסיבה היא בדרך כלל חומר, טמפרטורה, מדיה או כמות הדחיסה – ולא הקשיות.
ניתן לענות כך: 70A הוא כללי יותר, עם אלסטיות טובה יותר וקלות בהרכבה, ומתאים לרוב החיבורים הסגירים הרגילים; 90A הוא קשה יותר, ומשפר בעיקר את ההתנגדות להחלקה (extrusion), ולכן מתאים לתנאי לחץ גבוה או פערים גדולים. עם זאת, כוח ההרכבה של 90A גבוה יותר, והשיקוף בטמפרטורות נמוכות והתאמתיות החסימתית ירדו, ולכן זה לא תמיד נכון לומר ש cuanto יותר טוב. המלצתנו הכללית היא להשתמש ב-70A תחילה, אלא אם קיים סיכון ברור לדליפה תחת לחץ גבוה.
ניתן לענות בדרך זו: לא בהכרח. איטום תחת לחץ גבוה דורש בדיקה בו זמנית של הלחץ, רוחב השיפוץ, ממד חתך הרוחב והאם קיים טבעת תמיכה; דרגת הקשיות 90A עמידה יותר בפני התנפחות, אך אם רוחב השיפוץ גדול מדי, הסתמכות רק על עלייה בקשיות אינה אמינה – בדרך כלל עדיין נדרשת טבעת תמיכה מתאימה או שיפוץ מעוצב מחדש.
ניתן לענות בדרך זו: יש לבדוק קודם כל את סיבת הנזילה. אם קצה הטבעת התנפח או נפגע, מעבר ל-80A או ל-90A עלול לעזור, או שניתן להוסיף טבעת תמיכה. אם הסיבה היא התיישנות, נפיחות, צמצום קבוע, סדקים או חוסר התאוששות טובה בטמפרטורות נמוכות, מעבר ל-90A לאו דווקא יועיל ועשוי אף לפגוע בהרכבה וביכולת ההתאוששות.
ניתן לענות בדרך זו: כן, 80A הוא פתרון אמצעי בין 70A ל-90A, המתאים ללחץ מעט גבוה יותר מאשר בדרכים המסורתיות, כאשר קיימת דאגה להיצרות (extrusion), אך גם לא רוצים ש-90A יהיה קשה מדי וכוח ההרכבה גדול מדי; לעיתים קרובות 80A יציב יותר מאשר מעבר ישיר ל-90A.
בחירת מוסכמת: 70 על סולם Shore A. זוהי הקשיות הסטנדרטית של רוב טבעות ה-O, אשר לוקחת בחשבון את החסימה, הגמישות, את תהליך ההרכבה ואת העלות.
כאשר הלחץ או הסיכון להיצרות עולים: 80 על סולם Shore A. זוהי מעבר פתרוני אמצעי מהחסימה הכללית לחסימה נגד היצרות.
לחצים גבוהים, רווחים גדולים, ותאונות ברורות של היצרות: 90 על סולם Shore A. עם זאת, יש לבדוק בו זמנית את התעלה, טבעת התמיכה, הפיגום (chamfer), השמנים, ההתאוששות בטמפרטורות נמוכות והכוח הנדרש להרכבה.
סיכום: 70A אחראי על גמישות ואיזון, 80A אחראי על פשרה ותיקון, 90A אחראי על התנגדות ליציקה; ככל שהקשיחות גבוהה יותר, כך ההתנגדות ליציקה חזקה יותר, אך האלסטיות, הרכבה והחזרה בטמפרטורות נמוכות משלמות מחיר מתאים.