Ang Hollow O-Rings, na may kakaibang hollow structure na disenyo, ay nagpapakita ng mga makabuluhang pakinabang sa sealing scenario na nangangailangan ng mababang compression permanenteng deformation, mataas na elastic compensation o shock absorption. Ang pagpili ng materyal nito ay direktang nakakaapekto sa pagganap ng sealing, tibay at pagiging epektibo sa gastos. Ang artikulong ito ay sistematikong sinusuri ang mga karaniwang materyales at naaangkop na mga sitwasyon ng mga hollow O-ring upang magbigay ng batayan sa pagpili para sa disenyo ng engineering.
1. Mga pangunahing bentahe ng mga guwang na O-ring
Kung ikukumpara sa solid O-rings, ang guwang na disenyo ay may mga sumusunod na katangian:
Mataas na nababanat na kompensasyon: Ang guwang na istraktura ay maaaring sumipsip ng higit na pagpapapangit (ang rate ng compression ay maaaring umabot ng higit sa 50%) at umangkop sa dynamic na pag-aalis o mga kondisyon ng vibration;
Mababang stress sa pakikipag-ugnay: Bawasan ang pagkawala ng presyon sa ibabaw ng sealing at pahabain ang buhay ng kagamitan;
Magaan: Bawasan ang pagkonsumo ng materyal, na angkop para sa mga kagamitan sa aerospace na sensitibo sa timbang;
Heat insulation/vibration isolation: Maaaring harangan ng air cavity ang paglipat ng init o mechanical vibration.
2. Mga karaniwang materyales at paghahambing ng kanilang pagganap
1. Fluororubber (FKM)
Mga Tampok:
Mataas na temperatura paglaban (-20 ℃ ~ 200 ℃), langis paglaban, kemikal kaagnasan paglaban (acid, hydrocarbon solvents);
Hardness range 65~90 Shore A, mahusay na pagtutol sa compression permanenteng deformation (150℃×70h deformation rate <15%).
Mga naaangkop na sitwasyon:
Sistema ng gasolina, balbula ng bomba ng kemikal, mataas na temperatura ng haydroliko na selyo;
Mga hollow seal na kailangang makatiis ng malakas na corrosive media (tulad ng concentrated sulfuric acid pipelines).
Mga Limitasyon: Hindi magandang pagkalastiko ng mababang temperatura at mataas na gastos.
2. Silicone rubber (VMQ)
Mga Tampok:
Ultra-wide na hanay ng temperatura (-60 ℃~230 ℃), mahusay na kakayahang umangkop;
Mataas na biocompatibility (sumusunod sa mga pamantayan ng FDA), hindi nakakalason at walang amoy;
Napakahusay na pagganap ng electrical insulation (volume resistivity>10¹⁵ Ω·cm).
Mga naaangkop na sitwasyon:
Medikal na kagamitan, food-grade seal (tulad ng filling machinery);
Mataas na temperatura oven, semiconductor equipment pagkakabukod seal.
Mga Limitasyon: Mababang lakas ng makina, madaling mabutas ng matutulis na bagay.
3. Ethylene propylene diene monomer (EPDM)
Mga Tampok:
Mahusay na ozone resistance at weather resistance (outdoor life>10 years);
Lumalaban sa singaw ng tubig at mga polar solvents (tulad ng mga ketone at alkohol);
High cost performance, hardness range 40~90 Shore A.
Mga naaangkop na sitwasyon:
Automobile cooling system, solar water heater seal;
Shock absorption at buffering sa mainit at mahalumigmig na kapaligiran (tulad ng kagamitan sa barko).
Mga Limitasyon: Hindi lumalaban sa mga solvent ng langis at hydrocarbon.
4. Hydrogenated nitrile rubber (HNBR)
Mga Tampok:
Mas mahusay na paglaban ng langis kaysa sa NBR, pinabuting pagtutol sa temperatura (-40 ℃ ~ 150 ℃);
Lumalaban sa hydrogen sulfide (H₂S) corrosion, namumukod-tanging wear resistance.
Mga naaangkop na sitwasyon:
High-pressure wellhead equipment sa oil at gas field;
Seal ng crankcase ng makina ng sasakyan.
Mga Limitasyon: Mas mataas na gastos kaysa sa ordinaryong NBR.
5. Polyurethane (PU)
Mga Tampok:
Ultra-high wear resistance (wear loss <0.03 cm³/1.61km);
Mataas na mekanikal na lakas (tensile strength >40 MPa), magandang oil resistance.
Mga naaangkop na sitwasyon:
High-pressure hydraulic cylinder piston seal (>30 MPa);
Makinarya sa pagmimina, kagamitan sa engineering shock absorber ring.
Mga Limitasyon: Mahina ang hydrolysis resistance, madaling lumambot sa mataas na temperatura (pangmatagalang temperatura ng paggamit <80°C).
6. Perfluoroether rubber (FFKM)
Mga Tampok:
Ang kisame na lumalaban sa kemikal (lumalaban sa malakas na acid, malakas na alkali, plasma);
Napakahusay na pagtutol sa temperatura (-25°C~320°C).
Mga naaangkop na sitwasyon:
Semiconductor etching machine vacuum chamber sealing;
Nuclear reactor high radiation area sealing.
Mga Limitasyon: Mahal (ang gastos ay 5~10 beses kaysa sa FKM).
3. Mga espesyal na composite na materyales at teknolohiya ng coating
1. PTFE pinahiran goma core
Istraktura: Panlabas na layer ng polytetrafluoroethylene (PTFE) na pinahiran ng silicone o fluororubber core na materyal;
Mga Bentahe: Friction coefficient kasing baba ng 0.05, wear resistance at anti-adhesion;
Mga Application: Precision instrument guide rail seal, walang langis na kapaligiran sa pagpapadulas.
2. Metal reinforced hollow O-ring
Istraktura: Hindi kinakalawang na asero spring na naka-embed sa silicone o fluororubber cavity;
Mga kalamangan: Ang kapasidad ng anti-compression ay tumaas ng 3 beses, paglaban sa permanenteng pagpapapangit;
Mga Aplikasyon: Mga ultra-high pressure valve (＞100 MPa), mga deep well packer.
3. Conductive/antistatic modification
Teknolohiya: Magdagdag ng carbon black, metal powder o graphene filler;
Pagganap: Naaayos na resistivity ng volume (10²~10⁶ Ω·cm);
Mga Application: Explosion-proof na kagamitan, electromagnetic shielding seal para sa mga electronic na bahagi.
4. Mga pangunahing parameter para sa pagpili at mga rekomendasyon sa disenyo
Mga pangunahing parameter para sa pagtutugma ng kondisyon sa pagtatrabaho:
Saklaw ng temperatura: Ang napiling materyal ay dapat sumasakop sa matinding temperatura at magreserba ng 20% na margin sa kaligtasan;
Media compatibility: Sumangguni sa ASTM D471 standard para sa swelling test (rate ng pagbabago ng volume <10%);
Antas ng presyon: Ang kapasidad na nagdadala ng presyon ng mga guwang na istruktura ay karaniwang 50%~70% ng mga solidong O-ring.
Mga pangunahing punto ng disenyo ng istruktura:
Pag-optimize ng kapal ng dingding: Ang ratio ng kapal ng dingding/panlabas na diameter ay inirerekomenda na 1:4~1:6 upang maiwasan ang pagbagsak o pagkalagot;
Pre-compression rate: Ang static na sealing ay inirerekomenda na 15%~25%, at ang dynamic na sealing ay binabawasan sa 10%~15%;
Pagproseso ng interface: Gumamit ng 45° bevel cut o one-piece molding para maiwasan ang mga mahihinang lugar na pinagkakabitan.
Mga pagsasaalang-alang sa ekonomiya:
Mas gusto ang EPDM o HNBR para sa mga batch application;
Maaaring mapili ang FFKM o mga composite na materyales para sa matinding kondisyon sa pagtatrabaho (tulad ng mga semiconductors at nuclear na industriya).
5. Karaniwang mga mode ng pagkabigo at pag-iwas
Uri ng pagkabigo Dahilan Solusyon
Deformation collapse Hindi sapat na kapal ng pader o sobrang presyon Dagdagan ang kapal ng pader/piliin ang metal na reinforcement na istraktura
Pamamaga at pag-crack ng medium Hindi magkatugma na materyal at medium Piliin muli ang materyal at magsagawa ng immersion test
Low-temperature brittle cracking Masyadong mataas ang glass transition temperature ng material Gumamit na lang ng silicone rubber o low-temperature FKM.
Friction at wear Hindi sapat ang pagkamagaspang sa ibabaw o pagkasira ng lubrication Gumamit ng PTFE coating o magdagdag ng lubricant
Konklusyon
Ang pagpili ng materyal para sa hollow O-rings ay isang komprehensibong disiplina na nagbabalanse sa mga mekanikal na katangian, paglaban sa kemikal at gastos. Mula sa corrosion-resistant fluororubber hanggang sa ultra-flexible na silicone, mula sa cost-effective na EPDM hanggang sa top-level na FFKM, ang bawat materyal ay tumutugma sa mga partikular na pangangailangang pang-industriya. Sa hinaharap, sa pambihirang tagumpay ng nano-composite na teknolohiya at matatalinong materyales, ang mga hollow O-ring ay bubuo pa sa direksyon ng functional integration (tulad ng self-sensing at self-repair), na nagbibigay ng mas maaasahang mga solusyon sa sealing para sa high-end na kagamitan.
Oras ng post: Mar-05-2025