Kapitel 1: Was ist ein O-Ring?
Ein O-Ring ist eine runde elastische Schlaufe, die als Dichtung für statische und dynamische Anwendungen verwendet wird. Ihr Hauptzweck besteht darin, als Dichtung zwischen Strukturen wie Rohren, Röhren, Kolben und Zylindern zu dienen. O-Ringe bestehen je nach Verwendungszweck aus unterschiedlichen Materialien und sind sehr biegsam. Wenn sie zwischen zwei Oberflächen platziert werden, blockieren sie das Austreten von Flüssigkeiten oder Gasen.
Bei der Verwendung als statische Dichtung bleibt ein O-Ring stationär, um den Druck zu halten oder ein Vakuum abzudichten. Die dynamische Form des O-Rings kann hin- und hergehend oder rotierend sein. O-Ringe sind selbstverstärkende Dichtungen, die in einem Rohr oder Rohr Druck ausüben, um eine Abdichtung zu bilden.
Kapitel 2: Wie O-Ringe hergestellt werden
Die Herstellung und Herstellung von O-Ringen umfasst die Verwendung von Extrusion oder Spritzguss, Kompression und Spritzpressen. Der Extrusionsteil des Prozesses dient der Formung von Elastomeren für den Formprozess.
Auswahl der Form
Die Form für O-Ringe besteht aus zwei Hälften. Das Material wird zwischen den beiden Abschnitten komprimiert. Die Wahl der O-Ring-Form richtet sich nach dem gewünschten Durchmesser. Da sich das Material beim Zusammendrücken ausdehnt, sollte die Nutbreite das 1,5-fache des Durchmessers betragen. Für kundenspezifische O-Ringe werden neue Formwerkzeuge am Computer entworfen und hergestellt, um sie an jede erforderliche Größe anzupassen. O-Ring-Rohlinge werden mit einer Drehmaschine aus Stahl geschnitten.
Für die unmittelbare Herstellung von O-Ringen kann die Herstellung gespleißter und vulkanisierter O-Ringe verwendet werden, bei der keine Werkzeugmatrize zum Einsatz kommt, sondern die aus extrudiertem Elastomerstrang hergestellt wird.
Materialauswahl
Die Auswahl des richtigen Materials für die O-Ring-Anwendung ist wichtig, um die ordnungsgemäße Leistung sicherzustellen. Die chemische Verträglichkeit, Temperaturbeständigkeit und verschiedene andere Faktoren bestimmen die Art des zu wählenden Materials sowie seine Anwendung.
O-Ringe werden aus verschiedenen Arten von Elastomeren hergestellt. Die typischeren sind PTFE, Nitril (Buna), Neopren, EPDM-Gummi, Fluorkohlenstoff (VitonTM) und Silikon, wobei Silikon für Hochtemperaturanwendungen verwendet wird. Die folgende Tabelle enthält eine kurze Liste einiger O-Ring-Materialien und ihrer Eigenschaften. Elastomere erhalten ihre Leistung und Eigenschaften durch die Materialien, die ihnen beigemischt werden.
| O-Ring-Eigenschaften | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| O-Ring-Eigenschaften | Nitril | Viton | Ethylen-Propylen | Fluorsilikon | PTFE |
| Eigentum | |||||
| Zugfestigkeit | Ganz gut | Gut-ausgezeichnet | Gut-ausgezeichnet | Gut-ausgezeichnet | Exzellent |
| Elektrische Eigenschaften | Arm | Exzellent | Exzellent | Gut | Exzellent |
| Witterungsbeständigkeit | Gut | Gut | Exzellent | Gut | Exzellent |
| Ozonbeständigkeit | Gerecht | Gut | Exzellent | Exzellent | Ausgezeichnet (450 Grad F) |
| Hitzebeständigkeit | Gut (225 Grad F) | Ausgezeichnet (400 Grad F) | Ausgezeichnet (275 Grad F) | Ausgezeichnet (400 Grad F) | Ausgezeichnet (-100 Grad F) |
| Kältewiderstand | Mittelmäßig-Gut (-40 Grad F) | Mittelmäßig (-25 Grad F) | Gut (-70 Grad F) | Mittelmäßig (-20 Grad F) | Exzellent |
| Dampfwiderstand | Gut | Gut | Gut | Gut | Exzellent |
| Reißfestigkeit | Gut | Gut | Gut | Gerecht | Exzellent |
| Abriebfestigkeit | Gut | Gut | Gut | Gut | Exzellent |
| Säurebeständigkeit | Gut | Gut | Gut-ausgezeichnet | Gut | Exzellent |
| Erdöl | Exzellent | Exzellent | Arm | Exzellent | Exzellent |
| Flammenschutz | Arm | Gut | Arm | Gut | Exzellent |
| Pflanzenöl | Gut | Exzellent | Gut | Exzellent | Exzellent |
Extrusion
Beim Extrusionsprozess wird das Elastomer einem Extruder zugeführt, der das Material erhitzt und durch eine Düse drückt. Der Prozess erzeugt die gewünschten Konfigurationen, die in Form von Kordellängen in die Form gelegt werden. Die für den Extrusionsprozess ausgewählte Matrize richtet sich nach dem Durchmesser des fertigen O-Rings.
Formen
Bei der Herstellung von O-Ringen kommen drei Formverfahren zum Einsatz: Kompression, Transfer und Injektion.
Kompression
Formpressen wird verwendet, wenn kleine, nicht standardmäßige O-Ringe in großen Mengen benötigt werden. Beim Formpressen wird das extrudierte Material in den Formhohlraum gegeben und unter Druck auf einer hohen Temperatur gehalten, wodurch es gezwungen wird, die Form der Form anzunehmen.
Überweisen
Transfer Moulding ist ein Mittelweg zwischen Formpressen und Spritzgießen. Beim Transferprozess wird Material in die Form gedrückt, während die Form geschlossen ist, was zu höheren Maßtoleranzen und einer geringeren Umweltbelastung führt. Um die Form vollständig zu füllen, wird ein gleichmäßiger Druck ausgeübt. Das zu formende Material kann fest sein und in den Transfertopf gegeben werden, aus dem es in die vorgeheizte Form gedrückt wird.
Injektion
Beim Einspritzvorgang wird das Material vorgewärmt und unter Druck durch eine Einspritzdüse gepresst. Das Material gelangt über eine Reihe von Angüssen in die geschlossene Form. Das geformte Material wird abkühlen gelassen und härtet aus, bis es die Form des Formhohlraums annimmt.
Aushärten nach der Form
Die Aushärtung nach dem Formen verbessert die physikalischen Eigenschaften und die Leistung des geformten O-Rings. Beim Nachhärten wird der O-Ring immer höheren Temperaturen ausgesetzt, um seine Eigenschaften zu verbessern. Es unterstützt den Vernetzungsprozess und verbessert die Zugfestigkeit, Flexibilität und die Wärmeverformungstemperatur über den Wert hinaus, der bei einer Aushärtung bei Raumtemperatur auftreten würde.
Gespleißte und vulkanisierte Extrusionen
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von extrudiertem Kabel ist die gespleißte Vulkanisation, bei der zur Herstellung von O-Ringen keine Matrize verwendet wird. Gespleißte vulkanisierte O-Ringe bestehen aus extrudiertem Kabel, das geschnitten und verklebt wird. Sie werden für statische Dichtungsanwendungen, schnelle Produktionsläufe oder wenn nur wenige O-Ringe benötigt werden, eingesetzt. Sie bestehen aus den unterschiedlichsten Elastomeren und sind in jeder Größe erhältlich.
Um einen gespleißten und vulkanisierten O-Ring zu bilden, wird die extrudierte Schnur auf die richtige Länge geschnitten und anschließend werden die abgeschnittenen Enden mit einem Bindemittel verbunden. Die verklebten und verbundenen Enden werden in eine Hochtemperaturform gelegt, um an der Verbindungsstelle eine molekulare Bindung zu bilden.
Gespleißte und vulkanisierte O-Ringe sind nur für den statischen Gebrauch bestimmt und dürfen nicht mit beweglichen Teilen in Berührung kommen. Sie werden nicht für dynamische Anwendungen empfohlen. Gespleißte und vulkanisierte O-Ringe werden in kleinen Mengen hergestellt und eignen sich ideal für kleine Fertigungsserien.
Abschluss
Nachdem die O-Ringe geformt wurden, weisen sie an den Seiten, an denen die Formen zusammentreffen, überschüssiges Material auf. Dieses als Grat bezeichnete Material muss entfernt werden, damit der O-Ring die richtige Form und Größe erhält. Grate können mit drei Verfahren entfernt werden, um dem O-Ring seine perfekt runde Form zu verleihen.
Trommeln – Die O-Ringe werden in eine schnell rotierende Trommel gelegt, die Steine enthält. Während sich die Trommel dreht, wird das überschüssige Material durch Reiben an den Steinen entfernt.
Polieren – Bei größeren O-Ringen, die nicht in ein Fass gelegt werden können, wird der Grat durch die Schleifwirkung eines Puffers entfernt.
Kryogen – Das kryogene Entgraten ist ein computergesteuerter Prozess, bei dem Stickstoffgas zum Einfrieren der O-Ringe verwendet wird, wodurch der Grat gefriert und später mit Sand entfernt wird. Es handelt sich um einen sicheren Reinigungsprozess, bei dem Grate am Außendurchmesser (OD) und Innendurchmesser (ID) entfernt werden.
Aushärten
Sobald die O-Ringe entgratet sind, müssen sie ausgehärtet werden. Wie lange die O-Ringe im Aushärteofen verbleiben, hängt von der Art des Elastomers ab und kann zwischen einigen Stunden und einem Tag variieren. Der Zweck dieses Schritts besteht darin, die fertigen O-Ringe zu stabilisieren und eventuelle Verunreinigungen aus dem Produktionsprozess auszutreiben.