Yêu cầu về Vòng chữ O do nham mat be mat dam khep khong the chi ghi bang mot gia tri Ra — toi thieu phai dieu khien dong thoi: Ra/Rz hoac Rmax, huong duong may, vet xuc/mui ba/vat gỉ, do nguyen ven cua lop moc, luong chamfer. ISO 3601-2:2025 ro rang chi ra do nham be mat ranh O-ring va bo phan tiep xuc anh huong dang ke den hieu suat dam khep va dam khep dong, dong thoi yeu cau mat lam viec dam khep phai khong co vet xuc, mui ba, vet lo, vet dung cu, ren va cac khuyet tat khac, cung nhu khuyen nghi dieu khien ty le vat lieu be mat Rmr, khong chi Rieng Ra.

1. Tai sao yeu cau do nham co the gay ra rò rỉ

Việc làm kín bằng gioăng O-ring dựa vào lực nén ban đầu và áp lực môi chất để tạo ra ứng suất tiếp xúc trên bề mặt kim loại. Nếu bề mặt làm kín quá nhám, các đỉnh và đáy gồ ghề trên bề mặt sẽ hình thành những kênh rò rỉ vi mô; nếu bề mặt có vết xước ngang, lỗ cát, lớp mạ bong tróc hoặc vết cắt do dao gọt, thì dù kích thước và vật liệu của gioăng O-ring là chính xác, gioăng cũng có thể không nén kín hoàn toàn được những kênh liên tục này.

Tuy nhiên, bề mặt cũng không phải càng nhẵn càng tốt. Đặc biệt đối với các gioăng động kiểu tịnh tiến hoặc quay, việc đánh bóng quá mức có thể làm mất khả năng lưu trữ màng dầu bôi trơn, dẫn đến ma sát khô, dính bám và mài mòn tăng tốc. Tài liệu hướng dẫn chọn vật liệu gioăng O-ring của ERIKS chỉ rõ rằng độ nhẵn quá cao ở bề mặt tiếp xúc của gioăng động có thể làm giảm khả năng giữ dầu bôi trơn và gây mài mòn quá mức; nói chung, không khuyến nghị sử dụng bề mặt gioăng O-ring động có độ nhám dưới khoảng 0.15 μm Ra, vì bề mặt cần có khả năng lưu trữ màng dầu vi mô.

2. Phạm vi độ nhám đề xuất, phân loại theo điều kiện vận hành

Bảng dưới đây đưa ra các điểm thiết kế kỹ thuật thường được sử dụng. Đơn vị là μm. Các tiêu chuẩn và sổ tay khác nhau sử dụng các thông số Rz, Rmax, Rt và các thông số khác; những thông số này không thể thay thế trực tiếp cho nhau; trước khi áp dụng, cần tra cứu rõ tiêu chuẩn đo lường và các thông số áp dụng.

3. Gioăng tĩnh: Trọng tâm là "Liệu nó có chịu được các kênh rò rỉ hay không"

Không có chuyển động trượt tương đối trong gioăng tĩnh, độ nhám có thể hơi lỏng lẻo hơn so với gioăng động, nhưng đối với khí, chân không, chất lỏng có độ nhớt thấp hoặc niêm phong ở áp suất trung bình/cao, nên khuyến nghị nâng lên Ra 0,8 μm hoặc mịn hơn. Vật liệu gioăng O-ring của COG cũng nêu rõ độ nhám cho vùng niêm phong tĩnh là Ra 1,6/Rz 6,3, niêm phong động là Ra 0,4/Rz 1,6, và độ nhám cạnh vát dẫn hướng lắp đặt là Ra 1,6/Rz 6,3.

Độ nhám của gioăng tĩnh cũng không được quá dung dung. Nếu các mép thừa, vết cắt hoặc gờ nổi vượt mức đẩy gioăng O-ring về phía phía có áp suất thấp, một kênh rò rỉ sẽ hình thành. Vật liệu của ERIKS cũng chỉ ra rằng hướng gia công bề mặt rất quan trọng, ví dụ như các vệt gia công hướng vào dọc theo đường quay khuôn — ngay cả khi bề mặt thô hơn vẫn có thể niêm phong được, nhưng các vết xước sắc cạnh xuyên qua gioăng O-ring sẽ làm tăng đáng kể nguy cơ rò rỉ.

Lô-gic đánh giá gioăng tĩnh không phải là "đạt được giá trị Ra là xong", mà là: đạt được giá trị Ra/Rz + không có vết xước xuyên suốt + không có gờ nổi + lớp mạ còn nguyên vẹn + lượng nén đủ + rãnh không bị đầy quá mức.

4. Đệm kín động học kiểu tịnh tiến: Trọng tâm là "mài mòn, bôi trơn và hướng gia công"

Trong đệm kín động học kiểu tịnh tiến, gioăng hình O luôn duy trì tiếp xúc trượt liên tục với bề mặt cần gạt, pít-tông hoặc trục đẩy; do đó, bề mặt làm kín phải đủ nhẵn để tránh mài mòn, đồng thời vẫn giữ được một lớp dầu mỏng nhằm tránh ma sát khô. Sổ tay của Parker quy định độ nhám bề mặt tiếp xúc của đệm kín thủy lực kiểu tịnh tiến phải đạt Ra 0,4 và Rmax 1,6; đáy rãnh và thành rãnh cũng yêu cầu đạt Ra 1,6 và Rz 1,6.

Các dạng hỏng phổ biến của đệm kín động học thường không xuất phát từ vật liệu gioăng hình O mà chủ yếu do bề mặt trượt có các vấn đề sau: vết xước dọc trục dài; vệt mài xoắn ốc hoặc vệt tiện có bước xoắn; lớp mạ crôm bị nứt, bong tróc hoặc nổi gờ; vết cắt sắc như lưỡi dao; góc giao giữa các cửa chưa được vát mép; ba-via ở mép rãnh; bề mặt quá thô gây mài mòn hoặc quá bóng gương khiến không hình thành được màng dầu.

Đối với các phớt làm kín thủy lực kiểu tịnh tiến, nên gia công bề mặt lắp đặt phớt động bằng phương pháp mài bóng, cán, đánh bóng và mạ crôm cứng, đồng thời kiểm tra kỹ bề mặt hoàn thiện dạng gương sau khi đánh bóng. Vật liệu của ERIKS cũng nhấn mạnh rằng chất lượng gia công bề mặt tiếp xúc động ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của gioăng chữ O.

5. Điều kiện quay: Gioăng chữ O thường không phải là lựa chọn lý tưởng

Vòng đệm O-ring có thể được sử dụng cho ứng dụng làm kín quay tốc độ thấp, thời gian ngắn và tải nhẹ, nhưng không phải là giải pháp làm kín quay tốc độ cao điển hình. Trong điều kiện quay, đường kính trong của vòng đệm O-ring luôn chịu ma sát hướng tâm, nhiệt sinh ra do ma sát khó tản đi, và Parker cũng đặc biệt lưu ý đến hiệu ứng Gough-Joule: nếu đường kính trong của vòng đệm O-ring nhỏ hơn đường kính mặt trục, sự gia nhiệt thêm sẽ gây co lại, dẫn đến hỏng hóc biểu hiện dưới dạng bề mặt vòng đệm cứng hóa, mài mòn, co lại và cuối cùng là rò rỉ. Trong thiết kế thực tế, nên sử dụng vòng đệm O-ring có tiết diện tương đối lớn hơn và để tỷ lệ giãn đường kính trong so với đường kính trục khoảng 1%–3%, nhằm giảm áp lực nén trong rãnh.

Yêu cầu về bề mặt gioăng chữ O quay đòi hỏi khắt khe hơn ở cấp độ làm kín động: độ nhám bề mặt trục Ra 0,2–0,4 μm, Rz/Rmax kiểm soát ở khoảng 1,6 μm; đồng thời cần tránh kiểu rãnh gia công dẫn hướng hướng tâm trên trục vì loại kết cấu bề mặt này có thể gây hiệu ứng bơm hút, dẫn đến rò rỉ. Trong điều kiện vận hành quay liên tục, tốc độ tuyến tính cao, nhiệt độ cao hoặc không bôi trơn được, nên ưu tiên sử dụng gioăng trục quay chuyên dụng, gioăng trục quay PTFE, gioăng X hoặc cấu trúc làm kín trục quay chuyên biệt — chứ không dùng gioăng chữ O thông thường.

6. Ra Không Phải Là Điều Kiện Đủ: Cần Đồng Thời Xem Xét Cả Rz, Rmax, Tỷ Lệ Vật Liệu Và Hình Dáng Đỉnh

Hai bề mặt có thể có cùng giá trị Ra, nhưng một bề mặt có dạng sóng tròn, còn bề mặt kia có đỉnh nhọn và đáy sâu — bề mặt sau có thể cắt vòng đệm O-ring hoặc tạo thành kênh rò rỉ. Sổ tay của Parker nêu rõ rằng chỉ dựa vào Rt và Ra là chưa đủ để đánh giá liệu bề mặt làm kín có phù hợp hay không; các thông số khác như Rp hoặc tỷ lệ diện tích tiếp xúc/diện tích chịu tải cũng cần được xem xét; tiêu chuẩn ISO 3601-2:2025 cũng khuyến nghị tỷ lệ vật liệu Rmr của bề mặt tiếp xúc làm kín phải duy trì ở mức 50%–80% trong các điều kiện cụ thể.

Do đó, bản vẽ không chỉ nên ghi:

Ra 1,6

Điều này là chưa đủ. Cách ghi tốt hơn là:

Bề mặt tiếp xúc làm kín: Ra ≤ 0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm, đo theo ISO 21920; không cho phép vết xước, lớp mạ bong tróc, ba via, lõm, dấu dụng cụ gia công; các vệt gia công không được chạy dọc theo hướng rò rỉ.

7. Vết xước, lớp mạ, ba via và vát mép: Phương pháp xác định thực tế

Các vết xước: ngay ca khi gia tri Ra toan bo dat yeu cau, mot vet xuc rat nho di qua duong vien day kín cung co the tao ra rò rỉ. Voi cac day kín tinh, can chu y xem cac vet xuc co di qua huong ap suat cao-thap hay khong; voi cac day kín dong, bat ky vet xuc nao theo huong truc hoac xoan deu phai duoc xem la nguy co cao.

Mạ: lop mạ crôm cung, niken hoa hoc, oxit anot va cac lop phu khac phai dap ung yeu cau do nham trong trang thai cuoi cung; cac hien tuong nhu vo lop mạ, lo cham, phong rieu va goc nhon nhô len la hai van de: thu nhat la tao duong rò rỉ, thu hai la cat vong O, dac biet can tranh viec cac bien gioi cua lop phu nam trong vung day kin.

Ba via: cac mo mieng ranh, cac canh vát, cac cho giao nhau cua lo va cac mieng lo dau mo phai duoc lam sach ba via va lam tron. ISO 3601-2:2025 ro rang yeu cau cac vung lien quan tren ranh thanh day hoac phich di dong khong duoc co ba via, canh phai duoc lam tron nham man; mot so be mat con ghi ro khong duoc phep nhin thay cac vet dung cu theo huong ban kinh.

Canh vát khong du: vòng đệm O bị kéo giãn, nén lại và trượt qua mép trong quá trình lắp ráp; độ vát đầu vào không đủ sẽ không gây ra hiện tượng cắt, bầm dập, xoắn hoặc nứt một phần trong quá trình lắp ráp. Độ vát đầu vào thường được chọn trong khoảng 15°–20°, các mép phải nhẵn và không có ba-vơ, chiều dài vát được xác định theo đường kính tiết diện ngang của vòng đệm O.

8. Ghi chú bản vẽ đề xuất

Niêm phong tĩnh, chất lỏng thông thường

Bề mặt tiếp xúc niêm phong A: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm; không có vết xước xuyên suốt, ba-vơ, gờ gồ, lỗ cát hoặc bong lớp mạ.

Đáy rãnh/mặt bên B: Ra ≤ 1,6–3,2 μm, Rz ≤ 6,3–12,5 μm; miệng rãnh phải được làm sạch ba-vơ.

Độ vát đầu vào C: 15°–20°, Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm, bề mặt nhẵn và không có ba-vơ.

Niêm phong tĩnh, khí/chất lỏng độ nhớt thấp/niêm phong xung/niêm phong áp suất cao

Bề mặt tiếp xúc niêm phong A: Ra ≤ 0,8 μm, Rz ≤ 3,2 μm; dải niêm phong chính không được có bất kỳ khuyết tật dạng đường nào có thể nhận biết bằng mắt thường. Tăng yêu cầu về Rmr hoặc chiều cao đỉnh Rp khi cần thiết và thực hiện kiểm tra rò rỉ để xác minh.

Niêm phong động kiểu chuyển động qua lại

Mặt tiếp xúc trượt: Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; không thấp hơn khoảng Ra 0,1–0,15 μm; không có vết xước dọc trục, đường xoắn ốc, bong lớp mạ, hoặc dấu rung lắc dao.

Đáy/thành rãnh: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm.

Độ vát mép: 15°–20°, nhẵn và không có ba-vơ; các lỗ giao cắt phải được làm tròn hoặc tránh vùng di chuyển của gioăng kín.

Gioăng O dạng quay

Chỉ dùng trong điều kiện tốc độ thấp, thời gian ngắn và bôi trơn đầy đủ; bề mặt trục có Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; không cho phép các đường gia công dẫn hướng xoắn ốc. Gioăng O không được nhô ra theo hướng bán kính hay giãn quá mức trên trục; ưu tiên sử dụng cấu trúc giảm áp với rãnh lắp ngoài. Trong điều kiện quay liên tục hoặc tốc độ cao, cần chuyển sang gioăng kín chuyên dụng dạng quay.

9. Lệnh điều tra tại hiện trường

Khi rò rỉ xảy ra, đừng ngay lập tức thay bằng gioăng O cứng hơn hoặc mềm hơn. Nên kiểm tra theo thứ tự sau:

Kiểm tra xem độ nhám bề mặt kín (Ra/Rz) có đạt theo bản vẽ; có vết xước xuyên suốt, dấu vết dụng cụ, lỗ rỗ, lõm hay không; lớp mạ có bong tróc, phồng rộp, lỗ chân lông, tích tụ mép nhô hay không; rãnh mở, vát mép, lỗ giao nhau có ba via hay không; hướng vân gia công có rò rỉ dọc theo hướng rò hay tạo thành rãnh xoắn ốc hay không; góc vát lắp ráp có đủ hay không, vòng chữ O có bị cắt hay không; lượng nén có quá thô, đánh bóng quá mức hay thiếu bôi trơn hay không; tỷ lệ lấp đầy rãnh, khe hở và vòng đệm phụ có phù hợp hay không.

Câu đơn quan trọng nhất: Bề mặt kín vòng chữ O không phải là "Ra đạt tiêu chuẩn, xong", mà là "độ nhám, hình dạng đường viền, hướng vân, trạng thái khuyết tật và chất lượng vát mép phải đạt chuẩn đồng thời."