淺論軸承石墨密封圈

軸承石墨密封圈用的合成橡膠材料是屬于粘彈性材料，所以初期設(shè)定的壓緊量和回彈堵塞能力經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的使用，會(huì)產(chǎn)生永久變形而逐漸喪失，最終發(fā)生泄漏。永久變形和彈力消失是石墨密封圈失去密封性能的主要原因，以下是造成永久變形的主要原因。
1）壓縮率和拉伸量與永久變形的關(guān)系
制作石墨密封圈所用的各種配方的橡膠，在壓縮狀態(tài)下都會(huì)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力松弛現(xiàn)象，此時(shí)，壓縮應(yīng)力隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而減小。使用時(shí)間越長(zhǎng)、壓縮率和拉伸量越大，則由橡膠應(yīng)力松弛而產(chǎn)生的應(yīng)力下降就越大，以致石墨密封圈彈性不足，失去密封能力。因此，在允許的使用條件下，設(shè)法降低壓縮率是可取的。增加石墨密封圈的截面尺寸是降低壓縮率最簡(jiǎn)單的方法，不過(guò)這會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)尺寸的增加。
應(yīng)該注意，人們?cè)谟?jì)算壓縮率時(shí)，往往忽略了石墨密封圈在裝配時(shí)受拉伸而引起的截面高度的減小。石墨密封圈截面面積的變化是與其周長(zhǎng)的變化成反比的。同時(shí)，由于拉力的作用，石墨密封圈的截面形狀也會(huì)發(fā)生變化，就表現(xiàn)為其高度的減小。此外，在表面張力作用下，石墨密封圈的外表面變得更平了，即截面高度略有減小。這也是O型密封圈壓縮應(yīng)力松弛的一種表現(xiàn)。
石墨密封圈截面變形的程度，還取決于石墨密封圈材質(zhì)的硬度。在拉伸量相同的情況下，硬度大的石墨密封圈，其截面高度也減小較多，從這一點(diǎn)看，應(yīng)該按照使用條件盡量選用低硬度的材質(zhì)。在液體壓力和張力的作用下，橡膠材料的O型密封圈也會(huì)逐漸發(fā)生塑性變形，其截面高度會(huì)相應(yīng)減小，以致最后失去密封能力。
2）溫度與石墨密封圈馳張過(guò)程的關(guān)系
使用溫度是影響石墨密封圈永久變形的另一個(gè)重要因素。高溫會(huì)加速橡膠材料的老化。工作溫度越高，石墨密封圈的壓縮永久變形就越大。當(dāng)永久變形大于40%時(shí)，石墨密封圈就失去了密封能力而發(fā)生泄漏。因壓縮變形而在石墨密封圈的橡膠材料中形成的初始應(yīng)力值，將隨著石墨密封圈的馳張過(guò)程和溫度下降的作用而逐漸降低以致消失。溫度在零下工作的石墨密封圈，其初始?jí)嚎s可能由于溫度的急劇降低而減小或完全消失。在-50~-60℃的情況下，不耐低溫的橡膠材料會(huì)完全喪失初始應(yīng)力；即使耐低溫的橡膠材料，此時(shí)的初始應(yīng)力也不會(huì)大于20℃時(shí)初始應(yīng)力的25%。這是因?yàn)槭芊馊Φ某跏級(jí)嚎s量取決于線(xiàn)脹系數(shù)。所以，選取初始?jí)嚎s量時(shí)，就必須保證在由于馳張過(guò)程和溫度下降而造成應(yīng)力下降后仍有足夠的密封能力。
溫度在零下工作的石墨密封圈,應(yīng)特別注意橡膠材料的恢復(fù)指數(shù)和變形指數(shù)。
綜上所述，在設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量保證石墨密封圈具有適宜的工作溫度，或選用耐高、低溫的石墨密封圈材料，以延長(zhǎng)使用壽命。
NBR丁氰石墨密封圈：適合于石油系液壓油、甘醇系液壓油、二酯系潤(rùn)滑油、汽油、水、硅潤(rùn)滑脂、硅油等介質(zhì)中使用。是目前用途最廣、成本最低的橡膠密封件。不適用于極性溶劑之中，例如酮類(lèi)、臭氧、硝基烴、MEK 和氯仿。一般使用溫度范圍為
-40~120 ℃。
HNBR氫化丁氰石墨密封圈：具有極佳的抗腐蝕、抗撕裂和抗壓縮變形特性，耐臭氧、耐陽(yáng)光、耐天候性較好。比丁氰橡膠有更佳的抗磨性。適用于洗滌機(jī)械、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及使用新型環(huán)保冷媒 R134a的制冷系統(tǒng)中。不建議使用于醇類(lèi)、酯類(lèi)或是芳香族的溶液中。一般使用溫度范圍為 -40~150 ℃。
VMQ硅石墨密封圈：具有極佳的耐熱、耐寒、耐臭氧、耐大氣老化性能。有很好的絕緣性能。但抗拉強(qiáng)度較一般橡膠差且不具耐油性。適用于家用電器如電熱水器、電熨斗、微波爐等。還適用于各種與人體有接觸的用品，如水壺、飲水機(jī)等。不建議使用于大部份濃縮溶劑、油品、濃酸及氫氧化鈉中。一般使用溫度范圍為 -55~250 ℃。
FKM氟素石墨密封圈：耐高溫性?xún)?yōu)于硅橡膠，有極佳的耐候性、耐臭氧性和耐化學(xué)性，耐寒性則不良。對(duì)于大部份油品及溶劑都具有抵抗能力，尤其是酸類(lèi)、脂族烴、芳香烴及動(dòng)植物油。適用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料系統(tǒng)及化工廠(chǎng)的密封需求。不建議使用于酮類(lèi)、低分子量的酯類(lèi)及含硝的混合物。一般使用溫度范圍為 -20~250 ℃。
EPDM三元乙丙石墨密封圈：具有很好的耐候性、耐臭氧性、耐水性及耐化學(xué)性?？捎糜诖碱?lèi)及酮類(lèi)，還可用于高溫水蒸氣環(huán)境之密封。 適用于衛(wèi)浴設(shè)備、汽車(chē)散熱器及汽車(chē)剎車(chē)系統(tǒng)中。不建議用于食品用途或是暴露于礦物油之中。一般使用溫度范圍為 -55~150 ℃。
CR氯丁石墨密封圈：耐陽(yáng)光、耐天候性能特別好。不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷劑，耐稀酸、耐硅脂系潤(rùn)滑油, 但在苯胺點(diǎn)低的礦物油中膨脹量大。在低溫時(shí)易結(jié)晶、硬化。適用于各種接觸大氣、陽(yáng)光、臭氧的環(huán)境及各種耐燃、耐化學(xué)腐蝕的密封環(huán)節(jié)。不建議使用于強(qiáng)酸、硝基烴、酯類(lèi)、氯仿及酮類(lèi)的化學(xué)物之中。一般使用溫度范圍為 -55~120 ℃。
IIR丁基石墨密封圈：氣密性特別好，耐熱、耐陽(yáng)光、耐臭氧性佳，絕緣性能好；對(duì)極性溶劑如醇、酮、酯等有很好的抵抗能力，可暴露于動(dòng)植物油或可氧化物中。適合于耐化學(xué)藥品或真空設(shè)備。不建議與石油溶劑、煤油或芳烴同時(shí)使用。一般使用溫度范圍為 -50~110 ℃。
ACM丙烯酸脂石墨密封圈：對(duì)油品有極佳的抵抗力, 耐高溫、耐候性均佳，但機(jī)械強(qiáng)度、壓縮變形率及耐水性稍差。一般用于汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)及動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之中。不適用于熱水、剎車(chē)油、磷酸酯之中。一般使用溫度范圍為 -25~170 ℃。
NR天然石墨密封圈：具有很好的耐磨性、彈性、扯斷強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率。但在空氣中易老化，遇熱變黏，在礦物油或汽油中易膨脹和溶解，耐堿但不耐強(qiáng)酸。適合于在汽車(chē)剎車(chē)油、乙醇等有氫氧根離子的液體中使用。一般使用溫度范圍為 -20~100 ℃。
PU聚氨脂密封圈：聚氨脂的機(jī)械性能非常好，耐磨、耐高壓性能均遠(yuǎn)優(yōu)于其它橡膠。耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相當(dāng)好, 但高溫易水解。一般用于耐高壓、耐磨損密封環(huán)節(jié)，如液壓缸。一般使用溫度范圍為 -45~110 ℃。
FFKM全氟橡膠：非常優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能，耐酸、堿、酮、酯、醚、強(qiáng)氧化劑等絕大多數(shù)化學(xué)品。最高耐熱可到320℃。通常用于終極性的解決密封問(wèn)題，價(jià)格為一般橡膠材質(zhì)的近百倍，非常昂貴。