硅胶密封圈使用的橡胶材料属于粘弹性材料,因此,初始设定的压紧量和回弹能力是确保其长时间使用的关键。然而,由于永久变形的逐步积累,密封圈会逐渐失去弹性,导致泄漏,永久变形和弹性消失是O型密封圈失去密封功能的主要原因之一。
使用温度是影响硅胶密封圈永久变形的另一个重要因素。高温会加速橡胶材料的老化过程,温度越高,硅胶密封圈的紧缩永久变形就越大。当永久变形超过40%时,O型密封圈将失去密封能力,导致泄漏。此外,由于紧缩变形,在硅胶密封圈的橡胶材料中产生的初始应力值会随着硅胶密封圈的膨胀和温度下降而逐渐减小,最终消失。
在零下温度下工作的O型密封圈,其初始紧缩可能会因温度的急剧下降而减小或完全消失。在-50℃至-60℃的情况下,不耐低温的橡胶材料将完全失去初始应力。即使是耐低温的橡胶材料,此时的初始应力也不会超过20℃时初始应力的25%。这是因为硅胶密封圈的初始紧缩量取决于线膨胀系数。
工作介质的压力是导致硅胶密封圈变形的主要因素。随着现代液压设备的工作压力不断提高,密封圈长时间承受高压会导致硅胶密封圈发生变形。因此,在设计时应根据工作压力选择适当的耐压橡胶材料,工作压力越高,所选用的材料硬度和耐高压性能也应越高。
为了改善硅胶密封圈材料的耐压性能和增加材料的弹性(尤其是在低温下的弹性),需要改进材料配方,添加增塑剂。然而含有增塑剂的硅胶密封圈在长时间浸泡于工作介质中时,增塑剂可能逐渐被介质吸收,导致硅胶密封圈的体积收缩甚至出现负压缩(即在密封圈和被密封物表面之间产生间隙)。这会削弱密封圈的性能,降低其密封能力,可能导致泄漏和性能下降。
因此,在选择硅胶密封圈时,需要综合考虑工作温度、工作介质的压力和特性,以及材料的耐压性能和弹性要求。适当的材料配方和工艺控制可以提高硅胶密封圈的耐压性能、抗永久变形能力和耐温性,确保其长时间稳定运行并保持良好的密封效果。