氟硅橡胶与氟橡胶O形圈密封性能仿真
氟硅橡胶与氟橡胶O形圈密封性能仿真
徐璁; 陆浩; 周毅博; 王志坚; 王法全
【期刊名称】《《航空发动机》》
【年(卷),期】2019(045)005
【总页数】5页(P48-52)
【关键词】氟硅橡胶; 氟橡胶; 橡胶密封; 仿真; 航空液压系统; 格莱圈密封
【作者】徐璁; 陆浩; 周毅博; 王志坚; 王法全
【作者单位】中国航发控制系统研究所江苏无锡214063
【正文语种】中文
【中图分类】V233.2
0 引言
航空液压的高压化发展对航空液压系统密封是1种严峻考验，密封设计时主要依
靠工程经验，易使产品发生泄漏以及磨损，有时会导致灾难性事故，比如1986年的挑战者号就是因为O形圈玻璃化失效而爆炸。因此对于密封的研究刻不容缓。
国外对密封的研究最初的理论聚焦在对于密封材料的数学模型建立上，使用唯象法建立了一系列描述橡胶非线性特征的数学模型，学者们基于橡胶的非线性模型对密封技术进行研究，如Alexander[1]使用试验与仿真对比方法证明了所提出的1种
求解接触面上摩擦力的方法的准确性。国内对于橡胶密封的系统研究起步比国外晚，1988年李尚义等[2]针对组合式密封的保证不漏给出了最大接触应力准则，要求密
封环与被密封表面之间的接触应力大于液体压力。近十年来对于密封理论的研究越发增多[3]。宫燃[4]对车辆传动装置的动密封失效进行分析和试验，提出以磨损为
主导的失效模式；陈庆等[5]通过理论方式对于单纯O形密封圈在往复运动中的易失效给出解释；闫伟鹏[6]采用摩擦正交试验确定了摆动马达中各关键密封的最佳
工况，并测定O形圈不同压缩率的动静态泄漏量；刘奔等[7]搭建了飞机作动筒往复密封试验系统用以研究脉冲加载情况下的密封性能；陈士朋[8]通过开发密封性
能测试试验装置研究了密封介质压力对O形圈往复摩擦力的影响规律；陆婷婷[9]针对基础的橡胶密封圈的黏弹特性展开系统试验，弥补了对于橡胶基础研究的不足。除了试验手段，很多学者还采用仿真对橡胶密封特性进行一系列研究 [10]。崔晓
等 [11]基于ADINA的计算结果给出油膜控制方程的数值解法，可以用于不同工况下马达泄漏量和摩擦力的计算；凌学勤[12]使用ANSYS对橡胶密封圈进行结构参数的优化，解决了隔膜室密封结构的早期失效问题；韩传军[13]则使用ABAQUS
对星形密封圈与O形密封圈的密封效果进行对比，得出星形密封圈密封效果更优
的结论。
现今很多机械结构中最常用的2种密封橡胶材料为氟硅橡胶和氟橡胶，常用的密
封形式为O形圈直接密封、O型圈与聚四氟乙烯形成的格莱圈密封等，对于格莱
圈密封中2种材料的选取多基于标准或工程经验，对于二者的密封性能并没有进
行深入的理论研究。本文针对其不足，采用仿真方法对于2种材料在格莱圈密封
中的密封性能展开探讨。
1 数值模型
1.1 数学模型
对于橡胶密封的研究不涉及对橡胶应力松弛等黏弹性特性的探讨，因此橡胶的模型采用超弹本构模型，选取Yeoh提出的3阶超弹本构模型的拟合方式，其应变能
函数W为
式中：ci0和dk为材料常数；I1为第1偏应变不变量；J为弹性变形梯度矩阵的行列式。
氟硅橡胶材料和氟橡胶材料的单轴拉伸、等双轴拉伸以及平面剪切的试验数据如图1所示。从图中可见，氟硅橡胶材料的材料因子c10=0.606、c20=-0.366、
c30=0.205、d1=d2=d3=0；而氟橡胶材料的材料因子c10=1.121、c20=-
0.465、c30=0.298、d1=d2=d3=0。
图1 拉伸及剪切试验结果
因为整体结构、约束以及载荷都是轴对称的，而且载荷下产生的位移以及应力应变也都是轴对称的，因此整个仿真可以简化为2维轴对称的问题，以作动杆中轴线为z轴建立柱坐标系，位移、应力应变都是径向坐标r和轴向坐标z的函数，与周向角度θ无关。用于求解2维轴对称问题的平衡方程、本构方程、几何方程分别为[14]
式中：σ、ε分别为正应力和正应变；τ、γ分别为剪切应力和剪切应变；g为体积力；E为弹性模量；μ为泊松比；u、w分别为径向和轴向的位移。
1.2 工况及边界
本文研究对象均处于常温25℃下，即不考虑温度的影响。模型参数参照某作动筒密封槽尺寸，密封槽位于衬套上，基于结构和载荷的对称性（如图2所示），建立轴对称模型（如图3所示）。对称轴为作动杆中心轴线，仿真求解使用ANSYS 软件，网格采用4面体网格（如图4所示），并且在密封槽的接触区域局部加密增加计算的收敛性，作动杆和衬套的弹性模量远大于保护圈和橡胶圈，将其作为刚体处理，保护圈材料为聚四氟乙烯，作为各向同性线弹性体处理，弹性模量为280 MPa，泊松比为0.42，密封结构尺寸见表1。仿真分2步：（1）橡胶圈的预
压缩，此时没有油压载荷，而为了排除直接压缩橡胶圈导致橡胶圈径向尺寸发生变化与实际不符，采用橡胶圈自身过盈恢复的方法来进行预压缩部分的计算，如图2所示建模，在预压缩的时间步中，橡胶圈通过过盈恢复完成预压缩，最终保护圈外侧与密封槽底距离为D1，橡胶圈压缩率α=（D0-D1）/D0；（2）通过对橡胶圈以及保护圈与油接触部分施加液体渗透压力载荷（油的流入位置如图3所示），
压力载荷为4 MPa，该载荷会随着接触的改变而改变施加位置。
图2 作动筒结构
图3 密封结构的轴对称模型
图4 密封结构的计算网格划分
表1 密封结构尺寸 mm作动杆半径R0 7保护圈宽度L1 2.5保护圈厚度H1 0.92
橡胶圈截面直径D0 1.9衬套槽宽B0 2.6
2 结果分析
对于氟硅橡胶圈与氟橡胶圈在压缩率为16%、20%、24%、28%下的密封进行8
个工况的仿真，获得未施加液压载荷的预压缩阶段以及施加液压载荷后的仿真数据。Gorelik和Feldman针对预压缩阶段密封圈与保护圈接触段长度建立简单模型[13]
式中：b为密封圈与保护圈接触段的长度；d为密封圈截面直径；C为压缩率。
预压缩接触段长度与材料属性无关，只与压缩率以及截面半径相关，氟硅橡胶圈与氟橡胶圈的工况之间压缩率相同的情况下模型数据完全一致，因此在预压缩阶段其接触段的长度也一样。而仿真中不同压缩率的接触段长度与密封圈截面直径之比与压缩率的关系如图5所示，其结果与Gorelik的模型结果一致[15]。
图5 预压缩阶段接触段仿真与模型对比
在加载液压载荷时，橡胶圈以及保护圈将在液压的作用下贴向密封槽的上侧形成新的静密封界面，其变形如图6所示。从图中可见，氟硅橡胶圈和氟橡胶圈所形成
的密封形态没有太大区别，但因为二者材料性质不同，在图6中红圈所示位置可
见氟硅橡胶圈在液压的作用下基本填满了与保护圈接触的间隙，而氟橡胶圈在该处依然存在其圆角结构，说明氟橡胶圈抗形变的能力要强于氟硅橡胶圈的。在28%
压缩率下的接触应力如图7所示。从图中可见，大接触应力区域在橡胶圈与密封
槽接触区、橡胶圈与保护圈接触区（图 7（a）中“2”处）以及保护圈与作动杆
的接触区（图 7（a）中“1”处）。明显可见“1”处为三者中数值偏小的区域，该规律在氟硅密封以及氟密封中都是一致的。在一侧来油的情况下，保护圈与作动杆的接触区域是出现密封失效的危险区域。
图6 有液压载荷时橡胶圈变形（28%压缩率下）
图7 有液压载荷时橡胶圈接触应力（28%压缩率下）
由于图7中接触应力为负时仅表明接触位置所受的力为压应力，且下述讨论位置
的接触应力均为负，因此下列图中只取接触应力的数值进行比较。无液压载荷时不同压缩率下“1”处接触应力的对比如图8所示。从图中可见，与其他研究结果相同，接触应力随着压缩率的增大而增大，其分布呈现出中间高两侧低的形态。对2种密封的结果进行对比可见，氟密封提供的接触应力大于氟硅密封所能提供的，16%压缩率下的氟橡胶圈提供的接触应力与28%压缩率下的氟硅橡胶圈提供的接
触应力相当。
图8 无液压载荷时橡胶圈不同压缩率下接触应力对比
而在一侧来油的情况下，其密封形式以及密封压力会发生改变，在加载液压载荷后，2种密封在不同压缩率下“1”处接触应力的对比如图9所示。通过与图8对比，其接触压力曲线的峰值向来油的反向移动，并且来油压力通过橡胶圈及聚四氟乙烯传递到接触表面，使得其接触压力值急剧升高，但是二者密封性能有明显区别。从图9（a）中可见，随着压缩率的增大，在“1”处密封压力的变化不明显，说明在4 MPa油压下，压缩率相应增大并不会明显改变其密封效果；而从图9（b）中可
见，随着压缩量的增大，氟橡胶圈在“1”处的密封压力随之增大，在4 MPa油
压下，增大压缩率会提高其密封性能。
图9 有液压载荷时不同压缩率下“1”处接触应力对比
对组合式密封而言，“1”处虽然是密封最危险的区域，但是“1”处应力并不全
来自于橡胶圈，当研究氟硅和氟橡胶圈密封性能差异原因时，需要根据橡胶圈与聚四氟乙烯圈接触位置的应力曲线对比来讨论。有液压载荷时在不同压缩率下“2”处接触应力对比如图10所示。从图10（a）中可见，在承受4 MPa液压载荷的
情况下，氟硅橡胶圈所输出的应力对于压缩率的变化变得不敏感，随着压缩率的变化，虽然接触面变大，但是其应力值变化不大，而氟橡胶圈的输出应力依然随着压缩率的增大而增大，说明在4 MPa的液压量级上，氟硅橡胶圈已经丧失了通过改
变压缩率来增强密封的能力，而氟橡胶圈依然可以通过调整压缩率来提高密封能力。有液压载荷、相同压缩率下氟硅密封与氟密封接触应力的对比如图11所示。从图中可见，氟橡胶圈的密封能力要优于氟硅橡胶圈的，随着压缩率的增大，其密封性能差距也相应增大。
图10 有液压载荷时不同压缩率下“2”处接触应力对比
图11 有液压载荷时相同压缩率下二者接触应力对比
3 结论
针对某作动筒密封槽内2种不同材料橡胶圈的格莱圈密封的密封性能进行有限元
仿真，仿真结果显示密封接触段长度与前人模型保持一致，对不同压缩率下有无液压载荷下保护圈与作动杆之间的接触应力变化进行分析，得到如下结论：
（1）在无液压的情况下，随着压缩率的增大，接触应力随之增大，而且接触应力的分布呈现出中间高两侧低的形态。在相同压缩率下氟橡胶圈提供的接触应力要大于氟硅橡胶圈所提供的接触应力。
（2）在一侧4 MPa液压的情况下，压缩率从16%增至28%，氟硅橡胶圈的密封
性能变化不大，而氟橡胶圈的密封性能会相应提高，说明氟橡胶圈的密封性能对压缩率的改变更敏感。
根据仿真结论可知，在高压密封的情况下，16%压缩率的氟硅橡胶圈如果能达到
密封要求，则无需通过增大压缩率去追求更好的密封效果；如果设计点的氟硅橡胶圈无法满足密封要求，通过调节压缩率也很难达到要求，在没有其他方面（比如温度等）的考虑下，可以通过更换为对压缩率更为敏感的氟橡胶圈来满足要求。
参考文献：
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氟橡胶主要性能
氟橡胶主要性能 The manuscript was revised on the evening of 2021
主要性能 化学稳定性佳 氟橡胶具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。26型氟橡胶耐石油基油类、双酯类油、硅醚类油、硅酸类油，耐无机酸，耐多数的有机、无机溶剂、药品等，仅不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23型的介质性能与26型相似，且更有独特之处，它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫酸性能比26型好，在室温下98%的HNO3中浸渍27天它的体积膨胀仅为13%~15%。 耐高温性优异 氟橡胶的耐高温性能和硅橡胶一样，可以说是目前弹性体中最好的。 26-41氟胶在250℃下可长期使用，300℃下短期使用；246氟胶耐热比26-41还好。在300℃×100小时空气热老化后的26-41的物性与300℃×100 小时热空气老化后246型的性能相当，其扯断伸长率可保持在100%左右，硬度90~95度。246型在350℃热空气老化16小时之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110分钟之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110分钟之后，含有喷雾炭黑、热裂法炭黑或碳纤维的胶料伸长率上升约1/2~1/3，强度下降1/2左右，仍保持良好的弹性。23-11型氟胶可以在200℃下长期使用，250℃下短期使用。 耐老化性能好 氟橡胶具有极好的耐天候老化性能，耐臭氧性能。据报导，DuPont开发的Vitona 在自然存放十年之后性能仍然令人满意，在臭氧浓度为%的空气中
经45天作用没有明显龟裂。23型氟橡胶的耐天候老化、耐臭氧性能也极好。 真空性能极佳 26型氟橡胶具有极好的真空性能。246氟橡胶基本配方的硫化胶真空放气率仅为37×10-6乇升/秒．厘米2。246型氟橡胶已成功应用在10-9乇的真空条件下。 机械性能优良 氟橡胶具有优良的物理机械性能。26型氟橡胶一般配合的强力在 10~20MPa之间，扯断伸长率在150~350%之间，抗撕裂强度在3~4KN/m之间。23型氟橡胶强力在~25MPa之间，伸长率在200%~600%，抗撕裂强度在2~7MPa之间。一般地，氟橡胶在高温下的压缩永久变形大，但是如果以相同条件比较，如从150℃下的同等时间的压缩永久变形来看，丁和氯丁橡胶均比26型氟胶要大，26型氟橡胶在200℃×24小时下的压缩变形相当于丁橡胶在150℃×24小时的压缩变形。 电性能较好 23型氟橡胶的电性能较好，吸湿性比其他弹性体低，可作为较好的电绝缘材料。26型橡胶可在低频低压下使用。 透气性小 氟橡胶对气体的溶解度比较大，但扩散速度却比较小，所以总体表现出来的透气性也小。据报导，26型氟橡胶在30℃下对于氧、氮、氦、二氧化碳气体的透气性和、丁橡胶相当，比、要好。 低温性能不好
氟橡胶密封圈与硅橡胶密封圈的区别
氟橡胶密封圈与硅橡胶密封圈的区别 硅橡胶密封圈：既耐高温(最高300℃)，又耐低温(-100℃)是现在最好的耐寒、耐高温橡胶;同时电绝缘性精良，对热氧化和臭氧的稳固性很高，化学惰性很大。缺点是呆板强度较低，耐溶，耐溶剂和耐酸碱性差，叫难硫化，代价较贵。 氟橡胶密封圈：耐高温可达300℃，不怕酸碱，耐油性是耐油橡胶中最好的，抗辐射及高真空性精良;是性能全面的特种合成橡胶。缺点是加工性差，代价昂贵，耐寒性差，弹性和透气性较低。 氟橡胶（Fluorelastomer）是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。由于C-F键能大(每摩尔485 kJ), 且氟原子共价半径为0.064 nm, 相当于C-C键长的一半, 因此氟原子可以把C-C主链很好地屏蔽起来, 保证了C-C链的稳定性, 使其具有其他橡胶不可比拟的优异性能, 如耐高温、耐油、耐化学药品性能, 良好的物理机械性能和耐候性、电绝缘性和抗辐射性等, 在所有合成橡胶中其综合性能最佳, 俗称“橡胶王”。 硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。普通的硅橡胶主要由含甲基和少量乙烯基的硅氧链节组成。苯基的引入可提高硅橡胶的耐高、低温性能，三氟丙基及氰基的引入则可提高硅橡胶的耐温及耐油性能。硅橡胶耐低温性能良好，一般在-55℃下仍能工作。引入苯基后，可达-73℃。硅橡胶的耐热性能也很突出，在180℃下可长期工作，稍高于200℃也能承受数周或更长时间仍有弹性，瞬时可耐300℃以上的高温。硅橡胶的透气性好，氧气透过率在合成聚合物中是最高的。此外，硅橡胶还具有生理惰性、不会导致凝血的突出特性，因此在医用领域应用广泛。[1] 硅橡胶分热硫化型（高温硫化硅胶HTV）、室温硫化型（RTV），其中室温硫化型又分缩聚反应型和加成反应型。高温硅橡胶主要用于制造各种硅橡胶制品，而室温硅橡胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。热硫化型用量最大，热硫化型又分甲基硅橡胶（MQ）、甲基乙烯基硅橡胶（VMQ，用量及产品牌号最多）、甲基乙烯基苯基硅橡胶PVMQ（耐低温、耐辐射），其他还有睛硅橡胶、氟硅橡胶等。
氟硅橡胶
氟硅橡胶 中文名称：氟硅橡胶 英文名称：fluoro-silicone 定义：由聚由-三氟丙基甲基硅氧烷硫化得到?的一类弹性体。 应用学科：材料科学技术（一级学科）；高分子材料（二级学科）；有机硅材料及其他元素有机高分子材料（二级学科） 目录
编辑本段用途 氟橡胶的主要性能及应用从主链结构上看，氟橡胶可以分为三种基本类型：即氟碳橡胶、氟硅橡胶、氟化磷腈橡胶。其中以氟碳橡胶为主，而其中又以偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚（1#胶）、偏氟乙烯和六氟丙烯共聚（2#胶）、偏氟乙烯和六氟丙烯及四氟乙烯三元共聚（3#胶）为主。 （1）1#氟橡胶具有良好的物理机械性能及化学稳定性，能在200℃之下长期使用，250℃之下短期使用；脆点为-20℃~ -40℃；优良的耐介质性能，对有机溶剂、无机酸、氧化剂作用的稳定性优良，尤其耐酸性优异；有极好的耐气候、耐臭氧性能，在大气中暴露数年后，物理机械性能变化甚微，对微生物的作用亦较稳定。1#氟橡胶目前国内仅晨光院生产。主要用于制备耐热、耐油、耐酸的橡胶制品。如密封件、胶管、胶垫、胶布、胶带、簿膜、油箱和浸渍制品等也可用作导线的外护套及设备防腐衬里等，广泛应用于航空工业、石油工业、汽车工业、化学工业等领域。 （2）2#氟橡胶2#氟橡胶是用量最大的氟橡胶品种。具有良好的贮存稳定性、电绝缘性和抗辐射性；优良的耐油、耐介质性；极好的真空性能，可满足特殊场合的需要；耐热性好，通常可在250℃下长期使用，300℃下短期使用。 26型氟橡胶主要用于耐热、耐油、耐酸的橡胶制品制备。如密封件、胶管、胶垫等。产品可在250℃下长期使用，300℃下短期使用，它耐油性优于其它品种氟橡胶，可用于需耐油的场合的部件。举例如下：用作“○”形圈，V型密封圈，带金属骨架的油封皮碗、阀门密封垫等。这些密封材料可在200～250℃温度下长期工作和300℃短期工作。 在石油工业中：F26胶密封件被用在钻井机械炼油设备、天然气脱硫装置上，可同时承受高温、高压、油类和强腐蚀介质等苛刻条件中使用。 在化学工业中：F26密封件被用在泵、管接头、设备容器之中，以密封无机酸、有机物等化学物质。 在建筑材料制造方面：F26可作水泥单仓泵密封胶圈，比天然橡胶做的密封圈使用寿命延长了10倍左右。 （3）3#氟橡胶具有突出的耐高温性能、耐油、特别是耐双酯油类、耐化学药品以及良好的物理机械性能、满意的介电性能、不燃性、耐候性及优异的真空性能、耐辐射性；通常可在275℃下长期使用，在320℃下短期使用；耐油、耐酸性优于1#胶；耐气候、耐臭氧、耐辐射性、透气性及电性能和耐燃性能与2#胶相近。广泛地应用于宇航、汽车、机械、石油化工等领域。例如用作飞机的液压系统和润滑系统的动静密封材料；用作油田的密封材料，油田用的电缆输油管道以及钻井设备上；化工行业用作设备、管道柔性连接、泵等的衬里或作耐腐蚀的密封材料，制成管道，用以输送或有机溶剂或其他有腐蚀性的介质等等。
O形密封圈的密封原理及各种特性
O形密封圈简称O形圈，是一种截面为圆形的橡胶圈。O形密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密封件。O形圈有良好的密封性，既可用于静密封，也可用于往复运动密封中；不仅可单独使用，而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的适用范围很宽，如果材料选择得当，可以满足各种运动条件的要求，工作压力可从1.333×105Pa的真空到400MPa高压；温度范围可从-60℃到200℃。 与其它密封型式相比，O形密封圈具有以下特点： 1）结构尺寸小，装拆方便。 2）静、动密封均可使用，用作静密封时几乎没有泄漏。 3）使用单件O形密封圈，有双向密封作用。 4）动摩擦阻力较小。 5）价格低廉。 O形密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。在用于静密封和动密封时，密封接触面接触压力产生原因和计算方法不尽相同，需分别说明。 1、用于静密封时的密封原理 在静密封中以O形圈应用最为广泛。如果设计、使用正确，O形密封圈在静密封中可以实现无泄漏的绝对密封。 O 形密封圈装入密封槽后，其截面承受接触压缩应力而产生弹性变形。对接触面产生一定的初始接触压力Po。即使没有介质压力或者压力很小，O形密封圈靠自身的弹性力作用而也能实现密封；当容腔内充入有压力的介质后，在介质压力的作用下，O形密封圈发生位移，移向低压侧，同时其弹性变形进一步加大，填充和封闭间隙δ。此时，坐用于密封副偶合面的接触压力上升为Pm： Pm=Po+Pp 式中Pp——经O形圈传给接触面的接触压力（0.1MPa） Pp=K·P K——压力传递系数，对于橡胶制O形密封圈K=1； P——被密封液体的压力（0.1MPa）。 从而大大增加了密封效果。由于一般K≥1，所以Pm＞P。由此可见，只要O形密封圈存在初始压力，就能实现无泄漏的绝对密封。这种靠介质本身压力来改变O形密封圈接触状态，使之实现密封的性质，称为自封作用。 理论上，压缩变形即使为零，在油压力下也能密封，但实际上O形密封圈安装时可能会有偏心。所以，O形圈装入密封沟槽后，其断面一般受到7%—30%的压缩变形。静密封取较大的压缩率值，动密封取较小的压缩率值。这是因为合成橡胶在低温下要压缩，所以静密封O形圈的预压缩量应考虑补偿它的低温收缩量。 2、用于往复运动密封时的密封原理 在液压转动、气动元件与系统中，往复动密封是一种最常见的密封要求。动力缸活塞与缸体、活塞干预缸盖以及各类滑阀上都用到往复运动密封。缝隙由圆柱杆与圆柱孔形成，杆在圆柱孔内轴向运动。密封作用限制流体的轴向泄漏。用作往复运动密封时，O形圈的预密封效果和自密封作用与静密封一样，并且由于O形圈自身的弹力，而具有磨损后自动补偿的能力。但由于液体介质密封时，由于杆运动速度、液体的压力、粘度的作用，情况比静密封复杂。 当液体在压力作用下，液体分子与金属表面互相作用，油液中所含的―极性分子‖在金属表面上紧密而整齐的排列，沿滑移面与密封件间形成一个强固的边界层油膜，并且对滑移面
氟硅橡胶的性能、生产和应用
氟硅橡胶的性能、生产和应用 张亨 【摘要】氟硅橡胶性能优异,在军用、民用领域不可或缺.概括了氟硅橡胶的发展历史、性能、生胶制造方法、成型加工及应用. 【期刊名称】《有机氟工业》 【年(卷),期】2013(000)004 【总页数】4页(P51-54) 【关键词】氟硅橡胶;性能;生产;应用 【作者】张亨 【作者单位】锦西化工研究院,辽宁葫芦岛125000 【正文语种】中文 氟硅橡胶［1－2］广泛应用于航空、汽车、石油化工、医疗卫生和电子电气等工 业领域。主要用作耐高温和耐低温的燃料输送管道密封件、垫片、燃料油槽密封件、轴密封件、接触燃料油的进出口密封件、汽化器部件和隔膜、胶管、导管、人工脏器、密封剂和黏接剂等。 1 发展历史及现状 硅橡胶的耐低温性能优异，但其耐油、耐溶剂和耐化学品性能差。在硅橡胶分子结构中引入氟原子可改进这些性能。1951年，美国空军部门与Dow Corning公司 合作研究，在硅氧烷链上引入γ－三氟丙基侧基。1956年制得氟硅弹性体，问世
商品牌号Silastic LS。1967年前苏联研制的氟硅橡胶商品牌号为СКТФТ。1978 年美国General Electric公司研制的氟硅橡胶商品牌号为PSE。日本信越化学工业公司1978年研制的氟硅橡胶商品牌号为FE。我国上海市有机氟材料研究所于1968年研制成功氟硅橡胶，起初命名为氟橡胶SF，后改名为FE28。氟硅橡胶世 界总生产能力近10000 t/a左右。 2 结构与性能［3－12］ 氟硅橡胶学名聚(3，3，3－三氟丙基甲基)硅橡胶，分子中引入0.3 mol% ～0.8 mol%的乙烯基甲基硅氧烷共聚，以改进橡胶硫化性能和物理机械性能，也可引入一定比例的二甲基硅氧烷共聚。氟硅橡胶有液体产品和固体产品。 固体生胶为无色或微黄色半透明胶片，分子量40万～130万，国内产品牌号有 FE2801、FE2802和FE2803等，可溶于丙酮和乙酸乙酯等溶剂中。低温柔韧性好，脆化温度－66℃，高温下稳定，高温老化性好，高温老化后性能变化小，经 重复热循环时不变脆。正常条件下长期使用温度为－61～232℃，高温下短时或瞬时可保持弹性。具有优良的耐航空燃料油、液压油、石油系机油、化学试剂和几乎所有溶剂(少数酮类、酯类溶剂除外)等性能，稀释的腐蚀性溶液、硝酸、盐酸和硫酸对它影响较小。氟硅橡胶电绝缘性良好，介电性能优异，置于苛刻的环境下电性能基本保持不变。 液体氟硅橡胶分子量2万～8万，无色透明或淡黄色流体，无明显杂质，挥发份 ≤3%。具有耐高低温(－55～205℃)、耐化学试剂、耐燃油等性能。液体氟硅橡胶商品牌号FE2811，视黏度和用途的不同分为A型和B型。A型黏度1～40 Pa·s，用于配制室温硫化型密封材料;B型黏度60～150 Pa·s，用于配制非硫化型密封材料，对铝合金LY－12CZ去包铝不腐蚀。 3 生胶制造方法［3－12］ 以四氯化碳、乙烯、氢氟酸、甲基氢二氯硅烷等为原料，经调聚、氟化、加成、水
航空发动机橡胶密封圈密封性能分析
航空发动机橡胶密封圈密封性能分析 作者：董红莉李少龙 来源：《科学与技术》 2019年第2期 董红莉李少龙 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲 412002 摘要：橡胶O形密封圈在航空发动机密封系统中起到了非常重要的作用。按照标准设计了 密封结构的尺寸并建立数学模型，通过Mooney-Rivlin本构模型描述了橡胶的力学行为，利用 有限元分析软件ABAQUS建立了有限元模型，分析了O形密封圈在静态径向密封的应用场合下，工作压力、拉伸率、压缩率及摩擦系数对密封性能的影响。 关键词：O形密封圈；数学模型；有限元分析；密封性能 橡胶O形密封圈由于其材料性能优异、设计制造简单、密封可靠性好，已成为使用频率最高、应用范围最广的密封件。在航空发动机中，橡胶O形密封圈也是最常用的密封件之一。 由于橡胶O形密封圈在实际工作过程中，涉及到流体力学、材料学、摩擦学及制造工艺等 多个学科的综合作用，难以通过理论公式对其密封性能进行分析。目前，航空行业标准中仅通 过橡胶O形密封圈的截面直径、内径与对象件沟槽尺寸的配合关系计算其压缩率、拉伸率，从 而为O形密封圈的结构设计奠定基础，但在实际工况条件下，影响橡胶O形密封圈密封性能的 影响因素是很多的，如压力、摩擦性能等。 O形密封圈用于密封航空发动机内存在的气体（空气、热燃气等）和液体（润滑油、燃油、液压油等），密封圈失效会严重影响发动机的性能，这对密封系统提出了很高的要求，所以需 要对O形密封圈的设计技术进行深入的研究。 1 概述 航空发动机所用O形密封圈的材料主要是氟橡胶、氟硅橡胶和硅橡胶等几种高分子超弹性 材料，密封圈受到密封槽和孔壁的挤压作用后发生弹性变形，在接触的密封面上产生一定的接 触应力从而实现了密封功能。 以内径为11.2mm、截面直径为2mm、氟橡胶FX-17材料、硬度HRA 79±5的O形密封圈为 研究对象，建立密封系统的数学模型和有限元分析模型，对O形密封圈在不同工作压力、不同 拉伸率、不同压缩率及不同摩擦系数等工作条件下的密封性能进行研究，为密封圈在工况下的 设计和使用提供一定的依据。 2 分析模型建立 O形密封圈是典型的挤压型密封零件，在设计O形密封圈时，拉伸率和压缩率是两个非常 重要的指标参数。O形密封圈要达到良好的密封效果，就要选择合适的拉伸率和压缩率，拉伸 率过小可导致O形密封圈安装不稳，拉伸率过大可导致O形密封圈断裂或承受较高的内应力而 过早失效；压缩率过小，可造成密封面的接触压力不够导致泄露问题发生，压缩率过大可导致 O形密封圈破裂[1]。要保证航空发动机密封系统的可靠性，与拉伸率和压缩率相关的O形密封 圈及其相配沟槽的尺寸设计就显得十分重要。 2.1 数学模型
O形橡胶密封圈技术要求
O形橡胶密封圈技术要求 O形橡胶密封圈是一种常用的密封元件，其主要用途是防止液体、气 体等介质从连接处泄漏。在实际应用中，对于O形橡胶密封圈的技术要求 非常重要，包括材料选取、尺寸精度、硬度要求、表面光洁度、气密性、 耐热性、耐腐蚀性等方面。 首先，材料选取是O形橡胶密封圈技术要求的重要方面之一、一般而言，常用的材料有丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶等。不同的材料 具有不同的性能，应根据实际需求选择合适的材料。例如，如果需要密封 耐高温介质，就需要选择耐热性能好的硅橡胶或氟橡胶。同时，还需要考 虑材料的耐腐蚀性，选择适合的材料应对不同的工作环境。 其次，尺寸精度是保证O形橡胶密封圈性能的关键要素之一、尺寸精 度包括内径、外径、厚度等方面的要求，这直接影响到密封效果的好坏。 一般而言，尺寸精度应符合相关的标准或要求，如国家标准、行业标准等。在生产过程中，需要通过精密的模具和加工工艺来控制密封圈的尺寸误差，保证产品的一致性和可靠性。 硬度要求是O形橡胶密封圈技术要求中的重要指标之一、硬度直接影 响到密封圈的弹性和耐磨性。一般而言，硬度的选择应根据实际应用需求 进行，如硬度过高可能会导致密封圈难以安装，而硬度过低可能会降低密 封圈的耐磨性和使用寿命。 表面光洁度是保证O形橡胶密封圈密封效果的一项重要要求。表面光 洁度的好坏直接关系到密封圈与连接部件之间的接触面积和密封效果。一 般而言，密封圈的表面应保持光滑、无划痕、无气泡和凹凸不平等缺陷， 以确保密封圈与连接部件之间的完全接触，从而达到有效的密封效果。
气密性是O形橡胶密封圈技术要求中的重要指标之一、气密性要求密 封圈在一定压力下，能够有效阻止气体的泄漏。为了保证气密性，需要对 密封圈进行严格的质量控制和测试，如压缩变形测试和气密性测试等。 此外，耐热性和耐腐蚀性也是O形橡胶密封圈技术要求中的重要指标。耐热性要求密封圈能够在高温环境下保持其机械性能和密封性能。耐腐蚀 性要求密封圈能够在强酸、强碱等腐蚀性介质中长期使用而不发生损坏。 总之，对O形橡胶密封圈的技术要求包括材料选取、尺寸精度、硬度 要求、表面光洁度、气密性、耐热性和耐腐蚀性等多个方面。合理选择材料，控制尺寸精度，保证硬度要求，提高表面光洁度，确保气密性和耐热 性耐腐蚀性，将有助于提高O形橡胶密封圈的性能和可靠性，从而满足实 际应用需求。
不同材质的O型圈优缺点及其使用范围
不同材质的O型圈优缺点及其使用范围O型圈，也被称为O形密封圈或O形环，是一种常用于密封应用的圆 形橡胶环。由于其独特的橡胶制造和形状设计，O型圈能够提供可靠的密 封性能，适用于各种工业领域。不同材质的O型圈具有不同的优缺点和使 用范围，下面将详细介绍常见的几种材质。 1.氯丁橡胶（NBR） 优点： -氯丁橡胶具有良好的耐磨性和耐油性，适用于一般工业领域的动态 密封应用。 -具有较高的拉伸强度和抗撕裂性，适用于高压密封应用。 -耐低温性能较好，适用于低温环境下的密封应用。 缺点： -不耐高温，不适用于高温环境下的密封应用。 -对酮类、酯类和氯代烃溶剂的耐化学性较差，不适用于此类介质的 密封应用。 使用范围： -常见于汽车制造、机械设备、石油化工等领域的一般动态密封应用。 2.丁腈橡胶（NBR） 优点：
-丁腈橡胶具有良好的耐油性和耐磨性，适用于石油化工和润滑系统 的密封应用。 -耐化学性能较好，可以耐受一些溶剂和酸碱介质。 -独特的极低温性能，适用于低温环境下的密封应用。 缺点： -不耐高温，不适用于高温环境下的密封应用。 -对极端氧化剂、酮类和酯类物质的耐化学性较差，不适用于此类介 质的密封应用。 使用范围： -丁腈橡胶通常应用于油封、柴油机密封和燃料系统密封等领域。 3.氟橡胶（FKM） 优点： -氟橡胶具有卓越的耐高温性能，可在高温环境下保持稳定的密封性能。 -耐化学性能较好，可耐受多种化学品和溶剂。 -具有优异的耐油性，适用于石油化工和汽车制造领域中的密封应用。缺点： -价格较高，相对较昂贵。 -在低温环境下耐用性较差。 使用范围：
-氟橡胶广泛应用于高温和高压密封环境，如汽车发动机密封、化工设备密封等。 4.硅橡胶（VMQ） 优点： -硅橡胶具有卓越的耐高温性能，可耐受极高的温度。 -耐低温性能较好，适用于低温环境下的密封应用。 -具有卓越的电绝缘性能。 缺点： -硅橡胶耐油性较差，无法用于与石油和润滑油接触的密封应用。 -硅橡胶的耐撕裂性较差。 使用范围： -硅橡胶通常应用于高温电气绝缘件、压力变送器密封和医疗领域的密封应用。 总结： 选择适合的O型圈材质是根据具体的密封需求和工作环境情况来确定的。在选择时应考虑工作温度、压力、介质等因素，并结合材料的优缺点进行综合考虑。不同材质的O型圈在不同领域有不同的应用范围，选择适当的材质可以确保密封性能的可靠性和长寿命。
O形密封圈材料的选择
O形密封圈材料的选择 1.橡胶材料： 橡胶材料是最常见的O形密封圈材料之一，主要有丁腈橡胶（NBR）、氟橡胶（FKM）、硅橡胶（VMQ）等。它们具有较好的弹性和耐化学药品性能，可以适应广泛的工作环境。其中，丁腈橡胶具有抗油性能好、耐磨性 好的特点，适用于石油、燃油等液体介质的密封；氟橡胶具有耐高温、耐 腐蚀性能好的特点，适用于酸碱溶液等强腐蚀性介质的密封；硅橡胶耐高 低温性好，适用于高温或低温工况下的密封。 2.聚氨酯材料： 聚氨酯材料是一种高强度、高耐热性的材料，具有较好的耐磨性和耐 热性能，适用于高温和高压工况下的密封。聚氨酯密封圈通常用于液压系 统和气动系统中，其密封寿命较长。 3.聚四氟乙烯（PTFE）材料： PTFE材料是一种具有良好耐化学性和优异耐高温性能的材料，其摩 擦系数较低，适用于高速度和高温度下的密封。PTFE密封圈通常用于酸 碱介质和高温介质的密封，如化工、食品等领域。 4.金属材料： 金属材料，如不锈钢、铜、铁等，具有较好的耐高温、耐腐蚀性能， 适用于一些特殊工况下的密封。金属密封圈通常用于高温、高压或特殊介 质的密封，如石油、化工等领域。 在选择O形密封圈材料时
1.工作温度：不同材料的耐温范围不同，选择耐高温或耐低温性能适合的材料。 2.工作介质：根据介质的化学性质，选择耐腐蚀性能适合的材料。 3.工作压力：不同材料的耐压性能不同，选择耐压性能适合的材料。 4.密封寿命：根据使用寿命的要求，选择耐磨性好的材料。 5.性价比：合理选择材料，综合考虑成本因素。 通过综合考虑以上因素，选择适合的O形密封圈材料，可以有效提高密封效果和延长密封寿命，确保设备的正常运行。因此，在实际应用中，需要根据实际工况选择合适的O形密封圈材料。
氟橡胶主要性能
氟橡胶主要性能
主要性能 化学稳定性佳 氟橡胶具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。26型氟橡胶耐石油基油类、双酯类油、硅醚类油、硅酸类油，耐无机酸，耐多数的有机、无机溶剂、药品等，仅不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23型氟胶的介质性能与26型相似，且更有独特之处，它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫酸性能比26型好，在室温下98%的HNO3中浸渍27天它的体积膨胀仅为13%~15%。耐高温性优异 氟橡胶的耐高温性能和硅橡胶一样，可以说是目前弹性体中最好的。26-41氟胶在250℃下可长期使用，300℃下短期使用；246氟胶耐热比26-41还好。在300℃×100小时空气热老化后的26-41的物性与300℃×100小时热空气老化后246型的性能相当，其扯断伸长率可保持在100%左右，硬度90~95度。246型在350℃热空气老化16小时之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110分钟之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110分钟之后，含有喷雾炭黑、热裂法炭黑或碳纤维的胶料伸长率上升约1/2~1/3，强度下降1/2左右，仍保持良好的弹性。23-11型氟胶可以在200℃下长期使用，250℃下短期使用。 耐老化性能好 氟橡胶具有极好的耐天候老化性能，耐臭氧性能。据报导，DuPont开发的Vitona 在自然存放十年之后性能仍然令人满意，在臭氧浓度为0.01%的空气中经45天作用没有明显龟裂。23型氟橡胶的耐天候老化、耐臭氧性能也极好。 真空性能极佳 26型氟橡胶具有极好的真空性能。246氟橡胶基本配方的硫化胶真空放气率仅为37×10-6乇升/秒．厘米2。246型氟橡胶已成功应用在10-9乇的真空条件下。
氟橡胶(FKM)牌号性能与配合加工
氟橡胶(FKM)牌号性能与配合加工 氟橡胶(FKM)因具有耐油、耐高温、耐溶剂、耐强酸、耐强氧化剂、阻燃、耐老化等一系列优良的特性，所以在国防军工、航空航天、电子通信、车辆船舶、石油化工等尖端技术领域获得了广泛的应用。特别是近几年老，随着上述相关行业的高速发展和技术进步，FKM作为一种不可替代的高性能弹性体材料，不仅在需求上有了大幅度增加，而且其用途也正在不断地扩大。 从技术的角度来讲，尽管FKM从基础研究到应用研究都取得了很大的进展，但在一些特殊的使用场合，目前人们更为关注的还是FKM的低温特性、压缩永久变形性、耐碱性、耐含甲醇汽油性、耐强氧化剂性、低抽出性、低毒性等问题。 因此，本文将针对上述问题，就具有这些特性的FKM胶料的配合技术作一介绍。 一、FKM的种类、结构和特点 具有代表性的FKM的种类、结构和特点见表1。对FKM来讲，因其聚合物结构和所用硫化体系不同，所以硫化胶的性能也各有差异。为了使FKM能够满足各种苛刻条件下的使用要求，所以除选择适宜的品级外，在胶料的配合上加以改善也是十分必要的。 表1 FKM的种类、结构和特点
目前，构成市场主导品种的是偏氟乙烯(VDF)与六氟丙烯(HFP)共聚的二元类FKM，其组成为：VDF摩尔分数80%，氟质量分数约66%，Tg为-20℃。近年来，共聚入四氟乙烯(TFE)、减少VDF含量(提高氟含量)的三元类FKM的需求明显有所增加。对三元类FKM来讲，氟含量愈高、耐药品性、耐腐蚀性、耐油性、耐燃油渗透性就愈好，但低温特性会变差。目前，市售的FKM各品级的低温特性见表2。作为改善低温特性的品种，除共聚了全氟乙烯醚的FKM外，还有含氟硅类(FVMQ)和主链中含有六氟丙烯氧化物单元的FKM。 表2 FKM主要品级的低温特性
密封圈设计
密封圈设计 密封技术是一门相对较复杂的技术，主要应用于液压系统，水泵系统及其它工业技术方面。在玩具业中，以橡胶圈密封为主要形式，尤以O形圈密封使用最为广泛，对体积较大，密封面积较大的玩具，也常使用U形及V形密封圈并辅以密封油的形式来实现。 一、O形圈密封 1.O形圈密封的范围及优缺点 O形圈密封是典型的挤压型密封形式，其应用范围广，结构简单，主要用在要求静密封的工作条件下。当然，也可用于动密封，但因容易产生扭曲等原因，只能用在较轻载工况下，如活塞型的往复运动，如要用O形圈密封的话，一般必须要控制好其压缩量或使用弹性挡圈才可保证一定的使用寿命。 所以，O形圈一般只用在静态密封或轻载的往复运动动态密封情况下。 2.O形密封圈的设计要点 ①压缩量设计要得当 O形圈的压缩量一般根据经验来确定，因其所受影响因素较多，如硬度，沟槽尺寸等，对静密封通常在圆柱表面的压缩率为10%~20%左右，而在平面上的压缩量取15%~25%，如在动密封状态下，由于受马达扭力或对人手操作力的限制，需加密封润滑油或合理调整压缩量，一般压缩量为6%~10%。压缩量仅为经验数据，要根据实际功能要求调整。 ②选择合适的材料及硬度 一般来说，受压越高，要使用较硬一些的橡胶圈，或者加大压缩量也可达 到相同效果，一般使用的橡胶材料有NBR、SBR、SI-RUBBER等，硬度 一般在40°~80°左右范围，O形圈材料选择要注意以下要求： a.能抵抗介质的侵蚀作用(如腐蚀、溶胀、溶解等)。 b.抗老化能力强，在工作温度下要稳定可靠。 c.耐磨性好，弹性好，在一定的硬度，寿命时间内压缩变形小。
O形密封圈常用材料的使用范围 ③沟槽的设计 常见的沟槽有矩形、三角形、半圆形、燕尾形、以矩形使用较多。 矩形槽适用于静密封和各种动密封场合，如压力来自于内径方向，则沟槽外径尺寸须与O形圈外径相等，如压力来自外径方向；则沟槽内径尺寸要与O形圈内径相等，而一般密封圈与沟槽的间隙在0.20mm以下。 另，为方便O形圈装入式运动时不致损坏，沟槽的端部应倒角，尺寸随沟槽尺寸大小而定。槽底及两侧要平整、光滑以保证其密封性能。 ④密封圈压盖的固定螺丝要分布均匀，使周边受力平衡。 3.使用O-RING的注意事项 ①要注意使用合理的压缩量，压缩量过大会损伤O-RING，而过小会产生泄漏。不能一味地加大压缩量，压缩越大，长时间会产生橡胶应力松弛而失去弹性，在较高温度下，会使O-RING产生永久变形从而失效。动态密封的要求和静态密封有
四氟包覆O形圈
密封圈(四氟包覆圈)将橡胶地弹性和密封性与地耐化学性有机地结合起来，它是由一个硅胶或胶(氟橡胶)制地内芯和相对较薄地(聚全氟乙丙烯)或(可溶性聚四氟乙烯)外覆组合而成，这种橡胶密封圈具有优异地密封性能. 橡胶形圈易磨损、耐化学腐蚀性和抗气体渗透性能差，纯形圈硬度较高能够抗压缩但是弹性较差.外覆形圈具有良好地抗溶涨性和化学稳定性（除非在高温下受到碱金属、氟和一些卤化物地侵蚀）在靠近橡胶形圈附近有很好地弹性，地摩擦系数非常小（仅为），而且具有优良地抗气体渗透性，这些性能使得密封圈能够真正应用于恶劣地环境中. 四氟包覆形圈，替代昂贵地全氟橡胶型圈. 功能 无接缝且表面致密均匀地外覆层与橡胶内芯地结合使得密封圈整体保持一致 地密封性，密封圈上各个点地弹性和压缩均匀，在经过持续压力作用下仍可重复安装使用. 随介质压力地增加，密封圈整体受到压缩.密封圈就象一种高黏度地液体，将作用在其上地压力毫不减少地向各个方向传递出去. 压缩性 外覆层地存在使得密封圈具有良好地抗硬化性和抗脆性，同时硅橡胶或橡胶制地内芯使得该密封圈在℃地高温下仍能保持良好地弹性. 橡胶(全氟醚橡胶)、橡胶和外覆地三种形密封圈在压缩装置中地密封性能比较如图所示：测试结果表明，将硅橡胶或橡胶地物理性能与地化学性能相结合而形成地密封圈在保持橡胶性能地同时又具有良好地耐压缩性. 密封圈地制造需通过严格地质量控制，通过采用一种特殊地工艺使得聚合物完全包着橡胶内芯，而且保证此种形圈具有所要求地标准公差. 所用地资料表明我们对产品具有良好地质量承诺，这是建立在性能测试和严格地控制基础之上，以保证客户满意、安全地使用此产品. 密封圈与其它任何橡胶或纯制地形圈相比，都具有无可比拟地密封性和长寿命，尤其应用在苛刻地介质中. 主要优点 、突出地耐化学性能，几乎适用于所有化学介质 、抗腐蚀性优良
不同材质的O型圈优缺点及其使用范围
不同材质的O型圈优缺点及其使用范围 一、O型圈概述 1、O型圈定义 O型圈是一种截面为圆形的橡胶密封圈，因其截面为O型，故称其为O型密封圈，也叫O型圈。开始出现在19世纪中叶，当时用它作蒸汽机汽缸的密封元件。 2、O型圈适用范围 适用于装在各种机械设备上，在规定的温度、压力、以及不同的液体和气体介质中，于静止或运动状态下起密封作用。在机床、船舶、汽车、航空航天设备、冶金机械、化工机械、工程机械、建筑机械、矿山机械、石油机械、塑料机械、农业机械、以及各类仪器仪表上，大量应用着各种类型的密封元件。O型密封圈主要用于静密封和往复运动密封。用于旋转运动密封时，仅限于低速回转密封装置。O型密封圈一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用。O型密封圈在耐油、酸碱、磨、化学侵蚀等环境依然起到良好密封、减震作用。因此，O型密封圈是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封件。 3、O型圈的优势O型密封圈与其他型式密封圈比较，具有以下优点：3.1 适合多种密封形式：静态密封、动态密封。 3.2 适合各种用途材料，尺寸和沟槽都已标准化，互换性强。 3.3 适合多种运动方式：旋转运动、轴向往复运动或组合运动(例如
旋转往复组合运动)。 3.4 适合多种不同的密封介质：油、水、气、化学介质或其它混合介质。通过选用合适的橡胶材料和适当的配方设计，实现对油、水、空气、煤气及各种化学介质有效的密封作用。温度使用范围广(- 60℃～+ 220℃)，固定使用时压力可达1500Kg/cm2( 与补强环并用)。 3.5设计简单，结构小巧，装拆方便。O形圈断面结构极其简单，且有自密封作用，密封性能可靠。由于O形圈本身及安装部位结构都极其简单，且已形成标准化，因此安装更换都非常容易。 3.6材料品种多可以根据不同的流体进行选择：有丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)、乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(BU)、聚四氟乙烯(PTFE)、天然橡胶(NR)等 3.7 成本低廉。 3.8 动摩擦阻力比较小。 二、O型圈的表示方法 GB/T3452.1的表示方法：内径d1×线径d2，执行国标GB3452.1。 比如：O形圈 20*2.4，Ⅱ-2 GB1235-XX中，20代表大圈内径为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，XX代表的是标准公布年代。 GB/T3452.1的表示方法比如：O形圈7.5×1.8-G-N,7.5—内径1.8
O形圈三角沟槽设计
O形圈三角沟槽设计 把O形圈挤在法兰盘或螺栓头颈部的三角形沟槽中进行密封，其密封效果很好。 对于使用GB1235-76标准O形圈的沟槽，可直接按照标准规定的尺寸进行设计。 对于执行GB3452.1-94标准的O形圈，因为其沟槽标准GB3452.3-87中并未涉及三角形沟槽，可参考下表设计，也可按A=1.3～1.4W（W即O形圈断面直径）设计三角形沟槽。 三角形沟槽参考尺寸 由于这种密封形式的压缩量很大，O形圈使用一段时间后就产生很大的永久变形，所以使用后拆下来的O形圈不能再用。 GB1235-76（试行）“O”形橡胶密封圈的尺寸问题 “O”形橡胶密封圈的尺寸有很多标准，目前在国内常用的标准有两个：GB3452.1-92和较早制订的GB1235-76(试行)。 GB3452.1-92《液压气动用O形橡胶密封圈尺寸系列》是等效采用国际标准制订的，对“O”形圈只规定了内径和截面直径两个尺寸，含义十分清楚，一般不会搞错。 但GB1235-76(试行)《O形橡胶密封圈》与之不同，下表摘自该标准5×1.9至14×1.9部分：
GB1235-76(试行)《O形橡胶密封圈》标准制订较早，该标准对O形圈规定了四个尺寸，分别是公称外径、公称内径、实际内径和断面直径。在这个标准中断面直径含义明确，不会搞错；公称外径和断面直径共同组成了O形圈的规格；但公称外径、公称内径和实际内径三者中只有实际内径才和O形圈的真实尺寸对应。 这也就是说，对于按GB3452.1-92《液压气动用O形橡胶密封圈尺寸系列》生产的Ｏ形橡胶密封圈，当我们进行进货检查时，直接按照标准检查内径和截面直径即可，要注意的只是尽可能避免测量力对Ｏ形圈尺寸的影响，实际操作时应尽可能使用工具显微镜、投影仪等非接触测量仪器，也可采用锥棒等专用量具以提高测量精度。而对于按GB1235-76(试行)《O形橡胶密封圈》标准生产的Ｏ形橡胶密封圈，则应按标准中规定的实际内径和断面直径进行检查。例如，对于规格为12×1.9的O形圈，如果测得内径尺寸是8.65、断面直径是1.96，应判为合格产品；如果经测量其外径为12.05，或内径为8.99，则应判为不合格产品。
O型圈硬度
o型圈 百科名片 o型圈 O型密封圈O型圈(O-rings)是一种截面为圆形的橡胶密封圈，因其截面为O型，故称其为O型密封圈，也叫O型圈。开始出现在19世纪中叶，当时用它作蒸汽机汽缸的密封元件。 目录 一、O型圈概述 二、O型圈的表示方法 三、o型密封圈沟槽尺寸（单位：mm） 四：O型圈材质分类对照及优缺点： O型圈材料的选择 O形圈硬度的选择 一、O型圈概述
展开 编辑本段一、O型圈概述 O型圈规格 O型圈规格型号主要有UHSO型圈规格，UHPO型圈规格，UNO型圈规格，DHO型圈规格，活塞杆O型圈规格，耐高温O型圈，耐高压O 型圈，耐腐蚀O型圈，耐磨损O型圈。 O型圈应用介绍： 孔用YX型O型圈 产品用途：用于往复运动液压油缸中活塞的密封。适用范围：TPU：一般液压缸、通用设备液压缸。CPU：工程机械用液压缸及高温、高压用油缸。材质：聚氨酯TPU、CPU、橡胶。 产品硬度：HS85±2°A 工作温度：TPU：- 40～+80℃，CPU：-40～+120℃工作压力：≤32Mpa 工作介质：液压油、乳化液。 YX型孔用挡O型圈
产品用途:本标准适用于油缸工作压力大于16MPa时配合YX型密封圈使用,或油缸偏心受力时,起保护密封圈的作用. 工作温度:-40～+100度。工作介质:液压油、乳化液、水产品硬度：HS 92±5A 材质：聚四氟乙烯。 轴用YX型O型圈 产品用途：用于往复运动液压油缸中活塞杆的密封适用范围:TPU:一般液压缸、通用设备液压缸。CPU：工程机械用液压缸及高温、高压用油缸。材质：聚氨酯TPU、CPU、橡胶产品硬度：HS85±2°A 工作温度：TPU：- 40～+80℃ CPU：-40～+120℃工作压力：≤32Mpa，工作介质：液压油、乳化液。 O型圈密封性能优良，工作寿命高，动态压力密封工作寿命比常规橡胶密封制品高5—10倍，最高可达数十倍，在某些条件下可与密封基体同寿命。 O型圈摩擦阻力小，动、静摩擦力相等，是“0”形橡胶圈摩擦力的 1/2—1/4，可消除低速、低压下运动的“爬行”现象。 O型圈高耐磨，密封面磨损后具有自动弹性补偿功能。 O型圈良好的自润滑性能．可作无油润滑密封。 O型圈结构简单，安装方便。 O型圈工作压力：0-300MPa；工作速度：≤15m/s；工作温度：-55-250度。 O型圈适用介质：液压油、气、水、泥浆、原油、乳化液、水-乙二醇、酸。 欢迎登陆：O型圈
(完整word版)O型密封圈的选型及安装使用技术规范
生产培训教案 主讲人：李飞含 技术职称：助理工程师 所在生产岗位：汽机调速三级点检员
培训题目： O型密封圈密封件的选型与使用 培训目的： 熟悉掌握O型密封圈的材料特性、压缩量选择、安装技术规范。内容摘要： 1、橡胶密封件原料特性 2、O型圈标准 3、O形密封圈选择应考虑的因素 4、影响密封性能的其它因素 5、O形圈安装设计
一、橡胶密封件原料特性
E=EXCELLENT(优良)； G=GOOD(良好)； F=FAIR(一般)； P=POOR(不良) 一、概述 特点 O形密封圈由于它制造费用低及使用方便，因而被广泛应用在各种动、静密封场合。 标准 大部分国家对O形密封圈都制定系列产品标准，其中美国标准（AS 568）、日本标准（JISB2401）国际标准（ISO 3601/1）较为通用。 O型圈标准一览表 密封机理
O形密封圈是一种自动双向作用密封元件。安装时其径向和轴向方面的预压缩赋与O形密封圈自身的初始密封能力。它随系统压力的提高而增大。 （A）无压缩状态（B）无压力作用下的压缩状态（C）压力作用 二、O形密封圈选择应考虑的因素 1.工作介质和工作条件 在具体选取O形圈材料时，首先要考虑与工作介质的相容性。还须终合考虑其密封处的压力、温度、连续工作时间、运行周期等工作条件。若用在旋转场合，须考虑由于磨擦热引起的温升。不同的密封件材料，其物理性能和化学性能都不一样，见《橡胶密封件原料特性表》。 2.密封形式 按负载类型可分为静密封和动密封；按密封用途可分为孔用密封、轴用密封和旋转轴密封；按其安装形式又可分为径向安装和轴向安装。径向安装时，对于轴用密封，应使O形圈内径和被密封直径d2间的偏差尽可能地小；对于孔用密封，应使其内径等于或略小于沟槽的直径d1。
氟胶O型密封圈、耐高温密封圈
氟胶O型密封圈、耐高温密封圈 博亚特拥有强大的R&D研究开发团队，自行磨具设计开发及橡胶配方研究。采用Master Cam 设计软件，结合CNC加工程式，准确生产各种橡胶模具。橡胶材料拥有设备齐全之配方研究室，从配方研发、特性测试，橡胶混炼、分析一贯作业系统，配合客户开发新产品。可为客户提供橡胶制品、O型圈、ED圈、组合垫圈、橡胶球、异性橡胶件、油封、气动密封件。 1.O型密封圈的标准分为： O型圈美国标准AS568，O型圈日本标准P、S、F，O型圈国标C92. 2.氟橡胶密封圈尺寸： 内径：从1.0mm—50000mm（特殊规格亦可定做）；线径：（0.5、0.8、1.0、1.5、1.78、1.8、2.0、2.4、2.62、2.65、3.0、3.1、3.5、3.53、3.55、4.0、4.5、5.0、5.3、5.33、6.0、6.99、7.0、8.0、9.0、10、12、13、14、15、20、25、30等）。 3.常用橡胶材质简介： 丁晴橡胶（NBR）、氟橡胶（VITON\FKM）、硅胶（SIL）、三元乙丙胶（EPDM）。 丁晴橡胶颜色一般为黑色，常规硬度为70度。 氟胶颜色一般以棕色为主，常规硬度为75度。 硅胶颜色一般以白色透明为主，常规硬度为70度。 4.氟胶的耐高温性优异： 氟橡胶的耐高温性能可以说是目前弹性体中最好的。氟胶在220℃下可长期使用，250℃下短期使用；氟胶的扯断伸长率可保持在100%左右，硬度90~95度。其在350℃热空气老化16小时之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110分钟之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110分钟之后，含有喷雾炭黑、热裂法炭黑或碳纤维的胶料伸长率上升约1/2~1/3，强度下降1/2左右，仍保持良好的弹性。 耐油丁晴O型密封圈、汽车维修用进口橡胶密封圈 博亚特自成立以来，主要供应大陆国内各大汽车、机车组装厂，品质获得各方的肯定，技术不断创新、产能不断扩充，设备采用世界最先进的人机介面电脑全自动控制真空加硫成型机，确保无人为因素而照成无法从外观判别产品品质优劣，全面提升产品品质的可靠性。