O型圈優缺點及其使用范圍

1、O型圈定義

O型圈(O-rings)是一種截面為圓形的橡膠密封圈，因其截面為O型，故稱其為O型密封圈，也叫O型圈。開始出現在19世紀中葉，當時用它作蒸汽機汽缸的密封元件。

2、O型圈適用范圍

O型密封圈適用于裝在各種機械設備上，在規定的溫度、壓力、以及不同的液體和氣體介質中，于靜止或運動狀態下起密封作用。在機床、船舶、汽車、航空航天設備、冶金機械、化工機械、工程機械、建筑機械、礦山機械、石油機械、塑料機械、農業機械、以及各類儀器儀表上，大量應用著各種類型的密封元件。

O型密封圈主要用于靜密封和往復運動密封。用于旋轉運動密封時，僅限于低速回轉密封裝置。O型密封圈一般安裝在外圓或內圓上截面為矩形的溝槽內起密封作用。

O型密封圈在耐油、酸堿、磨、化學侵蝕等環境依然起到良好密封、減震作用。

因此，O型密封圈是液壓與氣壓傳動系統中使用廣泛的一種密封件。

3、O型圈的優勢

O型密封圈與其他型式密封圈比較，具有以下優點：

（1）適合多種密封形式：靜態密封、動態密封。

（2）適合各種用途材料，尺寸和溝槽都已標準化，互換性強。

（3）適合多種運動方式：旋轉運動、軸向往復運動或組合運動(例如旋轉往復組合運動)。

（4）適合多種不同的密封介質：油、水、氣、化學介質或其它混合介質。

（5）通過選用合適的橡膠材料和適當的配方設計，實現對油、水、空氣、煤氣及各種化學介質有效的密封作用。溫度使用范圍廣(-60℃～+220℃)，固定使用時壓力可達1500Kg/cm2(與補強環并用 )。

（6）設計簡單，結構小巧，裝拆方便

4、O形圈斷面結構極其簡單，且有自密封作用，密封性能可靠。

由于O形圈本身及安裝部位結構都極其簡單，且已形成標準化，因此安裝更換都非常容易。

（1）材料品種多

可以根據不同的流體進行選擇：有丁腈橡膠(NBR)、氟橡膠(FKM)、硅橡膠(VMQ)、乙丙橡膠(EPDM)、氯丁橡膠(CR)、丁基橡膠(BU)、聚四氟乙烯(PTFE)、天然橡膠(NR)等

（2）成本低廉

（3）動摩擦阻力比較小

二、O型圈的表示方法

1、GB/T342.1的表示方法

內徑d1×線徑d2 。

執行國標 GB3452.1

比如：O形圈 20*2.4，Ⅱ-2 GB1235-XX中，20代表大圈內徑為20毫米，2.4代表膠圈的截面直徑是2.4毫米，Ⅱ-2代表使用的橡膠種類，GB1235代表的是標準號，XX代表的是標準公布年代。

2、GB/T3452.1-2005的表示方法。

比如：O形圈 7.5×1.8-G-N ，

7.5——內徑

1.8——斷面直徑

G——系列

N——等級

3、材料采用HG/T2579-2008的方法。

4、JB/T7757.2-2006機械密封用O形圈的表示方法。

比如：O形圈 7.5×1.8-G-N，

7.5——內徑

1.8——斷面直徑

G——系列

N——等級

材料：P——丁腈橡膠，

E——三元乙丙橡膠等。

三、O型圈材質分類對照及優缺點：

1、天然橡膠 NR

(Natural Rubber) 由橡膠樹采集膠乳制成，是異戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強度及伸長率。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，耐堿但不耐強酸。是制作膠帶、膠管、膠鞋的原料，并適用于制作減震零件、在汽車剎車油、乙醇等帶氫氧根的液體中使用的制品。

2、丁苯膠 SBR

(Styrene Butadiene Copolyme) 丁二烯與苯乙烯之共聚合物，與天然膠比較，質量均勻，異物少，但機械強度則較弱，可與天然膠摻合使用。

（1）優點：

　• 低成本的非抗油性材質。

　• 良好的抗水性，硬度 70 以下具良好彈力。

　• 高硬度時具較差的壓縮歪。

　• 可使用大部份中性的化學物質及干性、滋性的有機酮。

（2）缺點：

• 不建議使用強酸、臭氧、油類、油酯和脂肪及大部份的碳氫化合物之中。

• 廣用于輪胎業、鞋業、布業及輸送帶行業等。

3、丁基橡膠 IIR

(Butyl Rubber) 為異丁烯與少量 isoprenes 聚合而成，保有少量不飽合基供加硫用，因甲基的立體障礙分子的運動比其它聚合物少，故氣體透過性較少，對熱、日光、臭氧之抵抗性大，電器絕緣性佳;對極性溶劑如醇、酮、酯等抵抗大，一般使用溫度范圍為-54~110℃。

（1）優點：

　• 對大部份一般氣體具不滲透性。

　• 對陽光及臭氧具良好的抵抗性。

　• 可暴露于動物或植物油或是可氧化的化學物中。

（2）缺點：

　• 不建議與石油溶劑，膠煤油和芳氫同時使用。

   • 用于制作耐化學藥品、真空設備的橡膠零件。

4、氫化丁睛膠 HNBR

(Hydrogenate Nitrile) 氫化丁睛膠為丁睛膠中經由氫化后去除部份雙鏈，經氫化后其耐溫性、耐候性比一般丁睛橡膠提高很多，耐油性與一般丁睛膠相近。一般使用溫度范圍為 -25~150℃。

（1）優點：

　• 較丁睛膠擁有較佳的抗磨性。

　• 具很好的抗蝕、抗張、抗撕和壓縮歪的特性。

　• 在臭氧、陽光及其它的大氣狀況下具良好的抵抗性。

　• 一般來說適用于洗衣或洗碗的清洗劑中。

（2）缺點：

　• 不建議使用于醇類，酯類或是芳香族的溶液之中。

   • 空調制冷業，廣泛用于環保冷媒 R134a 系統中的密封件。

　• 汽車發動機系統密封件。

5、乙丙膠 EPDM

(Ethylene propylene Rubber) 由乙烯及丙烯共聚合而成主鏈不合雙鏈，因此耐熱性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常優秀，但無法硫磺加硫。為解決此問題，在EP主鏈上導入少量有雙鏈之第三成份而可硫磺加硫即成EPDM ，一般使用溫度范圍為-50~150℃。對極性溶劑如醇、酮、乙二醇及磷酸脂類液壓油抵抗性很好。

（1）優點：

　• 具良好抗候性及抗臭氧性。

　• 具很好的抗水性及抗化學物。

　• 可使用醇類及酮類。

　• 耐高溫蒸氣，對氣體具良好的不滲透性。

（2）缺點：

　• 不建議用于食品用途或是暴露于芳香氫之中。

 • 高溫水蒸汽環境之密封件。

　• 衛浴設備密封件或零件。

　• 制動 ( 剎車 ) 系統中的橡膠零件。

　• 散熱器 ( 汽車水箱 ) 中的密封件。

6、丁睛膠 NBR

(Nitrile Rubber) 由丙烯睛與丁二烯共聚合而成，丙烯睛含量由18%~50% ，丙烯睛含量愈高，對石化油品碳氫燃料油之抵抗性愈好，但低溫性能則變差，一般使用溫度范圍為 -25~100 ℃。丁睛膠為目前油封及O型圈常用之橡膠之一。

（1）優點：

　• 具良好的抗油、抗水、抗溶劑及抗高壓油的特性。

　• 具良好的壓縮歪，抗磨及伸長力。

（2）缺點：

　• 不適合用于極性溶劑之中，例如酮類、臭氧、硝基烴， MEK和氯仿。

 • 用于制作燃油箱、潤滑油箱以及在石油系液壓油、汽油、水、硅潤滑脂、硅油、二酯系潤滑油、甘醇系液壓油等流體介質中使用的橡膠零件，特別是密封零件。可說是目前用途很廣、成本較低的橡膠密封件。

7、氯丁膠 CR

(Neoprene 、 Polychloroprene) 由氯丁烯單體聚合而成。硫化后的橡膠彈性耐磨性好，不怕陽光的直接照射，有特別好的耐大氣老化性能，不怕激烈的扭曲，不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷劑，耐稀酸、耐硅酯系潤滑油，但不耐磷酸酯系液壓油。在低溫時易結晶、硬化，貯存穩定性差，在苯胺點低的礦物油中膨脹量大。一般使用溫度范圍為-50~150℃

（1）優點：

　• 彈性良好及具良好的壓縮變形。

　• 配方內不含硫磺因此非常容易來制作。

　• 具抗動物及植物油的特性。

　• 不會因中性化學物，酯肪、油脂、多種油品，溶劑而影響物性。

　• 具防燃特性。

（2）缺點：

　• 不建議使用強酸、硝基烴、酯類、氯仿及酮類的化學物之中。

 • 耐 R12 制冷劑的密封件。

 • 家電用品上的橡膠零件或密封件。

 • 適合用來制作各種直接接觸大氣、陽光、臭氧的零件。

 • 適用于各種耐燃、耐化學腐蝕的橡膠制品。

8、氯磺化聚乙烯膠 CSM

(Hypalon 、 Polyethylene) 氯磺化聚乙烯為杜邦公司的合成橡膠。耐熱性、耐候性、耐臭氧性均佳;耐酸性也佳，常用于耐氧化性藥品(硝酸、硫酸)之處，一般使用溫度范圍為 -45~120℃。

（1）優點：

　• 對臭氧、氧化及火焰都有不錯的抵抗性。

　• 物性和氯丁膠相似且擁有較佳的抗酸性。

　• 很好的抗磨蝕性。

　• 擁有和丁睛膠相同的低磨擦表面。

　• 對于油劑及溶劑的抵抗性介于丁睛膠及氯丁膠之間。

　• 建議使用水中來防滲漏。

（2）缺點：

　• 不建議暴露于濃縮的氧化酸、硝基烴、酯類、酮類及芬香氫。

9、硅橡膠 SI

(Silicone Rubber) 硅膠主鏈由硅 (-si-o-si) 結合而成。具有很好的耐熱、耐寒、耐臭氧、耐大氣老化。有很好的電絕緣性能。抗拉力強度較一般橡膠差且不具耐油性。

（1）優點：

 • 經調制配方后抗張強度可達1500PSI及抗撕裂性可達88LBS

　• 彈性良好及具有良好的壓縮歪

　• 對中性溶劑具有良好的抵抗性

　• 具很好的抗熱性

　• 具很好的抗寒性

　• 對于臭氧及氧化物的侵蝕具很好的抵抗性

　• 很好的絕緣性能

　• 隔熱、散熱性佳

（2）缺點：

• 不建議使用于大部份濃縮的溶劑、油品、濃縮酸及經稀釋后的氫氧化鈉之中。

• 家用電器行業所使用的密封件或橡膠零件，如電熱壺、電燙斗、微波爐內的橡膠零件。

• 電子行業的密封件或橡膠零件，如手機按鍵、DVD 內的減震墊、電纜線接頭內的密封件等。

• 與人體有接觸的各式用品上的密封件，如水壺、飲水機等。

10、硅氟橡膠 FLS

(Fluorinated Silicone Rubber) 硅氟橡膠為硅橡膠經氟化處理，其一般性能兼具有氟橡膠及硅橡膠的優點;其耐油、耐溶劑、耐燃料油及耐高低溫性均佳，一般使用溫度為 -50~200℃。

（1）優點：

• 適用于特別用途，如要求能抗含氧的化學物、含芳香氫的溶劑及含氯的溶劑的侵蝕。

（2）缺點：

• 不建議暴露于煞車油，酮類及胼的溶液中。 

• 太空機件上。

11、氟橡膠 FPM

(Fluoro Carbon Rubber) 分子內含氟之橡膠，依氟含量 ( 即單體構造 ) 而有各種類型。目前廣用的六氟化系氟橡膠最早由杜邦公司以“Viton"商品名上市。耐高溫性優于硅橡膠，有很好的耐化學性、耐大部分油及溶劑(酮、酯類除外 )、耐候性及耐臭氧性;耐寒性則較不良，一般使用溫度范圍為 -20~250℃。特殊配方可耐低溫至 -40℃。

（1）優點：

　• 可抗熱至 250 ℃

　• 對于大部份油品及溶劑都具有抵抗的能力，尤其是所有的酸類、脂族烴、芳香烴及動植物油

（2）缺點：

　• 不建議使用于酮類，低分子量的酯類及含硝的混合物。

 • 汽車、機車、柴油發動機及燃料系統。

　• 化工廠的密封件。

12、全氟橡膠FFPM

(Perfluoroelastomer)

（1）優點：

　• 最佳耐熱特性

　• 優異的抗化學特性

　• 低Outgassing 特性

　• 優異之抗Plasma特性

（2）缺點：

　• 耐低溫特性較差

　• 原料價格較高

 • 生產難度較高

 • 全氟系列產品廣泛地運用于半導體產業及信息相關產業所運用,運用范圍包含薄膜制程中之PVC,CVD及蝕刻制程及各種高真空密封制程。

13、丙烯酸酯橡膠ACM

(Polyacrylate Rubber)由Alkyl Ester Acrylate 為主成份聚合而成之彈性體，耐石化油、耐高溫、耐候性均佳，在機械強度、壓縮變形率及耐水性方面則較弱，比一般耐油膠稍差。一般使用溫度范圍為 -25~170℃。

（1）優點：

　• 適用于汽車傳動油之中

　• 具良好的抗氧化及抗候性

　• 具抗彎曲變型的功能

　• 對油品有很好的抵抗性

　• 適用于汽車傳動系統及動力方向盤之中

（2）缺點：

　• 不適用于熱水之中

　• 不適用于煞車油之中

　• 不具耐低溫的功能

 • 不適用于磷酸酯之中 

 • 汽車傳動系統及動力系統密封件。

14、聚氨酯橡膠 PU

(Urethane Rubber) 聚氨酯橡膠機械物性相當好，高硬度、高彈性、耐磨耗性均是其它橡膠類所難相比;耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相當好。一般使用溫度范圍為 -45~90℃。

（1）優點：

　• 耐磨、耐高壓

（2）缺點：

　• 不耐高溫 

 • 工業上耐高壓、耐磨密封件，如液壓缸密封件。

 • 高壓高荷電系統。

四、材料名稱化學描述英文縮寫英文別名

五、O形圈的使用溫度表

六、材料性能對比

1、O型圈材料的選擇

用作O形圈的材料有丁腈橡膠、羧酸腈、氟橡膠、乙丙橡膠、氫化丁腈橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、氟硅橡膠、聚氨酯、氯醇橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、天然橡膠、乙烯/乙丙酸橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、全氟橡膠等等。

同樣一種橡膠由于配方的不同，性能指標也有較大的變化。所以在材料欄中簡單地填寫丁腈橡膠或丁腈-40是不準確的。用于O形圈的材料化工部有專門的標準，如：HG/T 2579、HG/T 2021、HG/T 2333、HG/T 3089、HB 5290等。HG/T 2579專門去掉了材料的具體類別，只給出了材料的一些性能指標。

2、O形圈硬度的選擇是比較重要的。如某電站水泵水輪機硬度為70(Shore)密封圈，常常剝落，甚至橫向切斷，后采用85～90(Shore)的密封圈，效果理想。

3、硬度低、安裝方便，但容易出現剝落、安裝損傷、擠出甚至壓力爆炸。硬度過高、安裝不方便。

4、通常O形圈硬度40～90IRHD，但在使用中一般70IRHD是比較合適的，對于硅橡膠是例外，一般使用60 IRHD。