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形橡胶密封圈胶料配方设计

    〈一〉 配方设计地原则

    橡胶配方一般由生胶、硫化防老剂补强剂体系、防护体系、补强体系、软化体系组成。配方设计的目的是为了寻求各种配合组份的最佳配比组合，从而获得良好的综合性能。配方设计最终要达到如下目的∶

   1、 满足密封圈使用性能要求。

    2、 胶料加工工艺性能良好。

    3、 在保证产品质量的前提下尽量选择价格便宜、来源丰富、无毒或低毒、性能稳定的原材料。

    橡胶配方按其用途可分为试验配方和实用配方。前者是为了研究或鉴定某种原材料与硫化胶及混炼胶性能之间的关系，在组成上力求简单。实用配方则主要研究硫化胶性能与产品实际使用性能及混炼胶工艺性能之间的关系。实用配方的制定过程为∶

    产品使用的环境条件、制造工艺分析－à选择胶种以及组成配方的各种配合剂组成试验配方－à性能评价试验－à组份调整改进－à扩大试验，确定实用配方。

    〈二〉 O形密封圈胶料配方设计

    O形橡胶密封圈工作环境复杂多样，就要求其胶料具有某些特殊的性能。在液压系统中，要求具有良好的耐油性、耐温性、低的压缩永久变形和一定的拉伸强度。作为动态密封，除了具有要求之外，胶料还应具有较好的耐磨性和抗撕裂性能。用于特殊介质的密封则要求胶料在介质中的体积变化和硬度变化较小。总之，配方设计应根据具体的工作条件、介质种类、使用温度、工作压力和应用状态等综合考虑。

    〈三〉 O形密封圈胶料加工

    目前，O形橡胶密封圈的制作方法还是主要用过模压法生产为主，其中模压制品的硫化方法主要有平板模压、传递模压和注射模压三种。平板模压法历史最悠久。传递模压约在20世纪50年代前后开始使用，而往射模压则自60年代起逐步由塑料工业进人橡胶工业。当前发展趋势是逐步发展注压法，但由于各自适应的范围不同。三者共存并获得发展仍是现实。O形密封圈按其特点仍以平板模压为主要成型方法。

    在模压硫化过程中，必须严格正确掌握硫化的温度、时间和压力，并随时注意硫化过程中温度等参数的变化情况，进行相应处理，否则会造成产品欠硫或过硫。若采用自动控制系统，则整个硫化过程会自动记录和控制，以保证产品达到正硫化程度。

    硫化温度是橡胶O形密封圈发生硫化反应的基本条件之一，它直接影响硫化速度和产品质量。硫化温度高，硫化速度快，生产效率高；硫化温度低，硫化速度慢。硫化温度系根据配方而定，其中最重要的是取决于胶种和所用硫化体系。天然橡胶最适宜的硫化温度一般为143℃－－150℃，合成橡胶一般为150℃～180℃。硫化时间通常按照确定的硫化温度，通过试验确定硫化时间。

    橡胶制品在硫化过程中加压，其目的在于使胶料易于流动，充满型腔，防止硫化过程中产生气泡，提高产品的致密性。硫化压力的大小视胶料硬度、模具大小而定。胶料硬度高、模具尺寸大时，压力可大些，反之则应适当减小压力。

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型圈的缩水率注意一下基几点

1 、 橡胶O型圈的缩水率跟着硫化成品的含胶量的增大而增大。

2、橡胶O型圈商品的缩水率跟着硫化成品的硬度添加而成马鞍型曲线改变。

3、橡胶O型圈商品的缩水率跟着硫化温度的添加而增大，温度每添加10度，缩水率添加0、1%—0、2%。

4、橡胶O型圈商品的缩水率跟着硫化成品生料的写入量的增多而增大，当生料质量>商品质量5%-10%，缩水率较为安稳。

5、胶料压延方向和在模具中活动方向的缩短率大于笔直方向的缩短率。

6 、胶料可塑性越好，缩水率越小；胶料硬度越高，缩水率越小（高硬度在外）。

7、填充剂用量越多，缩水率越小；含胶量越高缩水率越大。

8、多孔模腔的模具，中心模腔硫化成品的缩短率比边际模腔硫化成品的缩短率要大。

9、注压法硫化成品的缩短率比模压法硫化成品的缩短率要稍小。

10、薄型成品（断面厚度小于3mm）的缩短率比厚成品（断面10mm以上）的缩短率大0、2%---0、6、同标准的圆截面和方截面的缩短率近似。

11、夹层织物越多，橡胶O型圈缩短率越小; q  z" p9 O( j4 a6r+ d、 m。

12、衬有金属镶嵌的橡胶O型圈成品缩短率较小，且向金属镶嵌物方向缩短。

　　橡胶O型圈成品的胀大于缩短率动摇规模很大，橡胶O型圈海面成品通常选用一次或许二次硫化，首次发泡硫化（又成发孔）模具型腔按成品尺度减小60%摆布，第二次按成品尺度扩大7%-10%作为定型硫化胶料缩短率是一个改变多端，极为杂乱的疑问，也是模具设计者最需求慎重考虑的疑问，当前，还没有一个真实的，完善的，具有实用价值的核算公式，还只能以凭借经历估计或许经过积累实践丈量数据作为参阅。由于即使是用一种胶料，同一幅模具，在同一技术条件下（如硫化温度一样，硫化压力一样，生料添入量也一样）硫化，所得到的缩短率也不尽一样因而以实验测的成品的缩短率也是一个近似值，再加上遭到成品形状，硬度，成型技术等因素的影响。

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型圈结构设计

一、O形橡胶密封圈是一种断面形状为圆形的密封元件，它广泛用于多种机械设备中，在一定温度、压力及不同的液体或气体介质中起到密封作用。

与其它密封圈相比，具有如下的优越性能：

①、密封部位结构简单，安装部位紧凑，而且重量较轻。

②、有自密封作用，往往只用一个密封件便能完成密封效果。

③、密封性能好，用作固定密封时几乎没有泄漏，用作运动密封时，只在速度较高时才有些泄漏。

④、运动摩擦阻力很小，对于压力交变的场合也能适应。

⑤、尺寸和沟槽已标准化，成本低，产品易得，便于使用和外购。

与其它密封圈相比，也存在下列三个问题：

①、起动时的摩擦阻力大。

②、用作气动装置的密封时，必须加润滑油，防止磨损。

③、对偶合配件，如运动面、沟槽、间隙等的加工尺寸及精度要求很严。

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形橡胶密封圈的结构设计原理

因为O形橡胶密封圈是安装在各种沟槽中使用，现将安装沟槽情况列于表4-1-3。

压力与密封间隙

O形橡胶密封圈一般是由压缩所产生的回弹来进行密封的，但随着压力的增加，其被挤入密封浊隙而产生形状变化，如图4-1

为了使O形橡胶密封圈具有良好的密封作用和延长使用寿命，必须使O形橡胶密封圈的安装沟槽和密封部位的间隙设计恰当，当间隙过大时O形橡胶密封圈在油压的作用下挤间隙，造成损伤，从而引起漏损。当工作压力小于9.8MPa时一般不设计挡圈,当压力大于9.8MPa时O形橡胶密封圈承压面易被挤出，应加挡圈;若单向受压，在承压面设置一个挡圈，若是双向受压则要设置二个挡圈，如图4-2

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形圈执行标准

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形圈的硬度与沟槽最大间隙及工作压力关系

密封间隙的大小与压力等级、橡胶硬度及O形橡胶密封圈断面的直径相关情况，见下表：

活塞杆密封中沟槽深度

缸孔密封时沟槽的深度

径向密封沟槽的深度

一般径向密封沟槽宽度; 见表4-1-5

不同截面

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形橡胶密封圈轴向沟槽宽度和深度

轴向密封沟槽宽度和深度;轴向密封沟槽宽度和深度见表4-1-8

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形圈橡胶材料的硬度与工作压力的关系

在橡胶材料标准中，以硬度和压缩永久变形两项性能最为主重。选择压缩变形较小的橡胶材料对密封性能是有利的，而硬度对于O形橡胶密封圈耐压和抗挤又是至关重要的。根据国内标准和实践经验，橡胶在规定温度下的压缩永久变形最大不超过50%。而橡胶的硬度与密封工作压力密切相关，压力越高，硬度也是越高;参见表4-1-11。

注：旋转运动工作压力一般不超过0.4MPa，硬度选择在(70±5)度；超出0.4MPa则按特殊密封装置设计。

沟槽的光洁度要求

沟槽的光洁度、沟槽接触表面的粗糙度对密封效果和耐久性有很大影响。

密封沟槽的各配合偶件表面光洁度

沟槽与压缩量

固定密封用O形橡胶密封圈的压缩率，一般情况下选用15～25%(此数据经验数据)，运动密封如往复运动情况下压缩率选用10～12%，旋转运动下一般取3～5%的压缩率，常用O形橡胶密封圈压缩量与沟槽尺寸见表4-1-9。

O型圈对于模具结构设计的要求

  在模压制品生产中，模具的作用不可忽视，他是决定产品质量优劣的重要因素之一，一般来说，平板模压法的模具结构简单，成本地，可供批量下、形状和尺寸公差要求不是很高的制品采用。

　　而注射用的模具结构较为复杂，由于模具要承受高温、高压作用，因而需要用高强度的钢材制作，模具加工精度要求高，对于批量大的制作品，模具已由单腔发展为多腔，并出现了多腔无边和撕边模具，大大提高了生产效率和产品的质量。

　　为了保证制品有精确的几何形状和尺寸，使机械加工和工艺过程顺利进行，O型密封圈的模具结构设计应满足一下要求

　　1、用模具压制的产品保持精确的几何形状和尺寸；

　　2、模具要有足够的强度，以免因加压硫化而变形；

　　3、模具结构简单，装卸方便，定位可靠；

　　4、模具表面有一定的光洁度和精度；

　　5、便于装填胶料和成品取出，有适当的流胶槽；

　　6、在保证强度的情况下，力求质量小，搬动、操作方便。

橡胶O形密封圈模具设计

橡胶O形密封圈具有体积小，密封可靠，结构简单，成本低，适应性广，装拆容易等特点。在各行各业机械设备中得到广泛的应用，是用量更大的一种橡胶密封制品。

O形密封圈早期只是用于静态密封，后经研究逐渐应用于动密封领域，目前已在往复密封和旋转密封中得到应用。许多文章对O形密封圈的使用进行过详细介绍，本文只介绍几种常用的O形密封圈模具设计。

一、O形密封圈模具的分型面

O形密封圈模具的分型面应根据其使用状态来选择。一般使用在静态密封中的O形橡胶密封圈模具分型面选在180°水面位置；而在往复和旋转的动密封中，为了使分型面避开工作位置，提髙密封性能，往往把分型面选在45°位置(见图1、图2)。

选择45°分型面的模具不应使上下模平面之间悬空，否则会因为定位点不足导致错误。卡坏模具(见图2、图3)。

为节约钢材，可考虑在一付模具上排列两个或多个O形密封圈，而45°分型模具一般不排列过多的型腔。因为排列过多的型腔会使得模具本身的高度增加，造成模具笨重、传热不均等。....