
Dynamisch O-ring dichtingsbalans houdt rekening met de afdichtkracht, wrijving, smeervilm, lekkage en levensduur. Statische dichtingen richten zich voornamelijk op het behoud van contactspanning op lange termijn na compressie; dynamische dichtingen moeten ook relatieve beweging verdragen, waardoor ook de startwrijvingskracht, de wrijving tijdens bedrijf, het stokken-glijden/creep, warmteontwikkeling, slijtage en het instorten van de smeervilm een rol spelen.
Een O-ring moet voldoende worden gecomprimeerd om te dichten, maar hoe sterker de compressie, des te groter de wrijving en slijtage.
De - Ik ben de baas. De O-Ring Handbook verdeelt de belangrijkste factoren die de wrijving bij dynamische dichtingen beïnvloeden in drie categorieën: factoren gerelateerd aan het dichtingsdeel (geometrische vorm, fabricagetoleranties, voorcompressie, materiaalhardheid, droge/vochtige wrijvingscoëfficiënt, uitzetting en gedrag bij lage temperaturen); factoren gerelateerd aan het medium (vorming van een smeervilm, viscositeit en diens temperatuurafhankelijkheid); en factoren gerelateerd aan de bedrijfsomstandigheden (bedrijfsdruk, wrijvingsnelheid, ruwheid van het tegenoverliggende metalen oppervlak, bewerkings- en montage-toleranties, radiale belasting op zuiger-as en inleidingsomstandigheden).
Dynamische O-ringwrijving kan worden vereenvoudigd tot: Ff ≈ μ × N, waarbij N ≈ N(compressievoorbelasting) + N(mediadruk) + N(uitlijning/invoer). Met andere woorden, wrijving wordt niet alleen bepaald door het materiaal — het wordt gezamenlijk bepaald door de wrijvingscoëfficiënt μ en de contactkracht N.
Nadat de O-ring in de groef is geïnstalleerd, wordt deze radiaal of axiaal samengeperst, waardoor een initiële afdichtingscontactdruk ontstaat. Deze druk is gunstig voor een statische afdichting, maar vormt een wrijvingsbron bij een dynamische afdichting. Hoe groter de compressie, hoe groter het contactoppervlak en hoe hoger de afdichtingslijndruk — zowel de start- als de bedrijfswrijving nemen over het algemeen toe. Parkers tabel met lage-wrijvingsparameters vermeldt duidelijk de richtingen om wrijving te verminderen: "verminder de compressie van de O-ring, verminder de doorsnede, verminder de hardheid, verminder de druk, gebruik smeermiddel en verminder de ruwheid van het loopoppervlak". Er is echter een technische afweging: te weinig compressie brengt lekkage in het gedrang; te veel compressie leidt tot een hogere uittrekkraft, warmteontwikkeling en slijtage.
In hydraulische cilinders, pneumatische cilinders en actuatoren wordt de O-ring niet eenvoudig onder compressie geïnstalleerd — de systeemdruk duwt de O-ring verder naar het afdichtende oppervlak, waardoor de contactdruk toeneemt. Voor O-ringen , neemt de wrijving doorgaans toe naarmate de druk stijgt; het Parker-handboek merkt ook op dat de wrijving van de O-ring toeneemt met de werkdruk. Een veelvoorkomend probleem in hydraulische cilinders voor hoge druk is daarom: hoe hoger de druk, hoe betrouwbaarder de afdichting, maar tegelijkertijd nemen wrijving, warmte en slijtage ook toe.
Rubber is geen star materiaal, maar een visco-elastisch materiaal. Tijdens glijdend contact ondergaat het oppervlaktehechting, lokale elastische vervorming, hysteresisverlies en micro-schuif-/compressie-terugveer-vertraging. Dit betekent dat de wrijving van een O-ring niet alleen voortkomt uit oppervlakteschuring, maar ook uit energieverlies binnen het rubberlichaam tijdens de vervormings-herstelcyclus. Hardheid, vulstofsystemen, oppervlaktebehandeling, materiaalpolariteit en compatibiliteit met media beïnvloeden allemaal het wrijvingsgedrag.
De uitschakelkracht, ook wel uitschakelwrijving of statische wrijving genoemd, is het probleem dat klanten van dynamische afdichtingen het meest gemakkelijk opmerken; typisch manifesteert dit zich als: pieken in de hydraulische cilinderdruk op het moment van opstarten; pneumatische cilinder voelt duidelijk vast bij de eerste beweging; positionering van de actuator begint ongelijkmatig; de eerste beweging na een stilstandperiode is bijzonder zwaar; servosystemen vertonen trillingen of overschrijding bij positionering. De Parker-handboek maakt onderscheid tussen "statische wrijving die moet worden overwonnen bij het begin van beweging" en "dynamische wrijving tijdens het bewegingsproces", en merkt op dat statische wrijving vooral belangrijk is bij heen-en-weergaande of cilindertype toepassingen.
Nadat de O-ring een tijdlang stationair is geweest, wordt het smeermiddelfilm tussen de contactoppervlakken geleidelijk uitgeperst door de voorcompressie, waardoor de rubber- en metalen oppervlakken dichter bij een wrijvings- of grenswrijvingsstatus komen. Hoe langer de stilstandduur, hoe dunner het oliefilm en hoe sterker de hechting, en hoe hoger de ‘breakout’-kracht. Het Parker-handboek wijst erop dat de statische ‘breakout’-wrijving van elastomeren doorgaans aanzienlijk hoger is dan de dynamische wrijving; hoe langer de stilstandduur, hoe gemakkelijker olie uit het afdichtende contactoppervlak wordt geperst, en kan de ‘breakout’-wrijving grenswrijvingsniveaus benaderen — zelfs meerdere malen hoger dan de wrijving tijdens bedrijf.
Invloedsfactor |
Invloed op de ‘breakout’-kracht |
Te grote compressie |
Hogere contactdruk, hogere ‘breakout’-wrijving |
Groef te smal |
O-ring kan zich niet redelijk vervormen, abnormale contactdruk |
Afwijking in materiaalhardheid |
Hogere contactdruk, slechte flexibiliteit bij lage snelheid |
Plakkerig oppervlak van het materiaal |
Hecht aan de metalen oppervlakte, erger na stilstand |
Onvoldoende smering |
Hogere verhouding grenswrijving |
Lange stilstandtijd |
Oliefilm wordt uitgeperst, hechting neemt toe |
Hoge Temperatuur |
Viscositeit van het medium daalt, oliefilm wordt gemakkelijk onderbroken |
Oppervlak te ruw |
Snijdt en slijt de O-ring |
Oppervlak te glad |
Vooral in pneumatische toepassingen, niet gunstig voor het behouden van een smeerspel |
Mislukte afstemming tussen zuigerstang/cilinderboring |
Lokale overcompressie, lokale wrijvingsverhoging |
Wrijving tijdens bedrijf is de weerstand die de O-ring genereert tijdens continue heen-en-weergaande beweging. Deze beïnvloedt direct de cilinderefficiëntie, de reactiesnelheid van de actuator, de stabiliteit bij lage snelheid, warmteproductie, levensduur van de afdichting, energieverbruik en de nauwkeurigheid van de regeling. De uitdaging bij wrijving tijdens bedrijf: een lagere wrijving betekent vaak een verhoogd lekkagerisico; een strakkere afdichting verhoogt de wrijving en slijtage. De Parker-handboek merkt ook duidelijk op dat het verlagen van de contactkracht het lekkagerisico verhoogt, waardoor een lage wrijving en een hoge afdichtingscapaciteit vaak moeten worden afgewogen.
Wrijvingsstatus |
Kenmerken |
Risico |
Grenswrijving |
Zeer dunne oliefilm, uitgebreid microcontact tussen rubber en metaal |
Hoge startwrijving, slijtage |
Gemengde wrijving |
Lokaal aanwezige oliefilm, lokaal direct contact |
Veelvoorkomend bij dynamische afdichtingen |
Vloeistofsmearing |
Contactoppervlakken continu gescheiden door een olievlies |
Lage wrijving, maar hoger lekkagerisico |
De Parker-handboek gebruikt de Stribeck-curve om de afdichtingswrijving te beschrijven: vanaf statische start bevindt deze zich meestal in grenswrijving en neemt de lekkage sterk toe wanneer deze overgaat naar gemengde wrijving; zuivere vloeistofsmearing levert een relatief stabiele wrijving in de afdichting op en continue smering vermindert het lekkagerisico aanzienlijk. In de typische beschrijving in het handboek bedraagt de grenswrijvingscoëfficiënt ongeveer 0,3 en kan gemengde wrijving dalen tot ongeveer 0,06–0,08, hoewel de specifieke waarde afhangt van de smeringsverhouding en de bedrijfsomstandigheden.
Bij lage heen-en-weergaande snelheid is het moeilijk om een smeringsfilm te vormen, waardoor de wrijving in de grens- of gemengde wrijvingszone blijft, wat leidt tot een grotere kans op startweerstand, kruipen en slijtage. Naarmate de snelheid stijgt, wordt de smeringsfilm gemakkelijker gevormd en kan de wrijvingscoëfficiënt dalen; het Parker-handboek merkt op dat een hogere zuigersnelheid over het algemeen gunstig is voor het verlagen van wrijving, omdat een hogere snelheid het vormen van een effectieve smeringsfilm vergemakkelijkt — de absolute wrijving hangt echter nog steeds af van de constructie en het materiaal van de afdichting, de druk en de mate waarin de oliefilm wordt weggeveegd. Maar snelheid is niet per se hoe hoger, hoe beter. Bij hoge snelheid kan, zelfs als de wrijvingscoëfficiënt daalt, het wrijvingsvermogen toch toenemen: Pheat = Ff × v. Typische problemen bij lage heen-en-weergaande snelheden zijn daarom angst voor kruipen, terwijl bij hoge snelheid de zorg voornamelijk uitgaat naar warmteontwikkeling en slijtage.
Stick-slip, ook wel sticking-slipping, kruipen, trillen of instabiliteit bij lage snelheid genoemd, is niet eenvoudigweg 'grote wrijving' — het is een dynamisch verschijnsel waarbij de wrijvingskracht onstabiel varieert met de snelheid, gecombineerd met de elasticiteit van het systeem.
Typische verschijningsvormen: een pneumatische cilinder trilt bij lage snelheid; een hydraulische cilinder beweegt discontinu bij lage snelheid; een actuator blijft eerst steken en maakt vervolgens plotselinge sprongen bij positionering; micro-positionering met een servocilinder is onstabiel; periodieke trillingen treden op bij lage snelheid en hoge belasting; bij omkering treden af en toe duidelijke schokken op.
De Parker-handboek noemt drie noodzakelijke voorwaarden voor stick-slip: statische wrijving overschrijdt voortdurend de dynamische wrijving; de rijdsnelheid ligt onder de snelheid die overeenkomt met het minimum van de wrijvingscoëfficiënt; vermogen wordt overgedragen via een elastisch lichaam, zoals vaak het geval is bij hydraulische cilinders met een samendrukbare olomkolom.
In technische termen: eerst raakt het vast, waardoor de systeemdruk of elastische vervorming blijft opbouwen; zodra de statische wrijving is overwonnen, daalt de wrijving plotseling en schiet het bewegende onderdeel snel naar voren; vervolgens neemt de snelheid af en komt het weer in de vastgezette toestand terecht. Dit is de cyclus van "vastzetten-schokbeweging-vastzetten-schokbeweging".
Bij lage snelheid is de smeerspelletje onvoldoende dik, waardoor het afdichtende oppervlak vaker in de grenswrijvingszone verkeert. Op dit moment verschillen statische en dynamische wrijving sterk. Dit verschijnsel is bij pneumatische systemen bijzonder duidelijk. Volgens de Parker-handboek zijn de smeringsomstandigheden voor pneumatische afdichtingen minder gunstig dan die voor hydraulische afdichtingen; indien vet wordt gebruikt als smeermiddel, kan de smeerspelletje niet continu worden aangevuld zoals bij olievoorziening, en wordt deze geleidelijk weggekrabd tijdens de heen-en-weergaande beweging. Bij pneumatische cilinders met lage snelheid is het risico op stick-slip nog groter wanneer de snelheid wordt verlaagd door het persluchttoevoer te beperken; scherpe afdichtingsranden en ongeschikte ruwheid van het metalen oppervlak verergeren dit probleem bovendien.
Lage snelheid op zich is niet het probleem. Het probleem is onvoldoende vorming van een smeerspel bij lage snelheid, statische wrijving die veel groter is dan dynamische wrijving, een ongunstige helling in de wrijvings-snelheidscurve, plus systeemelasticiteit. Dus wanneer een klant zegt: "een pneumatische cilinder krioelt bij lage snelheid", kan het antwoord niet simpelweg zijn: "voeg meer vet toe." Het is ook noodzakelijk om te controleren: is de O-ringcompressie te groot; is het materiaal te hard of heeft het een glanzend oppervlak; is het cilinderbinnenoppervlak te ruw of te glanzend; is er al lang geen oliesmering meer toegepast; staat de zuigerstang niet centraal; wordt de luchttoevoer sterk beperkt om lage snelheid te bereiken; is de cilinderbore-diameter groot maar de belasting klein en ongelijkmatig; is het nodig om over te schakelen naar een X-ring, Y-ring, U-cup of een combinatieafdichting met lage wrijving.
Dynamische afdichtingen zijn noch volledig droge wrijving noch afhankelijk van een zeer dikke oliefilm. De ideale toestand is meestal een dunne, stabiele en goed hechtende smeermiddelfilm.
Volgens de Parker-handboek is de optimale toestand een relatief dunne smeermiddelfilm met voldoende hechting; als de smeermiddelfilm wordt weggekrabd, kan de afdichting nog steeds zeer strak zijn, maar de slijtage neemt sneller toe; als de smeermiddelfilm te dik is, kan dit ongewenste lekkage veroorzaken.
Wanneer de smeermiddelfilm te dun is: stijgt de uittrekkraft; neemt het risico op stick-slip toe; neemt de slijtage van het rubberoppervlak toe; stijgt de lokale temperatuur; wordt het O-ring-contactgebied aan de afdichtingslip helderder en ontstaan scheuren; de cilinder kan piepen of trillen. Veelvoorkomende oorzaken zijn onvoldoende smeermiddel, lage viscositeit van het medium, hoge temperatuur, ongeschikte oppervlakteruwheid, te grote voorcompressie en lange stilstandtijd.
Wanneer de smeerslag te dik is: de wrijving kan afnemen, maar de oliehoeveelheid op het stangoppervlak neemt toe; de oliefilm wordt meegevoerd tijdens de heen-en-weergaande beweging; externe lekkage of olieachtige nevel neemt toe; het pneumatische systeem kan het milieu vervuilen; de hydraulische cilinder kan lekkage aan de stang vertonen. De stelling "meer smering is altijd beter" geldt dus niet — wat dynamische afdichtingen nodig hebben, is een controleerbare oliefilm, niet een onbeperkte olievoorziening.

Wrijvingswarmteproductie kan worden begrepen met een eenvoudige relatie: Pwarmte = Ff × v. Bij lage snelheid is de per tijdseenheid gegenereerde warmte mogelijk niet hoog, maar zijn grenswrijving en stick-slip duidelijk aanwezig; bij hoge snelheid kan de wrijvingscoëfficiënt dalen, maar de glijdsnelheid is hoog en de warmteproductiesnelheid kan nog steeds groot zijn. Warmteproductie veroorzaakt een kettingreactie: de viscositeit van het medium neemt af (de Parker-handboek merkt ook op dat onder hoge-temperatuur-, lage-viscositeitsomstandigheden de smeervilm verder kan dunner worden en de wrijving verder kan toenemen doordat de smering gemakkelijker wordt verstoord), rubber wordt zachter of harder (verschillende materialen — NBR, FKM, EPDM, HNBR — vertonen verschillende verouderingsmechanismen onder verschillende media en temperaturen), de compressieset neemt toe (de terugveercapaciteit van de afdichting neemt af, wat later lekkage kan veroorzaken), slijtage neemt toe (oppervlaktevermoeidheid, afschilfering van deeltjes, krassen en scheuren worden duidelijker), smeervet veroudert (vooral in pneumatische of laag-gesmeerde systemen) en de systeemregeling verslechtert (wrijving varieert met temperatuur, waardoor responsafwijking optreedt in servoaandrijvingen en precisieactuatoren). Voor klanten is warmteproductie geen geïsoleerde storing — het is het gezamenlijke resultaat van een onevenwicht tussen wrijving, smering, materiaal, snelheid en druk.
O-ringen die worden gebruikt in heen-en-weergaande dynamische afdichtingen slijten doorgaans eerder dan statische afdichtingen. Volgens de Parker-handboek wordt slijtage veroorzaakt door wrijving; slijtage is moeilijk nauwkeurig te voorspellen, maar bepaalt direct de levensduur van de O-ringafdichting en de onderhoudsfrequentie. Afdichtingsonderdelen in vele bedrijfsomstandigheden zijn niet echt op lange termijn afhankelijk van vloeibare smering, maar werken in plaats daarvan in de zone van gemengde wrijving, waardoor de slijtvastheid grotendeels afhangt van het materiaal, de smerend vermogen van het medium en de ruwheid van het tegenoverliggende oppervlak.
Type slijtage\/mislukking |
Uiterlijk |
Veelvoorkomende oorzaak |
Uniforme slijtage |
Contactvlak wordt vlak en glanzend |
Normale dynamische slijtage, te hoge compressie |
Slijtage met krassen |
Oppervlak met richtingsgebonden krassen |
Ruwe stang\/cilinderoppervlakte, deeltjesverontreiniging, gebrek aan olie |
Adhesieve slijtage |
Oppervlak kleverig, lokaal scheuren |
Hoge temperatuur, onverenigbaar materiaal en medium, hoge wrijving |
Uitputtingsslijtage |
Oppervlaktebarsting, afschilfering van deeltjes |
Hoogsnelheids-reciprociteit, pulserende druk, materiaalvermoeiing |
Uitdrukken en aftenen |
Rand versleten, gefransd |
Te grote speling, hoge druk, onvoldoende hardheid |
Spiraalvormige verdraaiing |
O-ring verdraaid, lokaal opgerold |
Slechte groefontwerp, slechte smering, instabiele richting |
Thermische ouderingsverslijting |
Verharding, scheurvorming, brosheid |
Langdurige hoge temperatuur, wrijvingswarmte, aanval door media |
Voor klanten met hydraulische en pneumatische cilinders is de meest kritieke onderscheiding: is het een tekortkoming van het afdichtmateriaal, of zijn de oppervlakte-, smerings- of geleidingsomstandigheden van het systeem de oorzaak van de slijtage? Veel serviceproblemen na verkoop komen niet doordat het O-ringmateriaal zelf 'slecht' is — maar doordat de bedrijfsomstandigheden voor de dynamische afdichting al buiten het toepassingsgebied van een algemene O-ring vallen.
Het dynamische afdichtingsoppervlak kan niet uitsluitend op basis van Ra worden beoordeeld. De vorm van de oppervlakteschommelingen (piek-dal), het draagvermogen van het oppervlak en de bewerkingsmethode zijn allemaal van belang. Volgens de Parker-handboek vereisen dynamische afdichtingsoppervlakken over het algemeen een fijner oppervlakteafwerkingsniveau dan statische afdichtingsoppervlakken; hierbij wordt een referentieoppervlakteruwheid van Rt ≤ 2,5 μm en Ra 0,25–0,5 μm aanbevolen, met daarbij ook rekening gehouden met het draagvermogen van het oppervlak en de piekvorm; slijpbewerkte, trek- en vergelijkbare koudvervormde oppervlakken mogen geen scherpe pieken vertonen, terwijl de dalen als potentiële smeermiddelreservoirs kunnen fungeren, wat het dynamisch afdichtingsgedrag verbetert.
Een oppervlak dat te ruw is, zal: het rubber doorsnijden; het oliefilmverloop verstoren; het aandeel mengwrijving verhogen; slijtage door abrasie verhogen; en de levensduur van de afdichting verkorten.
Een oppervlak dat te glad is, is ook niet altijd goed — vooral onder pneumatische en weinig gesmeerde omstandigheden. Te veel polijsten kan leiden tot een slechte vermoevingsweerstand van de smeervloeistoflaag, waardoor het rubber gemakkelijker aan het metalen oppervlak blijft kleven en de breukwrijving en stick-slip in plaats daarvan toenemen.
Wat dynamische afdichtingsoppervlakken dus moeten nastreven, is: geen pieken, voldoende draagvlak en het vermogen om een microhoeveelheid smeervloeistoflaag vast te houden — niet blind spiegelglad maken.
Hydraulische cilinders gebruiken over het algemeen olie als medium, wat betere smeringsomstandigheden biedt dan pneumatische systemen, maar de druk is hoog en de afdichtingscontactdruk is groot.
Typische problemen: wrijving neemt toe bij hoge druk; de breukweerstand is hoog na uitschakeling; de servocilinder voor lage snelheid vertoont kruipgedrag; olieafvoer of lekkage aan de stangkant; warmteontwikkeling bij hoog-snelheids heen-en-weergaande beweging; schade door vervuilde deeltjes; te grote speling veroorzaakt uitdrukking en afgrepen van het materiaal. De eisen die een hydraulische O-ring moet voldoen, zijn niet eenvoudigweg 'oliebestendig' — ze omvatten ook wrijving, compressievervorming, weerstand tegen uitdrukking, slijtvastheid, terugverende eigenschappen bij lage temperaturen en verenigbaarheid met additieven in hydraulische olie.
Het grootste probleem voor pneumatische cilinders is onvoldoende smering — veel moderne pneumatische systemen streven naar olievrije of minimaal-oliegebaseerde werking, waardoor de O-ring langdurig in een overgangstoestand tussen grenswrijving en mengwrijving verkeert.
Typische problemen: kruipen bij lage snelheid; startwrijving; droge wrijving van het afdichtingsvlak; geleidelijk wegkrabben van de smeermiddel; plakken na langdurige stilstand; instabiliteit van microcilinderbeweging. Volgens de Parker-handboek zijn de smeringsvoorwaarden voor pneumatische afdichtingen strenger dan die voor hydraulische afdichtingen; smeervet wordt niet continu aangevuld en het smeefilm wordt tijdens de beweging langs de rand van de afdichting weggekrabd.
Actuatoren leggen bijzondere nadruk op regelnauwkeurigheid. Een algemene afdichting kan voldoen aan de eis "geen lekkage", maar niet noodzakelijkerwijs aan "lage wrijving, lage hysteresis, lage kruip".
Typische vereisten: lage uitschakelkracht; stabiele wrijvingskracht; kleine wisselende wrijvingsverschillen; kleine wrijvingsdrijfverandering bij temperatuurwisseling; regelbare microverplaatsing; geen stick-slip. Klanten met deze eisen kunnen over het algemeen niet volstaan met een standaard O-ring als primaire dynamische afdichting — er is mogelijk een lage-wrijvingsmateriaal, een gecoate O-ring, een X-ring, een PTFE-composietafdichting of een speciale zuiger-/stangafdichting vereist.
De compressie van een dynamische afdichtende O-ring dient over het algemeen conservatiever te zijn dan die van statische afdichtingen; te hoge compressie verhoogt de uittrekkraft en slijtage.
Technische aanbevelingen: kopieer niet blindelings de compressieverhoudingen voor statische afdichtingen; controleer de groefdiepte en -breedte; vermijd een te smalle groef waardoor de O-ring geen ruimte heeft om te vervormen; overweeg bij hoge-druktoepassingen gelijktijdig het gebruik van een tegenring in plaats van uitsluitend de compressie te verhogen; systemen met hoge wrijvingsvereisten moeten prioriteit geven aan wrijvingstests of monsterverificatie.
Lage hardheid kan betere wrijving en soepelder aanpassing opleveren, maar biedt minder weerstand tegen extrusie; hoge hardheid levert meer weerstand tegen extrusie op, maar kan de contactdruk en uittrekkraft verhogen.
Bedrijfsomstandigheden |
Richting van de hardheid |
Lage druk, lage wrijving, precisiebeweging |
Een lagere hardheid kan worden overwogen |
Hoge druk, grote speling, hoge vereiste voor extrusiebestendigheid |
Hogere hardheid vereist of een ondersteunende ring |
Duidelijke kruip bij lage snelheid |
Hardheid niet blindelings verhogen |
Duidelijke slijtage bij hoge snelheid |
Materiaalslijtbestendigheid en koeling/smering moeten gezamenlijk worden bekeken |
Pneumatisch met weinig olie |
Focus op lage-wrijvingsoppervlak en vermogen om smeermiddel vast te houden |
Materiaal |
Dynamische afdichting in de focus |
NBR |
Veelvoorkomend in hydraulische olie, lage kosten, maar beperkte weerstand tegen hoge temperaturen en ozon |
HNBR |
Betere thermische, olie- en mechanische eigenschappen dan NBR; geschikt voor zwaardere hydraulische toepassingen |
FKM |
Bestand tegen hoge temperaturen en goede chemische weerstand, maar de elasticiteit bij lage temperaturen en wrijving moeten worden geëvalueerd |
EPDM |
Geschikt voor water, stoom en sommige remvloeistoffen, niet geschikt voor minerale olie |
PU |
Slijtvast en bestand tegen extrusie; veelgebruikt in hydraulische afdichtingen, maar over het algemeen geen directe vervanging voor standaard O-ringen |
PTFE-composietafdichting |
Lage wrijving en goede kruipweerstand, maar vereist over het algemeen een elastomeer-energizer |
Voor problemen met de uittrekkende kracht, montageweerstand, stick-slip en automatische montageverstopping kan overwogen worden om een O-ring te voorzien van een oppervlaktecoating of een lage-wrijvingsoppervlaktebehandeling. Volgens het Seal-Glide-materiaal van Trelleborg kan een oppervlaktebehandeling de wrijving tijdens montage en in bedrijf verlagen, de neiging tot stick-slip verminderen en de smering verbeteren zonder de vormgeometrie van de afdichting significant te wijzigen; het materiaal is bovendien geschikt voor EPDM, NBR, HNBR, FKM, FFKM, VMQ en andere elastomeren.
In technische termen kunnen deze methoden worden ingedeeld als: PTFE-coating; droge smeermiddelcoating; siliconen-/wasachtige oppervlaktebehandeling; grafiteringsbehandeling; ioniserende of nanoschaal-oppervlaktemodificatie; formulering van een laag-wrijvingsrubber.
Opmerking: coating is geen universele oplossing. Onder hoge-druk- en hoge-slijtageomstandigheden moeten de duurzaamheid van de coating, de hechting, de compatibiliteit met media en eventuele vervorming tijdens montage allemaal worden gevalideerd.
Een standaard O-ring heeft een eenvoudige constructie, lage kosten en goede universele toepasbaarheid, maar is niet de beste oplossing voor elk dynamisch afdichtingscenario.
Overweeg een alternatieve constructie wanneer het volgende optreedt: langdurige kruip bij lage snelheid; hoge eisen aan positioneringsnauwkeurigheid; te hoge breakoutdruk; veel warmteontwikkeling bij heen-en-weergaande beweging; frequente slijtage; uitdrukking of afbijten onder hoge druk; grote wisselingen in wrijving; de klant vereist tegelijkertijd lage lekkage en lage wrijving.
Alternatieve oplossing |
Toepassingsrichting |
X-ring/Quad-ring |
Stabieler dan een O-ring, betere weerstand tegen torsie |
U-ring/Y-ring |
Vaak gebruikt bij heen-en-weergaande zuiger- of stangafdichtingen, beter controleerbare afdichtlip |
Glyd Ring |
PTFE-glijring + O-ring als energizer, lage wrijving, anti-stick-slip |
Step seal |
Vaak gebruikt bij hydraulische stangafdichtingen, lage wrijving, lage lekkage |
Gespecialiseerde pneumatische afdichting |
Lipontwerp met lage wrijving, geschikt voor pneumatische systemen met weinig olie of zonder olie |
PTFE-veer-energiserede afdichting |
Afdichting voor hoge temperaturen, chemische stoffen en lage wrijving |
Klantverschijnsel |
Mogelijke oorzaak |
Inspectiepunt |
Richting voor verbetering |
Hoge startdruk |
Hoge statische wrijving, oliefilmverbreking, te veel compressie |
Oppervlakteruwheid, compressie, materiaal/coating |
Verbeter de smering, verlaag de compressie, verander de oppervlakteafwerking |
Kruipen bij lage snelheid |
Stick-slip, onvoldoende systeemelasticiteit of smering |
Snelheid, lucht-/olietoevoer, afdichtingsconstructie |
Vervang door een speciale pneumatische afdichting, verbeter de breakout-eigenschappen, verbeter de afdichtingsconstructie |
Cilindersticking |
Werken met weinig olie, smeermiddel wordt weggekrabd |
Vorm van de zuigerstang-/cilinderoppervlakte |
Voeg een coating toe, verbeter de ruwheid van de loopoppervlakte |
Warmteontwikkeling bij hoge snelheid |
Hoge wrijvingskracht, slechte warmteafvoer |
Snelheid, reisfrequentie, temperatuurstijging |
Wrijving verminderen, materialen verbeteren, koeling/smering optimaliseren |
Ongevormde slijtage van de O-ring |
Te veel compressie, langdurige mengwrijving |
Contactvlak, hardheid, snelheid |
Compressie verminderen, materiaal vervangen |
Oppervlaktevergroting |
Ruwe stang/cilinderoppervlakte, verontreinigende deeltjes |
Ruwhheid van de stang/cilinderoppervlakte |
Polsen, slijpen/lagen, filteren, schone montage handhaven |
Randafschaving |
Extrusie onder hoge druk, grote speling |
Extrusiespleet, hardheid, tegenring |
Tegenring toevoegen, hardheid verhogen, speling verminderen |
Aanhechten na uitschakeling |
Materiaalhechting, oliefilmverdamping |
Media-compatibiliteit, temperatuur, uitschakeltijd |
Materiaal wijzigen, coating toepassen, smering verbeteren |
Voortgaande lekgroei |
Slijtage, groefafwijking, compressieset |
Groefafmeting, compressieset |
Groef aanpassen, materiaal vervangen, inspecteren |
Afwijkende wrijvingsfluctuatie |
Verdraaid afdichtingselement, ongelijke smeringsverdeling |
Montagerichting, oppervlaktoestand |
Belasting verbeteren, geleiding verbeteren, coaxialiteit beheersen |
Het wrijvingsprobleem van dynamische O-ringafdichtingen is in wezen de koppeling van vijf factoren: materiaal + compressie + oppervlak + smeerslag + bedrijfsomstandigheden. De factoren die het gemakkelijkst worden over het hoofd gezien, zijn de smeerslag en de ‘breakout’-wrijving. Wat veel klanten zien als ‘vastzitten, kruipen, warmteontwikkeling, slijtage’, heeft vaak de volgende oorzaken: te hoge compressie; groefontwerp dat is gebaseerd op een statisch afdichtingsdenkbeeld; ongeschikte oppervlakteruwheid; onvoldoende smering bij lage snelheid; te groot verschil tussen statische en dynamische wrijving; onvoldoende stijfheid van het systeem; en het gebruik van een standaard O-ring in een toepassing die eigenlijk een lage-wrijvings dynamische afdichting vereist.