O形密封圈失效及维修预防
2010-04-29作者：姜 阔
摘 要：密封装置一直是机械传动装置中的薄弱环节，分析其密封失效原因，并探讨在使用维护过程中的预防措施，对机械的使用和维修保养具有积极的指导作用。本文主要分析了O形密封圈的密封失效原因，并在此基础上给出了维修预防措施。
关键词：O形密封圈；失效；维修；预防
O形密封圈因其结构简单、体积小、运动摩擦阻力较小、密封性能好、安装部位紧凑、制造容易、成本低廉、使用方便、适用温度范围广、承受压力高等优点而在机械设备的密封中得到了广泛应用。分析其失效原因，并探讨在使用维护过程中的预防措施，对机械的使用和维修保养具有积极的指导作用。下面针对O形密封圈的几种常见密封失效形式及如何进行修理预防在借鉴同行经验的基础上给出自己的一些方法，供大家参考。
一、O形密封圈密封失效形式及原因
1、无损泄漏。无损泄漏即O形密封圈没有发生任何损坏的情况下而产生泄漏。这是由于O形密封圈与安装沟槽的尺寸不匹配，密封圈安装后的压缩率太小没有产生足够的压力而产生泄漏。压缩率是指密封圈装入密封槽后受挤压，截面产生的压缩变形率。压缩率太小易漏，太大则易使密封圈出现裂纹，并且动密封时运动阻力大，影响运动。
2、老化变形。O形密封圈材料属于弹性材料，由于长时间存放，会导致材质老化，或经长时间在高温、低温及介质压力的作用下，弹性降低，产生塑性变形后，不能恢复到初始状态，密封效果下降；当塑性变形大于40% 时，O形密封圈失去密封能力，Z终发生泄漏。
3、表面损伤。摩擦与磨损、密封零件表面粗糙或有划痕和切伤等都可造成动密封装置中O形密封圈的损伤，工作环境的灰尘和杂质等积聚在密封圈两侧形成磨粒，也会加速密封圈的磨损，致使密封效果降低。
4、扭曲泄漏。扭曲泄漏是指O形密封圈沿周向发生扭转而产生泄漏的现象，是O形密封圈作动密封时的常见失效形式。由于O形密封圈在沟槽内受密封介质的压力作用而产生一定滚动，在密封间隙不均匀、密封圈本身断面材料不均匀或沟槽与密封零件的同轴度偏大的情况下，密封圈的密封高度会不相等，而使密封圈各部分所受压缩不等，致使各处所受摩擦力不同而造成扭曲现象的发生。
5、间隙咬伤。由于动密封配合件之间存在着一定的间隙，O形密封圈在高压作用下部分被挤入间隙而被咬伤、剪切或撕裂导致密封失效的现象，称为间隙咬伤。间隙咬伤现象与工作压力的高低、间隙大小及密封圈材质有关。如果O形密封圈材质较软而密封间隙又较大，在密封介质压力的作用下，其一部分就容易被挤入间隙，引起局部应力集中，在运动过程中造成间隙咬伤。
6、介质腐蚀。因O形密封圈的橡胶材料与密封介质的相容性不好而出现O形密封圈的体积、硬度、强度、塑性和重量等的变化以及胶料溶解等现象称为介质腐蚀。相容性是指密封介质与O形密封圈材料起作用的程度，不起作用或作用较小的称为相容性好，反之则差。相容性差，则密封介质会使O形密封圈腐蚀，造成系统的泄漏和空气的混人，进一步加重O形密封圈的恶化和失效，而溶解后生产的胶状物又会污染油液，因此必须重视这个问题。
二、O形密封圈密封失效的维修预防
在维修过程中主要从以下几方面来防止O形密封圈密封失效：
1、确保O形密封圈选用的质量。O形密封圈要有适当的硬度，较软者适用于低压，较硬者适用于高压材质与密封介质相容性要好，发生失效的密封圈一定更换，不得重复使用。
2、密封件的质量要符合要求。与O形密封圈接触的滑行面应保持规定的表面状态，表面粗糙要符合要求，不得有划伤或留有机加工刀痕。若铣刀加工后形成的刀痕可用车刀进行同心圆加工后再装O形密封圈就不易泄漏。刀痕方向不得与泄漏方向一致。在结构设计上尽可能避免O形圈触及径向孔键槽和螺纹等。密封圈所通过的轴端、轴间必须倒棱修圆、圆角至少应等于O形密封圈截面的直径，表面不能有毛刺、生锈和腐蚀等情况。密封圈安装在缸内或内孔时，孔口边倒角10－20度。当用于流通的通道或换向阀等场合，通过内部横孔时，应将孔口倒成不小于 o形密封圈的实际外径，坡口斜度一般为α=120－140度。
关键词：O形密封圈；失效；维修；预防
O形密封圈因其结构简单、体积小、运动摩擦阻力较小、密封性能好、安装部位紧凑、制造容易、成本低廉、使用方便、适用温度范围广、承受压力高等优点而在机械设备的密封中得到了广泛应用。分析其失效原因，并探讨在使用维护过程中的预防措施，对机械的使用和维修保养具有积极的指导作用。下面针对O形密封圈的几种常见密封失效形式及如何进行修理预防在借鉴同行经验的基础上给出自己的一些方法，供大家参考。
一、O形密封圈密封失效形式及原因
1、无损泄漏。无损泄漏即O形密封圈没有发生任何损坏的情况下而产生泄漏。这是由于O形密封圈与安装沟槽的尺寸不匹配，密封圈安装后的压缩率太小没有产生足够的压力而产生泄漏。压缩率是指密封圈装入密封槽后受挤压，截面产生的压缩变形率。压缩率太小易漏，太大则易使密封圈出现裂纹，并且动密封时运动阻力大，影响运动。
2、老化变形。O形密封圈材料属于弹性材料，由于长时间存放，会导致材质老化，或经长时间在高温、低温及介质压力的作用下，弹性降低，产生塑性变形后，不能恢复到初始状态，密封效果下降；当塑性变形大于40% 时，O形密封圈失去密封能力，Z终发生泄漏。
3、表面损伤。摩擦与磨损、密封零件表面粗糙或有划痕和切伤等都可造成动密封装置中O形密封圈的损伤，工作环境的灰尘和杂质等积聚在密封圈两侧形成磨粒，也会加速密封圈的磨损，致使密封效果降低。
4、扭曲泄漏。扭曲泄漏是指O形密封圈沿周向发生扭转而产生泄漏的现象，是O形密封圈作动密封时的常见失效形式。由于O形密封圈在沟槽内受密封介质的压力作用而产生一定滚动，在密封间隙不均匀、密封圈本身断面材料不均匀或沟槽与密封零件的同轴度偏大的情况下，密封圈的密封高度会不相等，而使密封圈各部分所受压缩不等，致使各处所受摩擦力不同而造成扭曲现象的发生。
5、间隙咬伤。由于动密封配合件之间存在着一定的间隙，O形密封圈在高压作用下部分被挤入间隙而被咬伤、剪切或撕裂导致密封失效的现象，称为间隙咬伤。间隙咬伤现象与工作压力的高低、间隙大小及密封圈材质有关。如果O形密封圈材质较软而密封间隙又较大，在密封介质压力的作用下，其一部分就容易被挤入间隙，引起局部应力集中，在运动过程中造成间隙咬伤。
6、介质腐蚀。因O形密封圈的橡胶材料与密封介质的相容性不好而出现O形密封圈的体积、硬度、强度、塑性和重量等的变化以及胶料溶解等现象称为介质腐蚀。相容性是指密封介质与O形密封圈材料起作用的程度，不起作用或作用较小的称为相容性好，反之则差。相容性差，则密封介质会使O形密封圈腐蚀，造成系统的泄漏和空气的混人，进一步加重O形密封圈的恶化和失效，而溶解后生产的胶状物又会污染油液，因此必须重视这个问题。
二、O形密封圈密封失效的维修预防
在维修过程中主要从以下几方面来防止O形密封圈密封失效：
1、确保O形密封圈选用的质量。O形密封圈要有适当的硬度，较软者适用于低压，较硬者适用于高压材质与密封介质相容性要好，发生失效的密封圈一定更换，不得重复使用。
2、密封件的质量要符合要求。与O形密封圈接触的滑行面应保持规定的表面状态，表面粗糙要符合要求，不得有划伤或留有机加工刀痕。若铣刀加工后形成的刀痕可用车刀进行同心圆加工后再装O形密封圈就不易泄漏。刀痕方向不得与泄漏方向一致。在结构设计上尽可能避免O形圈触及径向孔键槽和螺纹等。密封圈所通过的轴端、轴间必须倒棱修圆、圆角至少应等于O形密封圈截面的直径，表面不能有毛刺、生锈和腐蚀等情况。密封圈安装在缸内或内孔时，孔口边倒角10－20度。当用于流通的通道或换向阀等场合，通过内部横孔时，应将孔口倒成不小于 o形密封圈的实际外径，坡口斜度一般为α=120－140度。
3、加密封圈保护挡圈。当动密封压力超过10MPa或静密封压力超过32 MPa时，或工作压力是脉动的，应使用密封圈保护挡圈，如果O形密封圈为单侧承受介质压力，则在低压的一侧用一个挡圈；若双侧承受介质压力，则在每侧各用一个挡圈。要选用硬度高、质量好的密封圈。
4、科学的安装方法。O形密封圈的安装是保证有效密封很重要的环节，安装过程中如表面产生微小划伤、裂纹或端面扭曲，都会造成使用过程中的严重泄漏。应采取以下措施：
（1）O形密封圈在表面涂一层油膜，使其装配面润滑，但不需油浸处理。
（2）如果沟槽面积容量太大可在沟槽内加设垫片，沟槽底径尺寸偏小则可均匀缠绕塑料密封胶带。
（3）O形密封圈安装时通过的轴端，轴肩必须倒棱修圆，圆角半径至少应等于O形密封圈的端面直径。安装过程中，如发现轴表面有毛刺、卷口、生锈或腐蚀时，应予磨光。当通过螺纹时，应采用下图所示的专用工具，先将O形圈置于套筒外圆上，使套筒遮盖住螺纹面，再将O形密封圈慢慢的滑入安装槽内。
（4）O形圈在安装过程中即易损坏，故应使用各种专业工具，工具用铜、铝合金或某些塑料制成，所有工具的端部、棱边和刃口必须磨钝。安装过程中严禁使用钢针，锥类等尖而硬的工具，以免划伤其表面，否则会影响O形圈的密封效果。
我们必须针对0形密封圈的失效形式进行分析，采取相应的预防维修措施，积极主动地进行预防，从而达到延长设备的使用寿命、提高设备的可靠性、经济性和安全性的目的。
4、科学的安装方法。O形密封圈的安装是保证有效密封很重要的环节，安装过程中如表面产生微小划伤、裂纹或端面扭曲，都会造成使用过程中的严重泄漏。应采取以下措施：
（1）O形密封圈在表面涂一层油膜，使其装配面润滑，但不需油浸处理。
（2）如果沟槽面积容量太大可在沟槽内加设垫片，沟槽底径尺寸偏小则可均匀缠绕塑料密封胶带。
（3）O形密封圈安装时通过的轴端，轴肩必须倒棱修圆，圆角半径至少应等于O形密封圈的端面直径。安装过程中，如发现轴表面有毛刺、卷口、生锈或腐蚀时，应予磨光。当通过螺纹时，应采用下图所示的专用工具，先将O形圈置于套筒外圆上，使套筒遮盖住螺纹面，再将O形密封圈慢慢的滑入安装槽内。
（4）O形圈在安装过程中即易损坏，故应使用各种专业工具，工具用铜、铝合金或某些塑料制成，所有工具的端部、棱边和刃口必须磨钝。安装过程中严禁使用钢针，锥类等尖而硬的工具，以免划伤其表面，否则会影响O形圈的密封效果。
我们必须针对0形密封圈的失效形式进行分析，采取相应的预防维修措施，积极主动地进行预防，从而达到延长设备的使用寿命、提高设备的可靠性、经济性和安全性的目的。
