O形圈材料选择

用作O形圈的材料有丁腈橡胶、羧酸腈、氟橡胶、乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、氟硅橡胶、聚氨酯、氯醇橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、乙烯/乙丙酸橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、全氟橡胶等等。 同样一种橡胶由于配方的不同，性能指标也有较大的变化。所以在材料栏中简单地填写丁腈橡胶或丁腈-40是不准确的。用于O形圈的材料化工部有专门的标准，如：HG/T 2579-1994、HG/T 2021-1991、HG/T 2333-1992、HG/T 3089-2001、HB 5290-1991等。HG/T 2579-1994专门去掉了材料的具体类别，只给出了材料的一些性能指标。关于材料的选择参见表1。

天然橡胶 NR

(Natural Rubber) 由橡胶树采集胶乳制成，是异戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。在空气中易老化，遇热变黏，在矿物油或汽油中易膨胀和溶解，耐碱但不耐强酸。 · 是制作胶带、胶管、胶鞋的原料，并适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢氧根的液体中使用的制品。

丁苯胶 S B R

丁苯胶(Styrene Butadiene Copolyme)为丁二烯与苯乙烯之共聚合物，与天然胶比较，质量均匀，异物少，但机械强度则较弱，可与天然胶掺合使用。

优点：

· 低成本的非抗油性材质

· 良好的抗水性，硬度 70 以下具良好弹力

· 高硬度时具较差的压缩歪

· 可使用大部份中性的化学物质及干性、滋性的有机酮

缺点：

· 不建议使用强酸、臭氧、油类、油酯和脂肪及大部份的碳氢化合物之中。 · 广用于轮胎业、鞋业、"para" label-module="para">

丁基橡胶 IIR

丁基橡胶(Butyl Rubber) 为异丁烯与少量 isoprenes 聚合而成，保有少量不饱合基供加硫用，因甲基的立体障碍分子的运动比其它聚合物少，故气体透过性较少，对热、日光、臭氧之抵抗性大，电器绝缘性佳；对极性溶剂如醇、酮、酯等抵抗大，一般使用温度范围为 -54~110 ℃。

优点：

· 对大部份一般气体具不渗透性

· 对阳光及臭氧具良好的抵抗性

· 可暴露于动物或植物油或是可氧化的化学物中

缺点：

· 不建义与石油溶剂，胶煤油和芳氢同时使用。 · 用于制作耐化学药品、真空设备的橡胶零件。

氢化丁腈胶HNBR

氢化丁腈胶(Hydrogenate Nitrile) 为丁腈胶中经由氢化后去除部份双链，经氢化后其耐温性、耐候性比一般丁腈橡胶提高很多，耐油性与一般丁腈胶相近。一般使用温度范围为 -25~150 ℃。

优点：

· 较丁腈胶拥有较佳的抗磨性

· 具极佳的抗蚀、抗张、抗撕和压缩歪的特性

· 在臭氧、阳光及其它的大气状况下具良好的抵抗性

· 一般来说适用于洗衣或洗碗的清洗剂中

缺点：

· 不建议使用于醇类，酯类或是芳香族的溶液之中。 · 空调制冷业，广泛用于环保冷媒 R134a 系统中的密封件。

· 汽车发动机系统密封件。

乙丙胶 EPDM

乙丙胶(Ethylene propylene Rubber) 由乙烯及丙烯共聚合而成主链不合双链，因此耐热性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常优秀，但无法硫磺加硫。为解决此问题，在 EP 主链上导入少量有双链之第三成份而可硫磺加硫即成 EPDM ，一般使用温度范围为 -50~150 ℃。对极性溶剂如醇、酮、乙二醇及磷酸脂类液压油抵抗性极佳。

优点：

· 具良好抗候性及抗臭氧性

· 具极佳的抗水性及抗化学物

· 可使用醇类及酮类

· 耐高温蒸气，对气体具良好的不渗透性

缺点：

· 不建议用于食品用途或是暴露于芳香氢之中。 · 高温水蒸汽环境之密封件。

· 卫浴设备密封件或零件。

· 制动 ( 刹车 ) 系统中的橡胶零件。

· 散热器 (汽车水箱) 中的密封件。

丁腈胶 NBR

丁腈胶(Nitrile Rubber) 由丙烯腈与丁二烯共聚合而成，丙烯腈含量由 18%~50% ，丙烯腈含量愈高，对石化油品碳氢燃料油之抵抗性愈好，但低温性能则变差，一般使用温度范围为 -25~100 ℃。丁腈胶为目前油封及 O 型圈最常用之橡胶之一。

优点：

· 具良好的抗油、抗水、抗溶剂及抗高压油的特性。

· 具良好的压缩歪，抗磨及伸长力。

缺点：

· 不适合用于极性溶剂之中，例如酮类、臭氧、硝基烃， MEK 和氯仿。 · 用于制作燃油箱、润滑油箱以及在石油系液压油、汽油、水、硅润滑脂、硅油、二酯系润滑油、甘醇系液压油等流体介质中使用的橡胶零件，特别是密封零件。可说是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件。

氯丁胶 CR

氯丁胶(Neoprene 、 Polychloroprene) 由氯丁烯单体聚合而成。硫化后的橡胶弹性耐磨性好，不怕阳光的直接照射，有特别好的耐大气老化性能，不怕激烈的扭曲，不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷剂，耐稀酸、耐硅酯系润滑油，但不耐磷酸酯系液压油。在低温时易结晶、硬化，贮存稳定性差，在苯胺点低的矿物油中膨胀量大。一般使用温度范围为 -50~150 ℃

优点：

· 弹性良好及具良好的压缩变形。

· 配方内不含硫磺因此非常容易来制作

· 具抗动物及植物油的特性

· 不会因中性化学物，酯肪、油脂、多种油品，溶剂而影响物性

· 具防燃特性

缺点：

· 不建议使用强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中。 · 耐 R12 制冷剂的密封件。 ·家电用品上的橡胶零件或密封件。

· 适合用来制作各种直接接触大气、阳光、臭氧的零件。

· 适用于各种耐燃、耐化学腐蚀的橡胶制品。

氯磺化聚乙烯胶

氯磺化聚乙烯(Hypalon 、 Polyethylene)为杜邦公司专利的合成橡胶。耐热性、耐候性、耐臭氧性均佳；耐酸性也佳，常用于耐氧化性药品 ( 硝酸、硫酸 ) 之处，一般使用温度范围为 -45~120 ℃。

优点：

· 对臭氧、氧化及火焰都有不错的抵抗性

· 物性和氯丁胶相似且拥有较佳的抗酸性

· 极佳的抗磨蚀性

· 拥有和丁腈胶相同的低磨擦表面

· 对于油剂及溶剂的抵抗性介于丁腈胶及氯丁胶之间

· 建议使用水中来防渗漏

缺点：

· 不建议暴露于浓缩的氧化酸、硝基烃、酯类、酮类及芬香氢。

硅橡胶 SI

硅橡胶(Silicone Rubber)主链由硅 (-si-o-si) 结合而成。具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化。有很好的电绝缘性能。抗拉力强度较一般橡胶差且不具耐油性。 优点：

· 经调制配方后抗张强度可达 1500PSI 及抗撕裂性可达 88LBS

· 弹性良好及具有良好的压缩性

· 对中性溶剂具有良好的抵抗性

· 具极佳的抗热性

· 具极佳的抗寒性

· 对于臭氧及氧化物的侵蚀具极佳的抵抗性

· 极佳的电绝缘性能

· 隔热、散热性佳

缺点：

· 不建议使用于大部份浓缩的溶剂、油品、浓缩酸及经稀释后的氢氧化钠之中。 · 家用电器行业所使用的密封件或橡胶零件，如电热壶、电烫斗、微波炉内的橡胶零件。

· 电子行业的密封件或橡胶零件，如手机按键、 DVD 内的减震垫、电缆线接头内的密封件等。

· 与人体有接触的各式用品上的密封件，如水壶、饮水机等。

硅氟橡胶 FLS

硅氟橡胶(Fluorinated Silicone Rubber) 为硅橡胶经氟化处理，其一般性能兼具有氟橡胶及硅橡胶的优点；其耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐高低温性均佳，一般使用温度为 -50~200 ℃。

优点：

· 适用于特别用途，如要求能抗含氧的化学物、含芳香氢的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀。

缺点：

· 不建议暴露于煞车油，酮类及胼的溶液中 · 太空机件上。

氟橡胶 FPM

氟橡胶(Fluoro Carbon Rubber) 分子内含氟之橡胶，依氟含量 ( 即单体构造 ) 而有各种类型。目前广用的六氟化系氟橡胶最早由杜邦公司以 ”Viton” 商品名上市。耐高温性优于硅橡胶，有极佳的耐化学性、耐大部分油及溶剂 ( 酮、酯类除外 ) 、耐候性及耐臭氧性；耐寒性则较不良，一般使用温度范围为 -20~250 ℃。特殊配方可耐低温至 -40 ℃。 优点：

· 可抗热至 250 ℃

· 对于大部份油品及溶剂都具有抵抗的能力，尤其是所有的酸类、脂族烃、芳香烃及动植物油

缺点：

· 不建议使用于酮类，低分子量的酯类及含硝的混合物。 · 汽车、机车、柴油发动机及燃料系统。

· 化工厂的密封件。

全氟橡胶FFPM

全氟橡胶(Perfluoroelastomer)

优点：

· 最佳耐热特性

· 优异的抗化学特性

· 低Outgassing 特性

· 优异之抗Plasma特性

缺点：

· 耐低温特性较差

· 原料价格较高

· 生产难度较高 · 全氟系列产品广泛地运用于半导体产业及信息相关产业所运用, 运用范围包含薄膜制程中之PVC, CVD及蚀刻制程及各种高真空密封制程。

丙烯酸酯橡胶ACM

丙烯酸酯橡胶(Polyacrylate Rubber) 由 Alkyl Ester Acrylate 为主成份聚合而成之弹性体，耐石化油、耐高温、耐候性均佳，在机械强度、压缩变形率及耐水性方面则较弱，比一般耐油胶稍差。一般使用温度范围为 -25~170 ℃。

优点：

· 适用于汽车传动油之中

· 具良好的抗氧化及抗候性

· 具抗弯曲变型的功能

· 对油品有极佳的抵抗性

· 适用于汽车传动系统及动力方向盘之中

缺点：

· 不适用于热水之中

· 不适用于煞车油之中

· 不具耐低温的功能

· 不适用于磷酸酯之中 · 汽车传动系统及动力系统密封件。

聚氨酯橡胶 PU

聚氨酯橡胶(Urethane Rubber)机械物性相当好，高硬度、高弹性、耐磨耗性均是其它橡胶类所难相比；耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相当好。一般使用温度范围为 -45~90 ℃。

优点：

· 耐磨、耐高压

缺点：

· 不耐高温 · 工业上耐高压、耐磨密封件，如液压缸密封件。

· 高压高荷电系统

材料表

材料性能对比

（单位：mm）

如果需要有较大的膨胀，沟槽宽度可增大20%

GB1235-76（已停止使用）

外径D× 线径d2 。执行国标GB1235-76

比如：O形圈 20*2.4，Ⅱ-2 GB1235-76 中，20 代表大圈外径为20毫米，2.4 代表胶圈的截面直径是2.4毫米，Ⅱ-2 代表使用的橡胶种类，GB1235 代表的是标准号，76 代表的是标准公布年代。

GB/T3452.1-2005

比如：O形圈 7.5×1.8-G-N ，GB/T3452.1-2005中，7.5 代表大圈内径为7.5毫米，1.8 代表胶圈的截面直径是1.8毫米，GB/T3452.1代表的是标准号，2005代表的是标准公布年代。

比如： O形圈 7.5×1.8-G-N ，

7.5——内径d1

1.8——断面直径d2

G——系列

N——等级

材料采用HG/T2579-2008的方法

JB/T7757.2-2006

比如： O形圈 7.5×1.8-G-N ，

7.5——内径d1

1.8——断面直径d2

G——系列

N——等级

材料：P——丁腈橡胶，E——三元乙丙橡胶等。

型圈国际通标

A=美标S568、B=英标BS1516、C=中国C92标、V.S.P.G=日标、R=法标

O形圈硬度的选择是比较重要的。如某电站水泵水轮机硬度为70（Shore）密封圈，常常剥落，甚至横向切断，后采用85～90（Shore）的密封圈，效果理想。

硬度低，安装方便，但容易出现剥落、安装损伤、挤出甚至压力爆炸。硬度过高，安装不方便。

通常O形圈硬度40～90 IRHD，但在使用中一般70 IRHD是比较合适的，对于硅橡胶是例外，一般使用60 IRHD。

O形圈的修整

未硫化O形圈胶料在高温、压力下为粘稠流体，而到了模压硫化阶段，胶料迅速充满模腔，其多余的部分(为了防止缺胶，填充在模腔中的胶料，肯定保持一定的过量)溢出硫化，便形成了溢胶(也称废边、飞边)。溢边一旦形成，为使外观整齐、美观，必须除去，这一工序习称修边。对修边的要求是尺寸精确、外观整齐。在实际生产中。产品的修边往往费时、耗工，对于要求严的产品，在修边时稍有不慎即可能出废次，必须谨慎对待。一般来说，产品的尺寸规格越小、构形越复杂，修边的难度越高，废品也越多。

O形圈的修边分为手工、机械和冷冻等三类:

1.手工修边。操作者手持刀具，沿着产品的外缘，将溢边逐步修去。这是最原始的方法。效率低、质量难保证，特别对尺寸较小,精度要求高的O形圈难以做到彻底、于净，而且很容易损及产品本体与溢边的连接部。往往留下齿痕、缺口，从而留下漏油、漏气等影响密封的后遗问题。另外。手工修边对操作熟练程度的依赖也很突出。

2.机械修边。为了提高效率和质量，出现了机械修边。常见的是带旋转刀刃的专用电动修边机。所用的刀刃需与制品尺寸高度匹配。如果产品的内外缘都有溢边。则可设计成双刃、多刃口。以实现一次完成。机械修边的加工精度超过手工修边，效率也有成倍提高，特别对一模多腔的产品而言，可以按照产品的排列与分布，设计出与之匹配的刀具。待产品出模后。可整版套上，一次完成冲切。在加热的配合下，一次能修几十个。关键是冲切温度必须掌握好，防止过高后粘连。

3.冷冻修边。将硫化好的成品连同废边，在冷冻条件下进行除边。该技术是由日本的昭和碳酸与国内的昭凌精密共同发明改进,几十年来，随着冷冻介质的选择、换代以及机械动作的改进，冷冻修边也经历了几代改进，日臻成熟和完善，工作效率和加工质量都有了明显的提高。

一、安装O形圈(O型橡胶密封圈)的要求

在安装O形圈(O型橡胶密封圈)之前，检查以下各项：

1.引入角是否按图纸加工 锐边是否倒角或倒圆;

2.内径是否去除毛刺 表面有无污染;

3.密封件和零件是否已涂抹润滑脂或润滑液(要保证弹性体的介质相容性，推荐用所密封的液体来润滑);

4.不得使用含固体添加剂的润滑脂，如二硫化钼、硫化锌。

二、手工安装O形圈(O型橡胶密封圈)：

1.使用无锐边的工具;

2.保证O形圈(O型橡胶密封圈)不扭曲，不得过量拉伸O形圈(O型橡胶密封圈);

3.尽量使用辅助工具安装O形圈(O型橡胶密封圈)，并保证正确定位;

4.对于用密封条粘接成的O形圈(O型橡胶密封圈)，不得在连接处拉伸。

三、安装螺丝、花键等

1.当O形圈(O型橡胶密封圈)拉伸后，要通过螺丝、花键、键槽等时，必须使用安装心轴。该心轴可以用较软、光滑的金属或塑料制成，不得有毛刺或锐边。

2.安装压紧螺丝时，应对称旋紧螺丝，不得按方向顺序旋紧。

O形圈设计、使用不当会加速它的损坏，丧失密封性能。实验表明，如密封装置各部分设计合理，单纯地提高压力，并不会造成O形圈的破坏。在高压、高温的工作条件下，O形圈破坏的主要原因是O形圈材料的永久变形和O形圈被挤入密封间隙而引起的间隙咬伤，O形圈在运动时出现扭曲现象。

O形圈永久变形

由于O形圈密封圈用的合成橡胶材料是属于粘弹性材料，所以初期设定的压紧量和回弹堵塞能力经长时间的使用，会产生永久变形而逐渐丧失，最终发生泄漏。永久变形和弹力消失是O形圈失去密封性能的主要原因，以下是造成永久变形的主要原因。

1）压缩率和拉伸量与永久变形的关系

2）温度与O形圈驰张过程的关系

3）介质工作压力与永久变形

O形圈材料的压缩永久变形率与温度有关。当变形率在40%或更大时，即会出现泄漏，所以几种胶料的耐热性界限为：丁腈橡胶70℃，三元乙丙橡胶100℃，氟橡胶140℃。因此各国对O形圈的永久变形作了规定。中国标准橡胶材料的O形圈在不同温度下的尺寸变化见表。同一材料的O形圈，在同一温度下，截面直径大的O形圈压缩永久变形率较低。 在油中的情况就不同了。由于此时O形圈不与氧气接触，般发生在动密封状态。 O形圈如果装配的妥善，并且使用条件适当，一般不大容易在往复运动状态下产生滚动或扭曲，因为O形圈与沟槽的接触面积大于在滑动表面上的摩擦接触面积，而且O形圈本身的抗拒能力原来就能阻止扭曲。摩擦力的分布也趋向保持O形圈在其沟槽中静止不动，因为静摩擦大于滑动摩擦，而且沟槽表面的粗糙度一般不如滑动表面的粗糙度。

O形圈扭曲损伤

引起扭曲损伤的原因很多，其中最主要的是由于活塞、活塞杆和缸筒的间隙不均匀、偏心过大、O形圈断面直径不均匀等造成，由于造成O形圈在一周多受的摩擦力不均匀，O形圈的某些部分摩擦过大，发生扭曲。通常，断面尺寸较小的O形圈，容易产生摩擦不均匀。造成扭曲（运动用O形圈比固定用O形圈的断面直径大就是这个道理。） 另外，由于密封沟槽存在着同轴度偏差，密封高度不相等以及O形圈截面直径不均匀等现象，可能使得O形圈的一部分压缩过大，另一部分过小或不受压缩。当沟槽存在偏心即同轴偏差大于O形圈的压缩量时，密封会完全失效。密封沟槽同轴度偏差大的另一个害处是使O形密封圈沿圆周压缩不均。此外还有由于O形圈截面直径、材质硬度、润滑油膜厚度等的不均以及密封轴表面粗糙度等因素的影响，导致O形圈的一部分沿工件表面滑动，另一部分则发生滚动，从而造成O形圈的扭曲。运动使圈很容易因扭曲而损坏，这是密封装置发生损坏和泄漏的重要原因。因此提高密封沟槽的加工精密度以及减小偏心是保证O形圈具有可靠的密封性和寿命的重要因素。 安装密封圈不应是它处于扭曲状态。假如在安装时就被扭曲，则扭曲损伤就会很快发生。在工作中，扭曲现象会将O形圈切断，产生大量漏油，而且切断的O形圈会混到液压系统的其他部位，造成重大事故。

为了防止O形圈的扭曲损伤，在设计时应注意以下几点

1）O形圈安装沟槽的同心度大小，应从加工方便和不产生扭曲现象两个方面来考虑。

2）O形圈断面尺寸应均匀，并且在每次安装时都应在密封部位充分涂抹润滑油或润滑脂。有时也可以采用浸透润滑油的毡圈式加油装置。

3）加大O形圈的截面直径，动密封用O形密封圈的截面直径一般应大于静密封用O形圈；此外，O形圈应避免用作大直径活塞的密封。

4）在低压下也产生扭曲损伤时，可使用密封圈保护挡圈。

5）降低缸筒和活塞杆的表面粗糙度。

6）采用低摩擦系数的材料制作O形密封圈。

7）可用不易产生扭曲现象的密封圈代替O形圈。

O形圈磨粒磨损现象

当密封的间隙具有相对运动时，工作环境中的灰尘和沙粒等被粘附在活塞杆表面，并随着活塞杆的往复运动与油膜一起被带入缸内，成为侵入O形密封圈表面的磨粒，加速O形圈的磨损，以致其失去密封性。为了避免这种情况发生，在往复运动式密封装置的外伸轴端处必须使用防尘圈。

滑动表面对O形圈的影响

滑动表面的粗糙度是影响O形圈表面摩擦与磨损的直接因素。一般地说，表面光洁摩擦与磨损就小，所以滑动表面的粗糙度数值往往很低（Ra0.2-.050μm）。但是，试验表明，表面粗糙过低（Ra低于0.050μm）又会给摩擦与磨损带来不利的影响。这是因为微小的表面凹凸不平，可以保持必要的润滑油膜。因此要选择适当的表面要求。 滑动表面的材质对O形圈的寿命也有影响。滑动表面材质的硬度越大、耐磨性越高、保持光洁的能力就越强，O形圈的寿命也就越长。这也是液压缸活塞杆表面镀铬的重要原因。同理可以解释具有同样粗糙度的用铜、铝合金制成的滑动表面比钢制滑动表面对密封圈的摩擦与磨损更为严重，低硬度、大压缩量的密封圈不如高硬度、小压缩量的密封圈耐用的情况。

摩擦力与O形圈的应用

在动密封装置中，摩擦与磨损是O形圈损坏的重要影响因素。磨损程度主要取决于摩擦力的大小。当液体压力微小时，O形圈摩擦力的大小取决于它的预压缩量。当工作液体承受压力时，摩擦力随之工作压力的增加而增大。在工作压力小于20MPa的情况下，近似地呈线形关系。压力大于20MPa时，随着压力的增加，O形圈与金属表面接触面积的增加也逐渐缓慢，摩擦力的增加也相应缓慢。在正常情况下，O形圈的使用寿命随着液体压力的升高将会近似的呈平方关系而减小。摩擦力的增加，使得旋转或往复运动的轴与O形密封圈之间产生大量的摩擦热。由于多数O形圈都是用橡胶制成的，导热性极差。因此，摩擦热就会引起橡胶的老化，导致O形圈实效，破坏其密封性能。摩擦还会引起O形圈表面损伤，使压缩量减小。严重的摩擦会很快引起O形圈的表面损坏，失去密封性。作气动往复运动用密封时，摩擦热还会引起粘着，造成摩擦力进一步增加。运动用密封在低速运动时，摩擦阻力还是引起爬行的一个因素，影响元件和系统的工作性能。所以对运动密封来说，摩擦性是重要性能之一。摩擦系数是摩擦特性的一个评价指标，合成橡胶摩擦系数较大，由于密封在运动状态时，通常处于工作油液或润滑剂参与的混合润滑状态，摩擦系数一般在0.1以下。 摩擦力的大小在很大程度上取决于被密封件的表面硬度与表面粗糙度。 7、焦耳热效应 橡胶材料的焦耳热效应，是指处于拉伸状态的橡胶遇热产生收缩的现象。在安装O形圈时，为了使它在密封沟槽内不产生窜动，在用作往复运动密封时，不产生扭曲现象，一般使它处于某种程度的拉伸状态。但如果将这种安装方法用于旋转运动，就会产生不良的结果。本来已经紧箍在旋转轴上的O 形密封圈，因旋转运动产生的摩擦热而收缩，进而使这种紧箍力增大，这样，产生摩擦热→收缩→紧箍力增大→产生摩擦热→……，如此反复循环，就大大地促进了橡胶的老化和磨损