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常识分享:不同材质的O型圈优缺点及其使用范围

2021-09-29 09:39 厦门三江盛达

一、O型圈概述

1、O型圈定义

O型圈(O-rings)是一种截面为圆形的橡胶密封圈,因其截面为O型,故称其为O型密封圈,也叫O型圈。开始出现在19世纪中叶,当时用它作蒸汽机汽缸的密封元件。

2、O型圈适用范围

O型密封圈适用于装在各种机械设备上,在规定的温度、压力、以及不同的液体和气体介质中,于静止或运动状态下起密封作用。在机床、船舶、汽车、航空航天设备、冶金机械、化工机械、工程机械、建筑机械、矿山机械、石油机械、塑料机械、农业机械、以及各类仪器仪表上,大量应用着各种类型的密封元件。

O型密封圈主要用于静密封和往复运动密封。用于旋转运动密封时,仅限于低速回转密封装置。O型密封圈一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用。

O型密封圈在耐油、酸碱、磨、化学侵蚀等环境依然起到良好密封、减震作用。

因此,O型密封圈是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封件。

3、O型圈的优势

O型密封圈与其他型式密封圈比较,具有以下优点:

(1)适合多种密封形式:静态密封、动态密封。

(2)适合各种用途材料,尺寸和沟槽都已标准化,互换性强。

(3)适合多种运动方式:旋转运动、轴向往复运动或组合运动(例如旋转往复组合运动)。

(4)适合多种不同的密封介质:油、水、气、化学介质或其它混合介质。

(5)通过选用合适的橡胶材料和适当的配方设计,实现对油、水、空气、煤气及各种化学介质有效的密封作用。温度使用范围广(-60℃~+220℃),固定使用时压力可达1500Kg/cm2(与补强环并用 )。

(6)设计简单,结构小巧,装拆方便

4、O形圈断面结构极其简单,且有自密封作用,密封性能可靠。

由于O形圈本身及安装部位结构都极其简单,且已形成标准化,因此安装更换都非常容易。

(1)材料品种多

可以根据不同的流体进行选择:有丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)、乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(BU)、聚四氟乙烯(PTFE)、天然橡胶(NR)等

(2)成本低廉

(3)动摩擦阻力比较小

 

二、O型圈的表示方法

1、GB/T342.1的表示方法

内径d1×线径d2 。

实行国标 GB3452.1

比如:O形圈 20*2.4,Ⅱ-2 GB1235-XX中,20代表大圈内径为20毫米,2.4代表胶圈的截面直径是2.4毫米,Ⅱ-2代表使用的橡胶种类,GB1235代表的是标准号,XX代表的是标准公布年代。

2、GB/T3452.1-2005的表示方法。

比如:O形圈 7.5×1.8-G-N ,

7.5——内径

1.8——断面直径

G——系列

N——等级

3、材料采用HG/T2579-2008的方法。

4、JB/T7757.2-2006机械密封用O形圈的表示方法。

比如:O形圈 7.5×1.8-G-N,

7.5——内径

1.8——断面直径

G——系列

N——等级

材料:P——丁腈橡胶,

E——三元乙丙橡胶等。

 

三、O型圈材质分类对照及优缺点:

1、天然橡胶 NR

(Natural Rubber) 由橡胶树采集胶乳制成,是异戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。在空气中易老化,遇热变黏,在矿物油或汽油中易膨胀和溶解,耐碱但不耐强酸。是制作胶带、胶管、胶鞋的原料,并适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢氧根的液体中使用的制品。

2、丁苯胶 SBR

(Styrene Butadiene Copolyme) 丁二烯与苯乙烯之共聚合物,与天然胶比较,质量均匀,异物少,但机械强度则较弱,可与天然胶掺合使用。

(1)优点:

 • 低成本的非抗油性材质。

 • 良好的抗水性,硬度 70 以下具良好弹力。

 • 高硬度时具较差的压缩歪。

 • 可使用大部份中性的化学物质及干性、滋性的有机酮。

(2)缺点:

• 不建议使用强酸、臭氧、油类、油酯和脂肪及大部份的碳氢化合物之中。

• 广用于轮胎业、鞋业、布业及输送带行业等。

3、丁基橡胶 IIR

(Butyl Rubber) 为异丁烯与少量 isoprenes 聚合而成,保有少量不饱合基供加硫用,因甲基的立体障碍分子的运动比其它聚合物少,故气体透过性较少,对热、日光、臭氧之抵抗性大,电器绝缘性佳;对极性溶剂如醇、酮、酯等抵抗大,一般使用温度范围为-54~110℃。

(1)优点:

 • 对大部份一般气体具不渗透性。

 • 对阳光及臭氧具良好的抵抗性。

 • 可暴露于动物或植物油或是可氧化的化学物中。

(2)缺点:

 • 不建议与石油溶剂,胶煤油和芳氢同时使用。

   • 用于制作耐化学药品、真空设备的橡胶零件。

4、氢化丁睛胶 HNBR

(Hydrogenate Nitrile) 氢化丁睛胶为丁睛胶中经由氢化后去除部份双链,经氢化后其耐温性、耐候性比一般丁睛橡胶提高很多,耐油性与一般丁睛胶相近。一般使用温度范围为 -25~150℃。

(1)优点:

 • 较丁睛胶拥有较佳的抗磨性。

 • 具极佳的抗蚀、抗张、抗撕和压缩歪的特性。

 • 在臭氧、阳光及其它的大气状况下具良好的抵抗性。

 • 一般来说适用于洗衣或洗碗的清洗剂中。

(2)缺点:

 • 不建议使用于醇类,酯类或是芳香族的溶液之中。

   • 空调制冷业,广泛用于环保冷媒 R134a 系统中的密封件。

 • 汽车发动机系统密封件。

5、乙丙胶 EPDM

(Ethylene propylene Rubber) 由乙烯及丙烯共聚合而成主链不合双链,因此耐热性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常优秀,但无法硫磺加硫。为解决此问题,在EP主链上导入少量有双链之第三成份而可硫磺加硫即成EPDM ,一般使用温度范围为-50~150℃。对极性溶剂如醇、酮、乙二醇及磷酸脂类液压油抵抗性极佳。

(1)优点:

 • 具良好抗候性及抗臭氧性。

 • 具极佳的抗水性及抗化学物。

 • 可使用醇类及酮类。

 • 耐高温蒸气,对气体具良好的不渗透性。

(2)缺点:

 • 不建议用于食品用途或是暴露于芳香氢之中。

 • 高温水蒸汽环境之密封件。

 • 卫浴设备密封件或零件。

 • 制动 ( 刹车 ) 系统中的橡胶零件。

 • 散热器 ( 汽车水箱 ) 中的密封件。

6、丁睛胶 NBR

(Nitrile Rubber) 由丙烯睛与丁二烯共聚合而成,丙烯睛含量由18%~50% ,丙烯睛含量愈高,对石化油品碳氢燃料油之抵抗性愈好,但低温性能则变差,一般使用温度范围为 -25~100 ℃。丁睛胶为目前油封及O型圈最常用之橡胶之一。

(1)优点:

 • 具良好的抗油、抗水、抗溶剂及抗高压油的特性。

 • 具良好的压缩歪,抗磨及伸长力。

(2)缺点:

 • 不适合用于极性溶剂之中,例如酮类、臭氧、硝基烃, MEK和氯仿。

 • 用于制作燃油箱、润滑油箱以及在石油系液压油、汽油、水、硅润滑脂、硅油、二酯系润滑油、甘醇系液压油等流体介质中使用的橡胶零件,特别是密封零件。可说是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件。

7、氯丁胶 CR

(Neoprene 、 Polychloroprene) 由氯丁烯单体聚合而成。硫化后的橡胶弹性耐磨性好,不怕阳光的直接照射,有特别好的耐大气老化性能,不怕激烈的扭曲,不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷剂,耐稀酸、耐硅酯系润滑油,但不耐磷酸酯系液压油。在低温时易结晶、硬化,贮存稳定性差,在苯胺点低的矿物油中膨胀量大。一般使用温度范围为-50~150℃

(1)优点:

 • 弹性良好及具良好的压缩变形。

 • 配方内不含硫磺因此非常容易来制作。

 • 具抗动物及植物油的特性。

 • 不会因中性化学物,酯肪、油脂、多种油品,溶剂而影响物性。

 • 具防燃特性。

(2)缺点:

 • 不建议使用强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中。

 • 耐 R12 制冷剂的密封件。

 • 家电用品上的橡胶零件或密封件。

 • 适合用来制作各种直接接触大气、阳光、臭氧的零件。

 • 适用于各种耐燃、耐化学腐蚀的橡胶制品。

8、氯磺化聚乙烯胶 CSM

(Hypalon 、 Polyethylene) 氯磺化聚乙烯为杜邦企业专利的合成橡胶。耐热性、耐候性、耐臭氧性均佳;耐酸性也佳,常用于耐氧化性药品(硝酸、硫酸)之处,一般使用温度范围为 -45~120℃。

(1)优点:

 • 对臭氧、氧化及火焰都有不错的抵抗性。

 • 物性和氯丁胶相似且拥有较佳的抗酸性。

 • 极佳的抗磨蚀性。

 • 拥有和丁睛胶相同的低磨擦表面。

 • 对于油剂及溶剂的抵抗性介于丁睛胶及氯丁胶之间。

 • 建议使用水中来防渗漏。

(2)缺点:

 • 不建议暴露于浓缩的氧化酸、硝基烃、酯类、酮类及芬香氢。

9、硅橡胶 SI

(Silicone Rubber) 硅胶主链由硅 (-si-o-si) 结合而成。具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化。有很好的电绝缘性能。抗拉力强度较一般橡胶差且不具耐油性。

(1)优点:

 • 经调制配方后抗张强度可达1500PSI及抗撕裂性可达88LBS

 • 弹性良好及具有良好的压缩歪

 • 对中性溶剂具有良好的抵抗性

 • 具极佳的抗热性

 • 具极佳的抗寒性

 • 对于臭氧及氧化物的侵蚀具极佳的抵抗性

 • 极佳的电绝缘性能

 • 隔热、散热性佳

(2)缺点:

• 不建议使用于大部份浓缩的溶剂、油品、浓缩酸及经稀释后的氢氧化钠之中。

• 家用电器行业所使用的密封件或橡胶零件,如电热壶、电烫斗、微波炉内的橡胶零件。

• 电子行业的密封件或橡胶零件,如手机按键、DVD 内的减震垫、电缆线接头内的密封件等。

• 与人体有接触的各式用品上的密封件,如水壶、饮水机等。

10、硅氟橡胶 FLS

(Fluorinated Silicone Rubber) 硅氟橡胶为硅橡胶经氟化处理,其一般性能兼具有氟橡胶及硅橡胶的优点;其耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐高低温性均佳,一般使用温度为 -50~200℃。

(1)优点:

• 适用于特别用途,如要求能抗含氧的化学物、含芳香氢的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀。

(2)缺点:

• 不建议暴露于煞车油,酮类及胼的溶液中。 

• 太空机件上。

11、氟橡胶 FPM

(Fluoro Carbon Rubber) 分子内含氟之橡胶,依氟含量 ( 即单体构造 ) 而有各种类型。目前广用的六氟化系氟橡胶最早由杜邦企业以“Viton”商品名上市。耐高温性优于硅橡胶,有极佳的耐化学性、耐大部分油及溶剂(酮、酯类除外 )、耐候性及耐臭氧性;耐寒性则较不良,一般使用温度范围为 -20~250℃。特殊配方可耐低温至 -40℃。

(1)优点:

 • 可抗热至 250 ℃

 • 对于大部份油品及溶剂都具有抵抗的能力,尤其是所有的酸类、脂族烃、芳香烃及动植物油

(2)缺点:

 • 不建议使用于酮类,低分子量的酯类及含硝的混合物。

 • 汽车、机车、柴油发动机及燃料系统。

 • 化工厂的密封件。

12、全氟橡胶FFPM

(Perfluoroelastomer)

(1)优点:

 • 最佳耐热特性

 • 优异的抗化学特性

 • 低Outgassing 特性

 • 优异之抗Plasma特性

(2)缺点:

 • 耐低温特性较差

 • 原料价格较高

 • 生产难度较高

 • 全氟系列产品广泛地运用于半导体产业及信息相关产业所运用,运用范围包含薄膜制程中之PVC,CVD及蚀刻制程及各种高真空密封制程。

13、丙烯酸酯橡胶ACM

(Polyacrylate Rubber)由Alkyl Ester Acrylate 为主成份聚合而成之弹性体,耐石化油、耐高温、耐候性均佳,在机械强度、压缩变形率及耐水性方面则较弱,比一般耐油胶稍差。一般使用温度范围为 -25~170℃。

(1)优点:

 • 适用于汽车传动油之中

 • 具良好的抗氧化及抗候性

 • 具抗弯曲变型的功能

 • 对油品有极佳的抵抗性

 • 适用于汽车传动系统及动力方向盘之中

(2)缺点:

 • 不适用于热水之中

 • 不适用于煞车油之中

 • 不具耐低温的功能

 • 不适用于磷酸酯之中 

 • 汽车传动系统及动力系统密封件。

14、聚氨酯橡胶 PU

(Urethane Rubber) 聚氨酯橡胶机械物性相当好,高硬度、高弹性、耐磨耗性均是其它橡胶类所难相比;耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相当好。一般使用温度范围为 -45~90℃。

(1)优点:

 • 耐磨、耐高压

(2)缺点:

 • 不耐高温 

 • 工业上耐高压、耐磨密封件,如液压缸密封件。

 • 高压高荷电系统。

 

四、材料名称化学描述英文缩写英文别名

材料名称

化学描述

英文缩写

英文别名

丁腈胶

丙烯腈-丁二烯橡胶

NBR

Buna-N

氢丁腈胶

氢化丙烯腈-丁二烯橡胶

HNBR

HNBR

三元乙丙胶

乙烯-丙烯-二烯橡胶

EPDM

EP,EPT,EPR

氯丁二烯

氯丁二烯橡胶

CR

Neoprene

硅胶

硅树脂橡胶

WMQ

PVMQ

氟硅氧烷

氟硅酮橡胶

FVMQ

FVMQ

丙烯酸酯

丙烯酸酯橡胶

ACM

ACM

乙烯丙烯酸

乙烯-丙烯酸橡胶

AEM

Vamac

苯乙烯-丁二烯

苯乙烯-丁二烯橡胶

SBR

SBR

聚亚安酯

聚酯/聚醚氨酯

AU/Eu

AU/EU

天然橡胶

天然橡胶

NR

NR

苯乙烯-丁二烯

苯乙烯-丁二烯橡胶

SBR

SBR

 

五、O形圈的使用温度表

 

基本性质

NBR

HNBR

EPDM

FKM

CR

ACM

AEM

SBR

AU/EU

VMQ

FVMQ

NR

高温(标准,ºF)

212

300

300

390

250

350

300

212

212

390

400

220

高温(特殊,ºF)

250

-

-

-

-

-

-

-

-

480

-

-

低温(标准,ºF)

-22

-22

-60

5

-40

0

-40

-40

-40

-65

-75

-60

低温(特殊,ºF)

-60

-40

-

-30

-

-

-

-

-

-

-

-

 

六、材料性能对比

1、O型圈材料的选择

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

同样一种橡胶由于配方的不同,性能指标也有较大的变化。所以在材料栏中简单地填写丁腈橡胶或丁腈-40是不准确的。用于O形圈的材料化工部有专门的标准,如:HG/T 2579、HG/T 2021、HG/T 2333、HG/T 3089、HB 5290等。HG/T 2579专门去掉了材料的具体类别,只给出了材料的一些性能指标。

2、O形圈硬度的选择是比较重要的。如某电站水泵水轮机硬度为70(Shore)密封圈,常常剥落,甚至横向切断,后采用85~90(Shore)的密封圈,效果理想。

3、硬度低、安装方便,但容易出现剥落、安装损伤、挤出甚至压力爆炸。硬度过高、安装不方便。

4、通常O形圈硬度40~90IRHD,但在使用中一般70IRHD是比较合适的,对于硅橡胶是例外,一般使用60 IRHD。

 

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