淺論軸承石墨密封圈

軸承石墨密封圈用的合成橡膠材料是屬于粘彈性材料，所以初期設定的壓緊量和回彈堵塞能力經長時間的使用，會產生永久變形而逐漸喪失，最終發生泄漏。永久變形和彈力消失是石墨密封圈失去密封性能的主要原因，以下是造成永久變形的主要原因。
1）壓縮率和拉伸量與永久變形的關系
制作石墨密封圈所用的各種配方的橡膠，在壓縮狀態下都會產生壓縮應力松弛現象，此時，壓縮應力隨著時間的增長而減小。使用時間越長、壓縮率和拉伸量越大，則由橡膠應力松弛而產生的應力下降就越大，以致石墨密封圈彈性不足，失去密封能力。因此，在允許的使用條件下，設法降低壓縮率是可取的。增加石墨密封圈的截面尺寸是降低壓縮率最簡單的方法，不過這會帶來結構尺寸的增加。
應該注意，人們在計算壓縮率時，往往忽略了石墨密封圈在裝配時受拉伸而引起的截面高度的減小。石墨密封圈截面面積的變化是與其周長的變化成反比的。同時，由于拉力的作用，石墨密封圈的截面形狀也會發生變化，就表現為其高度的減小。此外，在表面張力作用下，石墨密封圈的外表面變得更平了，即截面高度略有減小。這也是O型密封圈壓縮應力松弛的一種表現。
石墨密封圈截面變形的程度，還取決于石墨密封圈材質的硬度。在拉伸量相同的情況下，硬度大的石墨密封圈，其截面高度也減小較多，從這一點看，應該按照使用條件盡量選用低硬度的材質。在液體壓力和張力的作用下，橡膠材料的O型密封圈也會逐漸發生塑性變形，其截面高度會相應減小，以致最后失去密封能力。
2）溫度與石墨密封圈馳張過程的關系
使用溫度是影響石墨密封圈永久變形的另一個重要因素。高溫會加速橡膠材料的老化。工作溫度越高，石墨密封圈的壓縮永久變形就越大。當永久變形大于40%時，石墨密封圈就失去了密封能力而發生泄漏。因壓縮變形而在石墨密封圈的橡膠材料中形成的初始應力值，將隨著石墨密封圈的馳張過程和溫度下降的作用而逐漸降低以致消失。溫度在零下工作的石墨密封圈，其初始壓縮可能由于溫度的急劇降低而減小或完全消失。在-50~-60℃的情況下，不耐低溫的橡膠材料會完全喪失初始應力；即使耐低溫的橡膠材料，此時的初始應力也不會大于20℃時初始應力的25%。這是因為石墨密封圈的初始壓縮量取決于線脹系數。所以，選取初始壓縮量時，就必須保證在由于馳張過程和溫度下降而造成應力下降后仍有足夠的密封能力。
溫度在零下工作的石墨密封圈,應特別注意橡膠材料的恢復指數和變形指數。
綜上所述，在設計上應盡量保證石墨密封圈具有適宜的工作溫度，或選用耐高、低溫的石墨密封圈材料，以延長使用壽命。
NBR丁氰石墨密封圈：適合于石油系液壓油、甘醇系液壓油、二酯系潤滑油、汽油、水、硅潤滑脂、硅油等介質中使用。是目前用途最廣、成本最低的橡膠密封件。不適用于極性溶劑之中，例如酮類、臭氧、硝基烴、MEK 和氯仿。一般使用溫度范圍為
-40~120 ℃。
HNBR氫化丁氰石墨密封圈：具有極佳的抗腐蝕、抗撕裂和抗壓縮變形特性，耐臭氧、耐陽光、耐天候性較好。比丁氰橡膠有更佳的抗磨性。適用于洗滌機械、汽車發動機系統及使用新型環保冷媒 R134a的制冷系統中。不建議使用于醇類、酯類或是芳香族的溶液中。一般使用溫度范圍為 -40~150 ℃。
VMQ硅石墨密封圈：具有極佳的耐熱、耐寒、耐臭氧、耐大氣老化性能。有很好的絕緣性能。但抗拉強度較一般橡膠差且不具耐油性。適用于家用電器如電熱水器、電熨斗、微波爐等。還適用于各種與人體有接觸的用品，如水壺、飲水機等。不建議使用于大部份濃縮溶劑、油品、濃酸及氫氧化鈉中。一般使用溫度范圍為 -55~250 ℃。
FKM氟素石墨密封圈：耐高溫性優于硅橡膠，有極佳的耐候性、耐臭氧性和耐化學性，耐寒性則不良。對于大部份油品及溶劑都具有抵抗能力，尤其是酸類、脂族烴、芳香烴及動植物油。適用于柴油發動機、燃料系統及化工廠的密封需求。不建議使用于酮類、低分子量的酯類及含硝的混合物。一般使用溫度范圍為 -20~250 ℃。
EPDM三元乙丙石墨密封圈：具有很好的耐候性、耐臭氧性、耐水性及耐化學性。可用于醇類及酮類，還可用于高溫水蒸氣環境之密封。 適用于衛浴設備、汽車散熱器及汽車剎車系統中。不建議用于食品用途或是暴露于礦物油之中。一般使用溫度范圍為 -55~150 ℃。
CR氯丁石墨密封圈：耐陽光、耐天候性能特別好。不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷劑，耐稀酸、耐硅脂系潤滑油, 但在苯胺點低的礦物油中膨脹量大。在低溫時易結晶、硬化。適用于各種接觸大氣、陽光、臭氧的環境及各種耐燃、耐化學腐蝕的密封環節。不建議使用于強酸、硝基烴、酯類、氯仿及酮類的化學物之中。一般使用溫度范圍為 -55~120 ℃。
IIR丁基石墨密封圈：氣密性特別好，耐熱、耐陽光、耐臭氧性佳，絕緣性能好；對極性溶劑如醇、酮、酯等有很好的抵抗能力，可暴露于動植物油或可氧化物中。適合于耐化學藥品或真空設備。不建議與石油溶劑、煤油或芳烴同時使用。一般使用溫度范圍為 -50~110 ℃。
ACM丙烯酸脂石墨密封圈：對油品有極佳的抵抗力, 耐高溫、耐候性均佳，但機械強度、壓縮變形率及耐水性稍差。一般用于汽車傳動系統及動力轉向系統之中。不適用于熱水、剎車油、磷酸酯之中。一般使用溫度范圍為 -25~170 ℃。
NR天然石墨密封圈：具有很好的耐磨性、彈性、扯斷強度及伸長率。但在空氣中易老化，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。適合于在汽車剎車油、乙醇等有氫氧根離子的液體中使用。一般使用溫度范圍為 -20~100 ℃。
PU聚氨脂密封圈：聚氨脂的機械性能非常好，耐磨、耐高壓性能均遠優于其它橡膠。耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相當好, 但高溫易水解。一般用于耐高壓、耐磨損密封環節，如液壓缸。一般使用溫度范圍為 -45~110 ℃。
FFKM全氟橡膠：非常優異的耐化學腐蝕性能，耐酸、堿、酮、酯、醚、強氧化劑等絕大多數化學品。最高耐熱可到320℃。通常用于終極性的解決密封問題，價格為一般橡膠材質的近百倍，非常昂貴。