สรุปสาเหตุการชำรุดของโอริง

โอริงเป็นการออกแบบเชิงกลที่พบมากที่สุดสำหรับการซีล เนื่องจากราคาถูก ผลิตง่าย มีฟังก์ชันที่เชื่อถือได้ และข้อกำหนดในการติดตั้งที่ไม่ซับซ้อน แม้ว่าโอริงจะมีราคาถูก แต่ในบางสภาพแวดล้อม การเปลี่ยนบ่อยจะเพิ่มค่าบำรุงรักษาเครื่องจักรและส่งผลต่อการทำงานปกติของอุปกรณ์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเข้าใจลักษณะของโอริง
ที่ระดับ -50 ถึง -60 องศา วัสดุยางที่ไม่ทนต่ออุณหภูมิต่ำจะสูญเสียความเค้นเริ่มต้นไปโดยสิ้นเชิง แม้แต่วัสดุยางที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำ ความเค้นเริ่มต้น ณ เวลานี้จะไม่เกินร้อยละ 25 ของความเค้นเริ่มต้นที่ 20 องศา เนื่องจากการบีบอัดเริ่มต้นของโอริงขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น

การออกแบบและการใช้โอริงที่ไม่เหมาะสมจะเร่งความเสียหายและสูญเสียประสิทธิภาพการซีล
การทดลองแสดงให้เห็นว่าหากการออกแบบแต่ละส่วนของอุปกรณ์วงแหวนซีลมีความสมเหตุสมผล เพียงแค่เพิ่มแรงดันจะไม่ทำให้โอริงเสียหาย ภายใต้สภาวะการทำงานที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูง สาเหตุหลักของความเสียหายของ O-ring คือการเสียรูปอย่างถาวรของวัสดุ O-ring การกัดช่องว่างที่เกิดจากการที่ O-ring ถูกบีบลงในช่องว่างการปิดผนึก และการบิดเบี้ยวของ โอริงระหว่างการเคลื่อนไหว
การเสียรูปถาวร เนื่องจากวัสดุยางสังเคราะห์ที่ใช้สำหรับแหวนซีลโอริงเป็นวัสดุที่ยืดหยุ่นหนืด ปริมาณการบีบอัดที่ตั้งไว้ในตอนแรกและความสามารถในการบล็อกการคืนตัวจะเปลี่ยนรูปอย่างถาวรและค่อยๆ สูญเสียไปหลังจากการใช้งานระยะยาว ทำให้เกิดการรั่วไหลในที่สุด

การเสียรูปถาวรและการสูญเสียแรงยืดหยุ่นเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้โอริงสูญเสียประสิทธิภาพการซีล ต่อไปนี้คือสาเหตุหลักของการเสียรูปอย่างถาวร
ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนการอัดกับปริมาณการยืดและการเสียรูปถาวร
สูตรต่างๆ ของยางที่ใช้ทำโอริงจะทำให้เกิดการคลายแรงกดในสภาวะที่ถูกบีบอัด ในเวลานี้ความเครียดในการบีบอัดจะลดลงตามระยะเวลาที่เพิ่มขึ้น ยิ่งเวลาให้บริการนานเท่าไร อัตราการบีบอัดและการยืดตัวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความเค้นลดลงที่เกิดจากการคลายตัวของเค้นยางก็จะยิ่งมากขึ้น ทำให้โอริงมีความยืดหยุ่นไม่เพียงพอและสูญเสียความสามารถในการซีล ดังนั้นจึงแนะนำให้พยายามลดอัตราส่วนการบีบอัดภายใต้เงื่อนไขการใช้งานที่อนุญาต
การเพิ่มขนาดหน้าตัดของโอริงเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการลดอัตราส่วนกำลังอัด แต่จะเพิ่มขนาดโครงสร้าง ควรสังเกตว่าเมื่อผู้คนคำนวณอัตราส่วนกำลังอัด พวกเขามักจะเพิกเฉยต่อการลดความสูงของส่วนที่เกิดจากการที่โอริงถูกยืดออกระหว่างการประกอบ การเปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดของโอริงจะแปรผกผันกับการเปลี่ยนแปลงของเส้นรอบวง ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากผลกระทบของความตึงเครียด รูปร่างหน้าตัดของโอริงก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความสูงของมันลดลง นอกจากนี้ เนื่องจากแรงตึงผิว ผิวด้านนอกของโอริงจะแบนลง กล่าวคือ ความสูงของส่วนจะลดลงเล็กน้อย นี่เป็นการแสดงออกถึงการผ่อนคลายความเครียดจากการบีบอัดของโอริง
ระดับการเสียรูปของส่วนโอริงยังขึ้นอยู่กับความแข็งของวัสดุโอริงด้วย ในกรณีที่มีการยืดออกเท่ากัน โอริงที่มีความแข็งสูงจะมีความสูงหน้าตัดลดลงด้วย จากมุมมองนี้ ควรเลือกวัสดุที่มีความแข็งต่ำให้มากที่สุดตามเงื่อนไขการใช้งาน ภายใต้การกระทำของแรงดันของเหลวและความตึง ยางโอริงจะค่อย ๆ เปลี่ยนรูปพลาสติก และความสูงของภาคตัดขวางจะลดลงตามลำดับ ดังนั้นในที่สุดจะสูญเสียความสามารถในการปิดผนึก
ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับกระบวนการคลายตัวของโอริง
อุณหภูมิในการใช้งานเป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการเสียรูปถาวรของโอริง อุณหภูมิสูงจะเร่งการเสื่อมสภาพของวัสดุยาง
ยิ่งอุณหภูมิในการทำงานสูงขึ้นเท่าใด ชุดการบีบอัดของโอริงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อการเสียรูปถาวรมากกว่า 40 เปอร์เซ็นต์ โอริงจะสูญเสียความสามารถในการซีลและการรั่วไหล ค่าความเค้นเริ่มต้นที่เกิดขึ้นในวัสดุยางของโอริงเนื่องจากการเสียรูปของแรงอัดจะค่อยๆ ลดลงและแม้กระทั่งหายไปพร้อมกับกระบวนการคลายตัวและอุณหภูมิที่ลดลงของโอริง สำหรับโอริงที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ การบีบอัดเริ่มต้นอาจลดลงหรือหายไปโดยสิ้นเชิงเนื่องจากอุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็ว ที่ระดับ -50 ถึง -60 วัสดุยางที่ไม่ทนต่ออุณหภูมิต่ำจะสูญเสียความเค้นเริ่มต้นโดยสิ้นเชิง แม้แต่วัสดุยางที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำ ความเค้นเริ่มต้น ณ เวลานี้จะไม่เกินร้อยละ 25 ของความเค้นเริ่มต้นที่ 20 องศา เนื่องจากการบีบอัดเริ่มต้นของโอริงขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น ดังนั้น เมื่อเลือกการบีบอัดเริ่มต้น จึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ายังมีความสามารถในการซีลเพียงพอหลังจากความเค้นลดลงเนื่องจากกระบวนการคลายตัวและอุณหภูมิลดลง สำหรับโอริงที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับดัชนีการคืนตัวและดัชนีการเสียรูปของวัสดุยาง
สรุปแล้ว การออกแบบควรพยายามให้โอริงมีอุณหภูมิในการทำงานที่เหมาะสม หรือเลือกวัสดุโอริงที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำเพื่อยืดอายุการใช้งาน

ความดันใช้งานปานกลางและการเสียรูปถาวร ความดันของตัวกลางทำงานเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการเสียรูปถาวรของโอริง
แรงกดดันในการทำงานของอุปกรณ์ไฮดรอลิกสมัยใหม่เพิ่มขึ้นทุกวัน แรงดันสูงในระยะยาวจะทำให้ O-ring เสียรูปอย่างถาวร ดังนั้นควรเลือกวัสดุยางทนแรงดันที่เหมาะสมตามแรงดันใช้งานในระหว่างการออกแบบ ยิ่งแรงดันใช้งานสูงเท่าใด ความแข็งและความต้านทานแรงดันสูงของวัสดุที่ใช้ก็ควรจะสูงขึ้นเท่านั้น เพื่อปรับปรุงความต้านทานแรงกดของวัสดุโอริง เพิ่มความยืดหยุ่นของวัสดุ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพิ่มความยืดหยุ่นของวัสดุที่อุณหภูมิต่ำ) และลดชุดการบีบอัดของวัสดุ โดยทั่วไปจำเป็นต้องปรับปรุงสูตร ของวัสดุและเพิ่มพลาสติไซเซอร์ อย่างไรก็ตาม หากโอริงที่มีพลาสติไซเซอร์แช่อยู่ในสื่อการทำงานเป็นเวลานาน พลาสติไซเซอร์จะถูกดูดซับโดยสื่อการทำงานทีละน้อย ทำให้ปริมาตรของโอริงหดตัว และอาจทำให้การบีบอัดเชิงลบของ โอริง (เช่น เกิดช่องว่างระหว่างโอริงกับพื้นผิวของส่วนที่ปิดสนิท)
ดังนั้นเมื่อคำนวณแรงอัดของโอริงและออกแบบแม่พิมพ์ ควรคำนึงถึงการหดตัวเหล่านี้อย่างครบถ้วน โอริงที่ถูกกดควรรักษาขนาดที่จำเป็นหลังจากแช่ในสื่อการทำงานเป็นเวลา 5-10 วันและคืน
ชุดการบีบอัดของวัสดุโอริงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่ออัตราการเสียรูปอยู่ที่ร้อยละ 40 ขึ้นไป จะเกิดการรั่วไหล ดังนั้น ขีดจำกัดการทนความร้อนของวัสดุยางหลายชนิด ได้แก่ ยางไนไตรล์ 70 องศาเซลเซียส ยาง EPDM 100 องศาเซลเซียส ยางฟลูออรีน 140 องศาเซลเซียส ดังนั้น ประเทศต่างๆ จึงได้ออกข้อกำหนดเกี่ยวกับ การเสียรูปถาวรของโอริง
สำหรับโอริงของวัสดุเดียวกัน ที่อุณหภูมิเดียวกัน โอริงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหน้าตัดใหญ่กว่าจะมีชุดแรงอัดต่ำกว่า ในน้ำมันสถานการณ์แตกต่างกัน เนื่องจาก O-ring ไม่ได้สัมผัสกับออกซิเจนในขณะนี้ อาการไม่พึงประสงค์ดังกล่าวข้างต้นจึงลดลงอย่างมาก นอกจากนี้ มักจะทำให้เกิดการขยายตัวของเนื้อยาง ดังนั้นอัตราการบีบอัดที่เกิดจากอุณหภูมิจะถูกชดเชย ดังนั้นการทนความร้อนในน้ำมันจึงดีขึ้นอย่างมาก ยกตัวอย่างยางไนไตรล์ อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง 120 องศาหรือสูงกว่า