1. Záver

O-ring bežne sa hovorí o „70 stupňoch, 80 stupňoch, 90 stupňoch“, čo zvyčajne označuje tvrdosť 70 Shore A, 80 Shore A, 90 Shore A, teda tvrdosť gumy. Čím je hodnota vyššia, tým je materiál tvrdší a tým väčšiu odolnosť má voči vytlačovaniu; súčasne však stúpa montážna sila, klesá pružná prilnavosť k tesniacej ploche a zhoršuje sa odraz pri nízkych teplotách. Preto tvrdosť tesniaceho krúžku O nie je čím vyššia, tým lepšia.

Všeobecná inžinierska logika výberu je nasledovná:

70A: predvolená priorita. Vhodné pre väčšinu statických tesnení, bežné oleje, vodu, pneumatické systémy a všeobecné údržbové scenáre. Výhodou značky 70A je relatívne vyvážená kombinácia pružnosti, montážnej jednoduchosti, prilnavosti k tesniacej ploche a všeobecnej použiteľnosti.

80A: stredná kompromisná voľba. Ak pri tlaku vzniká pri 70A mierne zreteľné riziko vytlačovania, ak je medzera v drážke alebo mierne poškodenie okraja, avšak nechcete nadmernú montážnu silu, trenie a zníženie odrazu pri nízkych teplotách, ktoré prináša 90A, potom môžete zvážiť 80A.

90A: priorita odolnosti voči vytlačovaniu. Je vhodný pre vysokotlakové systémy, veľké extrúzne medzery, hydraulické systémy alebo podmienky, pri ktorých sa už v minulosti vyskytli javy „zakusovania“, „extrúzie“ alebo „ukusovania“. Avšak tvrdosť 90A by sa nemala jednoducho chápať ako „vyspelnejšia“, pretože vyžaduje presnejšie požiadavky na drážku, zaoblenie hraní, mazanie pri montáži a počiatočné tesnenie pri nízkych teplotách.

Škála tvrdosti Shore A je systém merania tvrdosti zatlačením; štandard ASTM D2240 jasne vysvetľuje, že tento test meria hĺbku vtlačenia do materiálu pri stanovitých podmienkach a patrí medzi empirické kontrolné ukazovatele, ktoré sa nedajú jednoducho zameniť za konkrétnu mechanickú vlastnosť. Inými slovami, tvrdosť 90A neznamená „o 30 % vyššiu pevnosť v ťahu ako 70A“ – ide len o vyššiu triedu tvrdosti.

2. Porovnávacia tabuľka tvrdostí 70A, 80A a 90A

Do tejto tabuľky je potrebné pridať jednu predpokladovú podmienku: porovnanie sa musí uskutočniť v rámci rovnakého materiálového systému. NBR 70A, FKM 70A, EPDM 70A a VMQ 70A nemajú rovnaké vlastnosti – materiál určuje kompatibilitu so strediskami, rozsah teplôt, kompresnú deformáciu a výkon pri nízkych teplotách; tvrdosť je len jedným z parametrov v rámci týchto vlastností.

3. Prečo je 70A najčastejšie používaná hodnota?

základnou hodnotou 70A je „rovnováha“.

O-krúžok nepotrebuje na utesnenie „čím silnejšie stlačenie, tým spoľahlivejšie utesnenie“ – na utesnenie sa spolieha na deformáciu po inštalácii spôsobenú stlačením, ktorá vytvára počiatočný kontaktový tlak, a následne sa utesnenie ešte zlepšuje pôsobením tlaku média. Materiál O-krúžkov spoločnosti Trelleborg uvádza typické odporúčania pre počiatočné stlačenie: pri dynamickom použití 6–20 %, pri statickom použití 15–30 %. To ukazuje, že O-krúžok musí byť schopný sa najprv primerane stlačiť, prispôsobiť sa a obnoviť svoj tvar, a nemal by sa snažiť len o vysokú tvrdosť.

výhody 70A zahŕňajú:

Jednoduchá montáž: Ručná montáž, sériová montáž aj výmena pri údržbe sú pohodlnejšie, nedochádza ľahko k poškodeniu povrchu (napríklad poškrabaniu, odškrabaniu alebo skrúteniu) spôsobenému nadmernou tvrdosťou.

Dobrá pružnosť a prispôsobivosť: Je vyššie tolerantný voči miernej nerovnosti povrchu, kolísaniu rozmerov drážky či nerovnomernosti príruby.

Spoľahlivejšie utesnenie pri nízkom tlaku a pri štarte: Mnoho systémov v štádiách nízkeho tlaku, štartu a zmeny teploty vyžaduje, aby O-krúžok závisel na svojej vlastnej odpruživosti na udržanie tesnenia, pričom tvrdosť 70A je všeobecne výhodnejšia.

Relatívne lepšia odpruživosť pri nízkych teplotách: Pri rovnakom materiáli sa so zvyšujúcou sa tvrdosťou tendencia k horšej odpruživosti pri nízkych teplotách zvyšuje; keď sa elastická deformácia a zmena kompresného pretíženia menia v blízkosti sklennej prechodovej teploty, je ich vplyv na tesniacu schopnosť O-krúžku obzvlášť kritický.

Preto, ak nie sú výslovne stanovené požiadavky týkajúce sa tlaku, extrúzie, opotrebovania alebo konštrukčných obmedzení, tvrdosť 70A sa zvyčajne považuje za inžiniersky východiskový bod.

4. Kedy zvoliť tvrdosť 80A?

tvrdosť 80A je veľmi cenná prechodová tvrdosť, ktorá je však často podceňovaná.

Použiteľné prípady pre výber tvrdosti 80A:

70A má mierne riziko vytláčania okraja pod tlakom; výška drážky je trochu väčšia, ale ešte nie je nevyhnutné prejsť na tvrdosť 90A alebo použiť podložný krúžok; systémový tlak je stredne vysoký; zákaznícky spätný vzťah k materiálu 70A uvádza poruchy typu „kúsenie, škrabanie, tvorba hrán, vytláčanie do medzery“; zákazník stále žiada zachovať určitú montážnu zhodu, pružnosť a nízku odrazivosť; montáž je príliš náročná alebo dynamické trenie sa opotrebuje.

Návod na návrh spoločnosti Apple Rubber obsahuje názorný príklad: pri tlaku 1000 psi a celkovej medzere priemeru 0,016 palca sa bod pre tvrdosť 70 Shore A nachádza v nestabilnej oblasti, čo vyžaduje zvýšenie tvrdosti, pridaný podložný krúžok alebo zníženie medzery; zatiaľ čo bod pre tvrdosť 80 Shore A v rovnakom diagrame leží v prijateľnom rozsahu. To ukazuje, že 80A nie je „studená špecifikácia“, ale veľmi praktický technický kompromis medzi 70A a 90A.

5. Kedy zvoliť 90A?

hlavným cieľom 90A nie je „lepšie tesnenie“, ale lepšia odolnosť voči vytláčaniu.

Pri tlaku sa O-krúžok posúva smerom k strane s nízkym tlakom. Ak je vzdialenosť medzi spojovacími plochami príliš veľká alebo tlak príliš vysoký, gumový materiál sa môže stlačiť do tejto vzdialenosti, čo vedie k požeraniu (nibbling), praskaniu, rozštiepeniu a nakoniec k úniku. Spoločnosť Apple Rubber jasne uvádza bežné metódy na prevenciu extrúzie O-krúžku spôsobenej tlakom: zvýšenie tvrdosti, použitie podpornej krúžkového kruhového prvku (back-up ring), zníženie vzdialenosti medzi priemerom, zníženie tlaku v systéme.

Použiteľné pri výbere tvrdosti 90A:

Hydraulické systémy s vysokým tlakom; veľký rozdiel tlakov; kinematická pomocná dvojica s relatívne veľkou vzdialenosťou pre extrúziu; O-krúžok s malým prierezom, ktorý vydrží relatívne vysoký tlak; na mieste je zrejmým režimom poruchy práve extrúzia, požeranie (biting), požeranie (nibbling), nie starnutie, rozpustenie ani deformácia pod tlakom (compression set); rozmery drážky sa nedajú zmeniť a použitie podpornej krúžkového kruhového prvku (back-up ring) je nepraktické; pre ešte väčšiu spoľahlivosť pri vysokých tlakoch sa musí používať spoločne s podporným krúžkovým kruhovým prvkom (back-up ring).

Avšak cena 90A je tiež zrejmá:

Montážna sila výrazne stúpa; počas montáže sa ľahšie reže alebo odškrabáva; vyžaduje lepší vstupný zafalcovací hranol a mazanie; je citlivejšia na rozmery drážky, drsnosť povrchu a mieru stlačenia; pri nízkych teplotách klesá odskok a počiatočná tesniaca rezerva; riziko trenia, opotrebenia a tvorby tepla sa zvyšuje pri dynamickom tesnení.

Materiál spoločnosti Trelleborg uvádza, že miera stlačenia O-krúžku je ovplyvnená počiatočným tlakom, materiálom, tvrdosťou, vnútorným priemerom a prierezom, a poskytuje krivku deformácie zaťaženia pri stlačení pre NBR s tvrdosťou 70 Shore A a NBR s tvrdosťou 90 Shore A; graf jasne ukazuje, že čím je tvrdosť vyššia, tým je vyššia požadovaná sila na stlačenie, t. j. vyššia montážna sila a väčšia odolnosť voči stlačeniu.

6. Neprehanajte s tým, že „tlak“ jednoznačne určuje tvrdosť

Mnoho zákazníkov sa pýta: „Pri akom tlaku sa používa 70? Pri akom tlaku sa používa 90?"

Na túto otázku nie je možné odpovedať iba tlakom. Či sa O-krúžok vytláča, závisí minimálne od nasledovných faktorov: tlaku alebo rozdielu tlakov; vytláčacieho medzery; prierezu O-krúžku; štruktúry drážky; materiálového systému; tvrdosti; statického alebo dynamického tesnenia; teploty; prítomnosti podložného krúžku; pulzujúceho tlaku.

Materiál spoločnosti Apple Rubber jasne uvádza, že medza vytláčania O-krúžku je spoločne určená priemerovou medzerou pod tlakom a tvrdosťou materiálu; ak sa priesečník tlaku a medzery nachádza v nebezpečnej oblasti, je potrebné zvýšiť tvrdosť materiálu, použiť podložný krúžok alebo znížiť medzeru.

Referenčný pracovný tlak spoločnosti Trelleborg pre všeobecné O-rings odráža aj tento bod: bez záložného kruhu je bežné statické použitie zvyčajne od niekoľkých MPa do približne 10 MPa, v závislosti od materiálu, prierez a voľnej plochy; po použití záložného kruhu sa môže tlaková nosnosť výrazne zvýšiť; dynamické aplikácie na spätné pohyby bez záložného kruhu majú obmed

Takže presnejšie vyhlásenie je:

7. Proces výberu tvrdosti

Krok 1: Najprv vyberte materiál, potom tvrdosť

Najprv posudzujte médium a teplotu:

Minerálny olej, hydraulický olej: bežný NBR, HNBR, FKM. Teplá voda, para, brzdová kvapalina, polárne médiá: bežné EPDM. Vysokonapalotermálne oleje, palivo, chemické médiá: bežný FKM, FFKM. Nízka teplota, vzduch, časť osobitných podmienok: možno zvážiť VMQ, FVMQ alebo NBR/FKM určené pre nízke teploty.

Materiál spoločnosti Trelleborg tiež ukazuje, že rozsah teplôt a flexibilita pri nízkych teplotách sa u rôznych elastomérov veľmi líšia, napr. FVMQ a VMQ majú lepšiu flexibilitu pri nízkych teplotách, zatiaľ čo nízkoteplotná odolnosť FKM, HNBR a NBR stále závisí od konkrétneho zloženia.

Nedávajte len požiadavku „Potrebujem tesniaciu kruhovú tesniacu manžetu s tvrdosťou 70.“ Musíte súčasne uviesť aj materiál.

Správne príklady vyjadrenia: NBR 70 Shore A tesniaca kruhová tesniaca manžeta. FKM 75 Shore A tesniaca kruhová tesniaca manžeta. EPDM 70 Shore A tesniaca kruhová tesniaca manžeta. HNBR 90 Shore A tesniaca kruhová tesniaca manžeta.

Krok dva: Zvážte tlak a medzeru na vytlačenie

Ak je tlak nízky, medzera malá a ide o statické tesnenie bez zreteľného rizika vytlačenia, uprednostnite tvrdosť 70A.

Ak sa tlak zvyšuje alebo je medzera väčšia, najprv zvážte nasledovné otázky:

Je rozmer drážky správny? Je možné znížiť medzeru na vytlačenie? Je možné pridať podporový krúžok? Je potrebné prejsť z tvrdosti 70A na 80A? Je nevyhnutné použiť tvrdosť 90A?

Pri vysokotlakových podmienkach je pridaním podložného krúžku často dosiahnuteľnejšia stabilita ako jednoduché zvýšenie tvrdosti. Najmä pri obojsmernom tlaku by sa mali zvážiť podložné krúžky na oboch stranách, aby sa predišlo extrúzii spôsobenej zmenou smeru inštalácie alebo smeru pôsobiaceho tlaku.

Krok tretí: Zohľadnite podmienky montáže

Ak sa montáž u zákazníka vykonáva manuálne, ak má drážka ostré hrany, ak chýba mazivo, ak je potrebné prejsť závitmi alebo otvormi, riziko 90A výrazne stúpne.

Kľúčové kontrolné body pri montáži O-krúžkov s vysokou tvrdosťou: je vedenie do drážky (zakoslenie); boli odstránené hrotité okraje; je použité montážne mazivo; prechádza cez ostré hrany, drážky na kľúče, závity alebo olejové otvory; je potrebná montážna objímka; môže sa skrútiť, prevrátiť alebo preťažiť.

Materiál spoločnosti Trelleborg tiež zdôrazňuje, že správnym návrhom drážky sa dá predísť poškodeniu tesnenia a poruche tesnenia; poloha montáže O-krúžku vyžaduje vedenie do drážky (zakoslenie) a zaoblenie.

Krok štvrtý: Zohľadnite nízke teploty a tesnenie pri štarte

Pri nízkych teplotách by sa mala vyberať tvrdosť opatrnejšie.

Pri rovnakom materiáli sa 90A zvyčajne pomalšie vráti do pôžodného stavu pri nízkych teplotách. Pre zariadenia, ktoré vyžadujú štart v chladnom stave, štart pri nízkom tlaku, cyklické zmeny teploty, dlhodobé státie pri nízkych teplotách a opätovný štart, nestačí brať do úvahy len tvrdosť pri izbovej teplote. Nedostatočná schopnosť vrátiť sa do pôžodného stavu pri nízkych teplotách môže viesť k nedostatočnému kontaktovému tlaku a tým k úniku pri nízkych teplotách.

Poradie priorít pri výbere pre nízkotepelné podmienky by malo byť nasledovné: vybrať materiál alebo špeciálny zmesový receptúr vhodný pre nízke teploty; zabezpečiť primerané stlačenie; kontrolovať voľný priestor v drážke; v prípade potreby vykonať skúšku kompresného deformovania alebo skúšku odskoku pri nízkych teplotách.

8. Typické odporúčania pre výber

Bežné statické tesnenie

Flanec, uzáver konca, zátky, telo ventilu – statické tesnenie, stredný tlak, štandardná drážka, žiadne zjavné riziko extrúzie:

Prioritou je 70A. Dôvod: dobrá montáž, dobrá pružnosť, spoľahlivé počiatočné tesnenie pri nízkom tlaku, vysoká dostupnosť na trhu.

Konvenčný pneumatický

Tlak v pneumatickom systéme je zvyčajne nízky, s dôrazom na nízke trenie, montáž a odraz:

Prioritou je 70A. Ak ide o dynamické použitie pneumatiková uzátvorka , 90A často namiesto toho prináša zbytočné riziko trenia a opotrebovania.

Bežný hydraulický

Stredný až nízky tlak, primeraná drážka, kontrolovaná medzera:

70A alebo 80A. Ak nastane mierne vytláčanie, pulzujúci tlak alebo poškodenie okrajov, možno zvýšiť tvrdosť z 70A na 80A alebo pridať podporový krúžok.

Vysokotlakový hydraulický

Vysoký tlak, veľký tlakový rozdiel, existuje medzera pre vytláčanie:

80A, 90A alebo 70A/80A + podložný krúžok, špecifické pre kontrolu voľného priestoru v drážke. Ak je režim poruchy jasne extrúzia, má tvrdosť 90A zmysel; ak je však príčinou poruchy starnutie, nafukovanie, kompresná deformácia alebo neslučiteľnosť s prostredím, zvýšenie tvrdosti na 90A neodstraňuje základnú príčinu.

Tesnenie pre nízke teploty

Nízka teplota, studený štart, dlhodobý pokoj pri nízkych teplotách:

Nepovažujte zvyšovanie tvrdosti za samozrejmosť. Uprednostňujte materiál alebo zloženie určené pre nízke teploty; tvrdosť by všeobecne nemala byť príliš vysoká. Tvrdosť 70A sa zvyčajne ľahšie dosiahne spoľahlivá počiatočná zhoda a odskok než tvrdosť 90A.

Veľký voľný priestor alebo voľný priestor spôsobený opotrebovaním

Ak je voľný priestor medzi piestom, valcom, ventilovou tyčou alebo prírubou na strane spoja väčší:

Zvyšovanie tvrdosti je len jednou možnosťou. Lepšou cestou je zvyčajne: znížiť voľný priestor, optimalizovať drážku, pridať podložný krúžok a potom zvážiť tvrdosť 80A alebo 90A.

9. Verzia pre inžinierov – Mantra na rozhodovanie

Môže rýchlo posúdiť podľa nasledujúcej logiky:

Žiadne zrejmé riziko vytlačenia, najprv použiť 70A.

pri 70A sa vyskytuje mierne vytlačenie alebo nedostatočná tlaková rezerva, použiť 80A.

Vysoký tlak, veľká medzera, zrejmé zlyhanie pri sťahovaní, potom použiť 90A.

Nízka teplota, nízky tlak, ťažká montáž, dynamické nízke trenie sa nedá vyriešiť zmenou tvrdosti – nezvyšovať ľahko na 90A.

Tvrdosť nemôže vyriešiť neslučiteľnosť materiálov, chyby v drážke ani problémy s kompresnou deformáciou.

10. Na čo si musí nakupujúci dávať pozor

Nakupujúci by nemal objednávať len podľa údaja „70 stupňov“ alebo „90 stupňov“. Odporúčame minimálne overiť nasledujúce položky:

Materiál: NBR, FKM, EPDM, HNBR, VMQ, FFKM atď.; Tvrdosť: napr. 70 Shore A, 80 Shore A, 90 Shore A; Štandardné rozmery: GB, ISO 3601, AS568 alebo netypické rozmery; Tolerancia tvrdosti: napr. 70±5 Shore A, podľa výkresu spoločnosti alebo špecifikácie materiálu; Farba: čierna, hnedá, zelená atď., avšak farba nesmie nahrádzať potvrdenie materiálu; Podmienky použitia: prostredie, teplota, tlak, statické tesnenie/dynamické tesnenie; Certifikácia: RoHS, REACH, FDA, UL, WRAS, správy o materiáloch atď.; Stopovateľnosť dávky: COC, COA, certifikát materiálu, skúšobné správy.

Rizikové body pri nákupoch:

Nemôžete považovať NBR 70A a FKM 70A za ekvivalentné náhrady. Aj keď majú rovnakú tvrdosť, odolnosť voči oleju, tepelnej odolnosť, chemickú odolnosť, odraz pri nízkych teplotách a cenu môžu byť úplne odlišné.

Nemôžete predpokladať, že tvrdosť 90A je nevyhnutne lepšia len preto, že je vyššia. Tvrdosť 90A môže spôsobiť ťažkosti pri montáži, úniky pri nízkom tlaku, nedostatočný odraz pri nízkych teplotách alebo nadmerné dynamické trenie.

Keď zákazník na výkres napíše "70", potvrdzujte, že je to Shore A. Štandardná notacia by mala byť "70 Shore A" alebo "70 ShA".

Pri zlyhaní, nemeníte iba tvrdosť. Ak sa vyskytne opuch, praskanie, tvrdenie, trvalá deformácia, príčinou je väčšinou materiál, teplota, médium alebo množstvo komprimácie, nie tvrdosť.

jedenásť. Ako by mali predajcovia odpovedať na často kladené otázky zákazníkov?

Zákazník sa pýta: "Aký je rozdiel medzi 70 stupňami a 90 stupňami?"

Odpoveď je takáto: 70A je všeobecnejšie, má lepšiu elastickosť a montáž, vyhovuje väčšine konvenčných tesní; 90A je tvrdšie, hlavne lepšie odoláva extrúzii, vyhovuje vysokému tlaku alebo podmienkam veľkého čistoty. Ale 90A je vyššia sila, nízkoteplotný odraz a zlúčenina môže klesnúť, takže nie je to vyššie, je to lepšie, a všeobecné odporúčanie je použiť najprv 70A bez jasného rizika úniku vysokotlakého.

Zákazník sa pýta: "Je vysoký tlak nevyhnutne potrebný na 90 stupňov?"

Môžete odpovedať takto: nie nutne. Pri tesnení za vysokého tlaku je potrebné súčasne zohľadniť tlak, vzdialenosť medzi drážkami, rozmery prierezu a prítomnosť podpornej krúžkovitej vložky; tvrdosť 90A je odolnejšia voči extrúzii, avšak ak je vzdialenosť medzi drážkami príliš veľká, samotné zvýšenie tvrdosti nestačí – zvyčajne je stále potrebná vhodne prispôsobená podporná krúžkovitá vložka alebo optimalizovaná drážka.

Zákazník sa pýta: „Môj pôvodný kruhový tesniaci prvok s tvrdosťou 70 °A netesnil – pomôže prechod na tvrdosť 90 °A?“

Môžete odpovedať takto: najprv je potrebné zistiť príčinu netesnosti. Ak je okraj O-krúžku extrudovaný alebo poškodený, zvýšenie tvrdosti na 80A alebo 90A môže pomôcť, prípadne sa dá použiť podporná krúžkovitá vložka. Ak ide o starnutie, nafukovanie, kompresnú deformáciu, praskliny alebo nedostatočnú návratnosť pri nízkych teplotách, prechod na tvrdosť 90A nemusí byť účinný a dokonca môže zhoršiť montáž a návratnosť.

Zákazník sa pýta: „Je potrebná tvrdosť 80 °A?“

Môže sa odpovedať takto: áno, 80 A je kompromis medzi 70 A a 90 A, vhodný pre mierne vyšší tlak ako bežné O-krúžky, pričom sa berie do úvahy riziko extrúzie, ale zároveň sa nechce, aby bolo 90 A príliš tvrdé a montážna sila príliš veľká; často je 80 A stabilnejšie ako priamo prejsť na 90 A.

12. Záverečné odporúčanie

Bežný výber: 70 Shore A. Toto je štandardná tvrdosť väčšiny O-krúžkov, ktorá zohľadňuje tesnenie, pružnosť, montáž a náklady.

Zvýšený tlak alebo zvýšené riziko extrúzie: 80 Shore A. Toto je kompromisný prechod od bežného tesnenia k tesneniu odolnému voči extrúzii.

Vysoký tlak, veľká medzera, jasné zlyhanie v dôsledku extrúzie: 90 Shore A. Súčasne je však potrebné skontrolovať drážku, podperný krúžok, fazetovanie, mazanie, odskok pri nízkych teplotách a montážnu silu.

Zhrnutie: 70A je zodpovedná za všestrannosť a vyváženosť, 80A je zodpovedná za kompromis a nápravu, 90A je zodpovedná za odolnosť voči extrúzii; čím vyššia je tvrdosť, tým väčšia je odolnosť voči extrúzii, avšak pružnosť, montáž a odraz pri nízkych teplotách sa znižujú.