1. Slutsats

O-ring uttrycket "70 grader, 80 grader, 90 grader" avser vanligtvis 70 Shore A, 80 Shore A och 90 Shore A, dvs. gummihårdhet. Ju högre värde, desto hårdare materialet och desto bättre motstånd mot extrusion; samtidigt ökar dock monteringskraften, elastiska anpassningsförmågan minskar och återstötning vid låga temperaturer försämrar sig. Därför är inte O-ringens hårdhet bättre ju högre den är.

Den allmänna tekniska urvalslogiken är:

70A: standardprioritet. Lämplig för de flesta statiska tätningsapplikationer, konventionella oljor, vatten, pneumatiska system och allmän underhållssituationer. Fördelen med 70A är en relativt balanserad kombination av elasticitet, monteringslättighet, anpassningsförmåga till tätningsytan och allmän användbarhet.

80A: mellanlöst kompromissalternativ. När 70A visar lätt påverkan av extrusionsrisk under tryck, spalt i urholkningen eller lätt kantnibbling, men man samtidigt inte vill ha den för höga monteringskraften, friktionen och försämringen av återstötning vid låga temperaturer som 90A medför, kan 80A övervägas.

90A: prioritering av extrusionsmotstånd. Lämplig för högt tryck, stora extrusionsklaranser, hydrauliska system eller förhållanden där bite/extrusion/nibble tidigare har uppstått, men 90A bör inte enkelt tolkas som "mer avancerad", eftersom den ställer högre krav på spår, avfasning, monteringsfetning och initialt tätning vid låga temperaturer.

Shore A är ett indenteringshårdhetstestsystem. ASTM D2240 förklarar tydligt att detta test mäter materialets indenteringsdjup under specificerade förhållanden och utgör en empirisk kontrollindikator som inte kan likställas med en enskild mekanisk egenskap. Med andra ord innebär 90A inte "30 % högre draghållfasthet än 70A" – det är bara en högre hårdhetsgrad.

2. Jämförelsetabell för 70A, 80A och 90A

Den här tabellen kräver en ytterligare förutsättning: jämförelsen måste ske inom samma materialsystem. NBR 70A, FKM 70A, EPDM 70A och VMQ 70A har inte samma prestanda – materialet avgör kompatibilitet med medier, temperaturområde, kompressionsförändring och prestanda vid låg temperatur; hårdhet är endast en av parametrarna i detta sammanhang.

3. Varför är 70A vanligast?

70A:s kärnvärde är "balans".

En O-ring förlitar sig inte på "tryck hårdare är mer tillförlitligt" för att försegla den förlitar sig på kompressionsdeformationen efter installation för att generera inledande kontakttryck, och stärker sedan förseglingen ytterligare under press på mediet. Trelleborgs O-ringmaterial ger typiska rekommendationer för inledande komprimering: dynamisk applicering 620%, statisk applicering 1530%. Detta visar att en O-ring först måste kunna komprimera rimligt, anpassa sig och studsa, och inte bara eftersträva hög hårdhet.

70A har följande fördelar:

Enkel Montage: Manuala montering, batchmontering, underhållsbyte är allt bekvämare, inte lätt orsakar scoring, skrapa eller vrida på grund av överdriven hårdhet.

Bra elasticitet och överensstämmelse: Mer tolerant mot mindre ytgrovhet, svängdimensioner, flänsens ojämnhet.

Lågtryck och startsäkring mer tillförlitlig: Många system vid lågt tryck, vid start och vid temperaturändringar kräver att O-ringens egen återböjning används för att upprätthålla tätheten, och 70A är i allmänhet mer fördelaktigt.

Relativt bättre återböjning vid låga temperaturer: Med samma material ökar hårdheten, vilket tenderar att ge sämre elasticitet vid låga temperaturer; när elastisk återställning och kompressionsdeformation varierar nära glasövergångszonen påverkas O-ringens täthetsförmåga särskilt kritiskt.

Därför är 70A vanligtvis den tekniska standardutgångspunkten, om det inte finns några explicita begränsningar vad gäller tryck, extrusion, slitage eller konstruktion.

4. När ska man välja 80A?

80A är en mycket värdefull övergångshårdhet, men ofta överlookad.

Tillämpningsområden för valet av 80A:

70A har en liten risk för kantextrusion under tryck; spårrörelsen är något större, men det behöver inte nödvändigtvis innebära att man måste gå upp till 90A eller använda en stödring; systemtrycket är mellan högt och mycket högt; kundfeedback om att 70A har misslyckats med "bitande, nypande, utskavning och extrusion in i spåret"; kunden vill fortfarande behålla viss monteringskonformitet, elasticitet och låg återställningskraft; monteringen är för svår eller den dynamiska friktionen är sliten.

Apple Rubbers designguide innehåller ett intuitivt exempel: vid ett tryck på 1000 psi och en total diameter-spel på 0,016 tum ligger 70 Shore A på en instabil punkt i diagrammet, vilket kräver högre hårdhet, en extra stödring eller minskat spel; medan 80 Shore A i samma diagram ligger inom ett acceptabelt intervall. Detta visar att 80A inte är en "kall specifikation", utan ett mycket praktiskt tekniskt kompromissval mellan 70A och 90A.

5. När ska man välja 90A?

90A:s huvudsakliga syfte är inte att "täta bättre", utan att motstå extrusion bättre.

Under tryck skjuts O-ringens packning mot den sida med lågt tryck. Om spelen mellan de sammanfogade ytor är för stora eller om trycket är för högt kan gumman pressas in i spelen, vilket leder till nibbling (näpning), sprickor, delning och slutligen läckage. Apple Rubber anger tydligt vanliga metoder för att förhindra extrusion av O-ringar genom tryck: öka hårdheten, använd en stödring, minska diameterspelen eller sänk systemtrycket.

Tillämpningsområde för val av 90A:

Högtryckshydraulik; stort tryckfall; kinematiskt hjälppar med relativt stort extrusionsspel; O-ring med liten tvärsnittsarea som utsätts för relativt högt tryck; felmodellen på plats är tydligt extrusion, bitning, nibbling – inte åldring, upplösning eller tryckdeformation; urgrävningens mått kan inte ändras och en stödring är olämplig; kräver användning tillsammans med en stödring för ännu högre trycksäkerhet.

Men kostnaden för 90A är också uppenbar:

Monteringskraften ökar märkbart; ringen är lättare att skära eller skrapa bort under monteringen; kräver en bättre införingsavfasning och smörjning; mer känslomässig för rännans mått, ytråhet och kompressionsmängd; återställningsförmågan vid låga temperaturer och den initiala tätningsmarginalen minskar; risken för friktion, slitage och värmeutveckling ökar i dynamiska tätningsapplikationer.

Trelleborgs material påpekar att O-ringens kompressionsmängd påverkas av initialtrycket, materialet, hårdheten, innerdiametern och tvärsnittet samt visar kompressions-last/deformationskurvan för NBR 70 Shore A jämfört med NBR 90 Shore A; diagrammet visar tydligt att ju högre hårdhet, desto större kompressionslast krävs, dvs. ju större monteringskraft och kompressionsmotstånd.

6. Låt inte endast "tryck" bestämma hårdheten

Många kunder frågar: "vid vilket tryck används 70? vid vilket tryck används 90?"

Detta fråga kan inte besvaras endast med tryck. Om en O-ring extruderas beror åtminstone på: tryck eller tryckskillnad; extrusionsklarans; O-ringens tvärsnittsdimension; spårets konstruktion; materialsystem; hårdhet; statisk eller dynamisk tätningsfunktion; temperatur; om en stödring finns; om det förekommer tryckpulsationer.

Apple Rubbers material pekar tydligt på att en O-rings extrusionsgräns bestäms gemensamt av den diametriska klaran under tryck och materialets hårdhet; när skärningspunkten mellan tryck och klarans ligger i en osäker zon måste hårdheten ökas, en stödring användas eller klaransen minskas.

Trelleborgs referensarbetsstryck för allmän O-säcken avspeglar också denna punkt: utan en stödring är vanliga statiska applikationer vanligtvis i intervallet några MPa upp till cirka 10 MPa, beroende på material, tvärsnitt och spel; efter användning av en stödring kan tryckbelastningsförmågan markant ökas; dynamiska reciprokerande applikationer utan stödring har en mer begränsad tryckbelastningsförmåga.

Ett mer exakt uttalande är:

7. Process för val av hårdhet

Steg ett: Välj först material, sedan hårdhet

Bedom först mediet och temperaturen:

Mineralolja, hydraulolja: vanliga NBR, HNBR, FKM. Hett vatten, ånga, bromsvätska, polära medier: vanliga EPDM. Olja vid hög temperatur, bränsle, kemiska medier: vanliga FKM, FFKM. Låg temperatur, luft, delar av speciella förhållanden: överväg eventuellt VMQ, FVMQ eller NBR/FKM med särskild lågtemperaturanpassning.

Trelleborgs material visar också att temperaturområdet och lågtemperaturflexibiliteten skiljer sig åt kraftigt mellan olika elastomerer, t.ex. har FVMQ och VMQ bättre lågtemperaturflexibilitet, medan FKM, HNBR och NBR:s lågtemperaturprestanda fortfarande beror på den specifika formeln.

Ange inte bara "Jag behöver en O-ring med hårdhet 70." Ange samtidigt materialet.

Rätta uttrycksexempel: NBR 70 Shore A O-ring. FKM 75 Shore A O-ring. EPDM 70 Shore A O-ring. HNBR 90 Shore A O-ring.

Steg två: Granska trycket och extrusionsklaransen

Om trycket är lågt, klaransen liten och det gäller en statisk tätning utan uppenbar risk för extrusion bör man prioritera 70A.

Om trycket ökar eller klaransen är större bör man först överväga följande:

Är spårets dimensioner korrekta? Kan extrusionsklaransen minskas? Kan en stödring läggas till? Behöver man gå från 70A till 80A? Måste man använda 90A?

Under högtrycksförhållanden är det ofta mer stabilt att använda en stötring än att enbart öka hårdheten. Vid särskilt tvåriktat tryck bör störringar placeras på båda sidor för att undvika extrusion orsakad av ändring av monteringsriktning eller tryckriktning.

Steg tre: Granska monteringsförhållandena

Om kundens platsmontering sker manuellt, om spåret har skarpa kanter, om det saknas smörjmedel, om det krävs att ringen passerar gängor eller borrningar, kommer risken för 90A-markeringen markant att öka.

Viktiga kontrollpunkter vid montering av O-ringar med hög hårdhet: finns det en infästningsfas; är burrar borttagna; finns det smörjmedel för montering; kommer den att passera skarpa kanter, nyckelfårar, gängor eller oljehål; behövs en monteringshylsa; finns det risk för vridning, rullning eller överdriven sträckning.

Trelleborgs material betonar också att korrekt spårdesign kan förhindra skador på tätningsringen och tätningsfel; monteringsplatsen för O-ringen måste ha en infästningsfas och en rundning.

Steg fyra: Granska lågtemperatur- och starttätningsförhållanden

Vid lågtemperatur bör hårdhetsselektionen göras med större försiktighet.

Under samma material, 90A brukar studsa långsammare vid låg temperatur. För utrustning som behöver kallstart, lågtryckstart, temperaturcykel, låg temperaturstopp och omstart, se inte bara på rumstemperaturhårdhet. En brist på återkoppling vid låg temperatur kan leda till ett bristande kontakttryck, vilket leder till kall läckage.

Prioriterad ordning för val av låg temperatur bör vara: välja ett material eller en särskild formel som är lämplig för låg temperatur; säkerställa en rimlig komprimeringskvalitet; kontrollera spårfriheten; vid behov göra en kontroll av låg temperaturkompression eller låg temperaturrebound.

8. Typiska rekommendationer för urval

Konventionell statisk försegling

Flans, slutar, plugg, ventilkropp, statisk tätning, måttligt tryck, standardgruva, ingen uppenbar risk för extrudering:

Prioritet 70A. Anledningen är god montering, god elasticitet, tillförlitlig lågtrycksförsegling, stark köpmöjlighet.

Konventionell pneumatisk

Trycket i ett pneumatiskt system är vanligtvis inte högt, med fokus på låg friktion, montering och återställning:

Prioritet 70A. Om det är en dynamisk pneumatisk Seal , ger ofta 90A onödig friktion och slitage risk.

Allmän hydraulisk

Mellanlägt till lågt tryck, rimlig urgrävning, kontrollerad spelrum:

70A eller 80A. Om lätt extrusion, tryckpulsation eller kantbitning uppstår kan man öka från 70A till 80A, eller lägga till en stödring.

Högtryckshydraulisk

Högt tryck, stort tryckdifferens, har extrusionspelrum:

80A, 90A eller 70A/80A + stödring, specifikt för att kontrollera fågelfriheten. Om felmoden tydligt är extrusion har 90A betydelse; men om felet är åldrande, svällning, kompressionssättning eller mediums oförenlighet löser bytet till 90A inte rotorsaken.

Tätning för låg temperatur

Låg temperatur, kallstart, långvarig stillastående vid låg temperatur:

Höj inte hårdheten blindt. Föredra material eller formel för låg temperatur; hårdhet bör vanligtvis inte vara för hög. 70A ger oftast bättre initial anpassning och återfjädring än 90A.

Stor clearance eller slitageclearance

Om clearance mellan kolven, cylindern, ventilstammen eller flänsen är relativt stor:

Att höja hårdheten är endast en metod. En bättre lösning är oftast: minska clearance, optimera fåran, lägg till en stödring och överväg sedan 80A eller 90A.

9. Ingenjörens version – Dömsmantran

Kan snabbt bedöma med följande logik:

Ingen tydlig extrusionsrisk – använd först 70A.

70A har lätt extrusion eller otillräckligt tryckmarginal – använd 80A.

Högt tryck, stort avstånd, tydlig bitfel – använd då 90A.

Låg temperatur, lågt tryck, svår montering – dynamisk låg friktion kan inte lösas med hårdhet; gå inte lätt upp till 90A.

Hårdhet kan inte lösa materialinkompatibilitet, spårfeil eller problem med kompressionsdeformation.

10. Vad inköp behöver uppmärksamma

Inköp bör inte bara beställa enligt "70 grader" eller "90 grader." Rekommenderar att man åtminstone bekräftar följande fält:

Material: NBR, FKM, EPDM, HNBR, VMQ, FFKM etc.; Hårdhet: t.ex. 70 Shore A, 80 Shore A, 90 Shore A; Dimensionell standard: GB, ISO 3601, AS568 eller icke-standardiserade mått; Hårdhets tolerans: t.ex. 70±5 Shore A, enligt företagets ritning eller materialspecifikation; Färg: svart, brun, grön etc., men färg får inte ersätta materialbekräftelse; Driftförhållanden: medium, temperatur, tryck, statiskt tätningsutförande/dynamiskt tätningsutförande; Certifiering: RoHS, REACH, FDA, UL, WRAS, materialrapporter etc.; Partispårbarhet: COC, COA, materialcertifikat, provrapporter.

Riskpunkter vid inköp:

NBR 70A och FKM 70A får inte behandlas som utbytbara produkter av samma kvalitet. Samma hårdhet, men oljebeständighet, värmebeständighet, kemisk beständighet, återställningsförmåga vid låg temperatur och pris kan skilja sig åt helt.

Man får inte anta att 90A nödvändigtvis är bättre bara för att det är hårdare. 90A kan orsaka monteringsproblem, läckage vid lågt tryck, otillräcklig återställningsförmåga vid låg temperatur eller för stor dynamisk friktion.

När kundens ritning anger "70" ska det bekräftas att det avser Shore A. Standardbeteckningen bör vara "70 Shore A" eller "70 ShA."

Vid fel bör inte endast hårdheten ändras. Om svällning, sprickbildning, härdning eller permanent deformation uppstår beror orsaken i de flesta fall på materialet, temperaturen, mediet eller kompressionsmängden – inte på hårdheten.

11. Hur ska försäljningen svara på kunders vanligaste frågor?

Kunden frågar: "Vad är skillnaden mellan 70 grader och 90 grader?"

Svaret kan vara: 70A är mer allmänt användbar, har bättre elasticitet och monteringslättighet och är lämplig för de flesta konventionella tätningsringar; 90A är hårdare och ger främst bättre motstånd mot extrusion, vilket gör den lämplig för högt tryck eller stora spel. Monteringskraften för 90A är dock högre, och återböjningsförmågan vid låga temperaturer samt tätningens anpassningsförmåga kan försämras, så det gäller inte att ju högre desto bättre. I allmänhet rekommenderas därför att använda 70A först, om det inte finns ett tydligt risk för läckage vid högt tryck.

Kunden frågar: "Krävs högt tryck nödvändigtvis 90 grader?"

Kan svara på detta sätt: inte nödvändigtvis. Vid högtrycksförsegling måste man samtidigt ta hänsyn till trycket, spårets spel, tvärsnittsdimensionerna och om en stödring finns; 90A är mer motståndskraftig mot extrusion, men om spårets spel är för stort är det inte tillförlitligt att endast öka hårdheten – i de flesta fall krävs fortfarande en matchad stödring eller ett optimerat spår.

Kunden frågar: "Min ursprungliga ring med hårdhet 70 grader läckte – fungerar det att byta till 90 grader?"

Kan svara på detta sätt: man måste först undersöka orsaken till läckningen. Om O-ringens kant är extruderad eller biten kan en uppgradering till 80A eller 90A fungera, eller så kan en stödring läggas till. Om det handlar om åldring, svullnad, kompressionsförändring, sprickbildning eller otillräcklig återställning vid låga temperaturer är en övergång till 90A inte nödvändigtvis effektiv och kan snarare försämra monteringen och återställningen.

Kunden frågar: "Krävs det verkligen 80 grader?"

Kan svara på detta sätt: Ja, 80 A är en kompromiss mellan 70 A och 90 A, lämplig för något högre tryck än vanligt, med oro för extrusion, men samtidigt utan att 90 A blir för hård och monteringskraften för stor; ofta är 80 A mer stabil än att gå direkt till 90 A.

12. Slutgiltig rekommendation

Konventionell val: 70 Shore A. Detta är standardhårdheten för de flesta O-ringar och tar hänsyn till täthet, elasticitet, montering och kostnad.

Ökat tryck eller ökad risk för extrusion: 80 Shore A. Detta är den kompromissartade övergången från allmän tätningsfunktion till extrusionshämmande tätningsfunktion.

Högt tryck, stort spel, tydlig extrusionsfelrisk: 90 Shore A. Men samtidigt måste spåret, stödringen, avfasningen, smörjningen, återställningsförmågan vid låga temperaturer och monteringskraften kontrolleras.

Sammanfattning: 70A ansvarar för mångsidighet och balans, 80A ansvarar för kompromiss och åtgärd, 90A ansvarar för extrusionsmotstånd; ju högre hårdhet, desto starkare extrusionsmotstånd, men elasticitet, montering och återböttning vid låga temperaturer försämras motsvarande.