浅论轴承石墨密封圈

轴承石墨密封圈用的合成橡胶材料是属于粘弹性材料，所以初期设定的压紧量和回弹堵塞能力经长时间的使用，会产生永久变形而逐渐丧失，最终发生泄漏。永久变形和弹力消失是石墨密封圈失去密封性能的主要原因，以下是造成永久变形的主要原因。
1）压缩率和拉伸量与永久变形的关系
制作石墨密封圈所用的各种配方的橡胶，在压缩状态下都会产生压缩应力松弛现象，此时，压缩应力随着时间的增长而减小。使用时间越长、压缩率和拉伸量越大，则由橡胶应力松弛而产生的应力下降就越大，以致石墨密封圈弹性不足，失去密封能力。因此，在允许的使用条件下，设法降低压缩率是可取的。增加石墨密封圈的截面尺寸是降低压缩率最简单的方法，不过这会带来结构尺寸的增加。
应该注意，人们在计算压缩率时，往往忽略了石墨密封圈在装配时受拉伸而引起的截面高度的减小。石墨密封圈截面面积的变化是与其周长的变化成反比的。同时，由于拉力的作用，石墨密封圈的截面形状也会发生变化，就表现为其高度的减小。此外，在表面张力作用下，石墨密封圈的外表面变得更平了，即截面高度略有减小。这也是O型密封圈压缩应力松弛的一种表现。
石墨密封圈截面变形的程度，还取决于石墨密封圈材质的硬度。在拉伸量相同的情况下，硬度大的石墨密封圈，其截面高度也减小较多，从这一点看，应该按照使用条件尽量选用低硬度的材质。在液体压力和张力的作用下，橡胶材料的O型密封圈也会逐渐发生塑性变形，其截面高度会相应减小，以致最后失去密封能力。
2）温度与石墨密封圈驰张过程的关系
使用温度是影响石墨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。工作温度越高，石墨密封圈的压缩永久变形就越大。当永久变形大于40%时，石墨密封圈就失去了密封能力而发生泄漏。因压缩变形而在石墨密封圈的橡胶材料中形成的初始应力值，将随着石墨密封圈的驰张过程和温度下降的作用而逐渐降低以致消失。温度在零下工作的石墨密封圈，其初始压缩可能由于温度的急剧降低而减小或完全消失。在-50~-60℃的情况下，不耐低温的橡胶材料会完全丧失初始应力；即使耐低温的橡胶材料，此时的初始应力也不会大于20℃时初始应力的25%。这是因为石墨密封圈的初始压缩量取决于线胀系数。所以，选取初始压缩量时，就必须保证在由于驰张过程和温度下降而造成应力下降后仍有足够的密封能力。
温度在零下工作的石墨密封圈,应特别注意橡胶材料的恢复指数和变形指数。
综上所述，在设计上应尽量保证石墨密封圈具有适宜的工作温度，或选用耐高、低温的石墨密封圈材料，以延长使用寿命。
NBR丁氰石墨密封圈：适合于石油系液压油、甘醇系液压油、二酯系润滑油、汽油、水、硅润滑脂、硅油等介质中使用。是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件。不适用于极性溶剂之中，例如酮类、臭氧、硝基烃、MEK 和氯仿。一般使用温度范围为
-40~120 ℃。
HNBR氢化丁氰石墨密封圈：具有极佳的抗腐蚀、抗撕裂和抗压缩变形特性，耐臭氧、耐阳光、耐天候性较好。比丁氰橡胶有更佳的抗磨性。适用于洗涤机械、汽车发动机系统及使用新型环保冷媒 R134a的制冷系統中。不建议使用于醇类、酯类或是芳香族的溶液中。一般使用温度范围为 -40~150 ℃。
VMQ硅石墨密封圈：具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化性能。有很好的绝缘性能。但抗拉强度较一般橡胶差且不具耐油性。适用于家用电器如电热水器、电熨斗、微波炉等。还适用于各种与人体有接触的用品，如水壶、饮水机等。不建议使用于大部份浓缩溶剂、油品、浓酸及氢氧化钠中。一般使用温度范围为 -55~250 ℃。
FKM氟素石墨密封圈：耐高温性优于硅橡胶，有极佳的耐候性、耐臭氧性和耐化学性，耐寒性则不良。对于大部份油品及溶剂都具有抵抗能力，尤其是酸类、脂族烃、芳香烃及动植物油。适用于柴油发动机、燃料系统及化工厂的密封需求。不建议使用于酮类、低分子量的酯类及含硝的混合物。一般使用温度范围为 -20~250 ℃。
EPDM三元乙丙石墨密封圈：具有很好的耐候性、耐臭氧性、耐水性及耐化学性。可用于醇类及酮类，还可用于高温水蒸气环境之密封。 适用于卫浴设备、汽车散热器及汽车刹车系统中。不建议用于食品用途或是暴露于矿物油之中。一般使用温度范围为 -55~150 ℃。
CR氯丁石墨密封圈：耐阳光、耐天候性能特別好。不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷剂，耐稀酸、耐硅脂系润滑油, 但在苯胺点低的矿物油中膨胀量大。在低温时易结晶、硬化。适用于各种接触大气、阳光、臭氧的环境及各种耐燃、耐化学腐蚀的密封环节。不建议使用于强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中。一般使用温度范围为 -55~120 ℃。
IIR丁基石墨密封圈：气密性特別好，耐热、耐阳光、耐臭氧性佳，绝缘性能好；对极性溶剂如醇、酮、酯等有很好的抵抗能力，可暴露于动植物油或可氧化物中。适合于耐化学药品或真空设备。不建议与石油溶剂、煤油或芳烃同时使用。一般使用温度范围为 -50~110 ℃。
ACM丙烯酸脂石墨密封圈：对油品有极佳的抵抗力, 耐高温、耐候性均佳，但机械强度、压缩变形率及耐水性稍差。一般用于汽车传动系统及动力转向系统之中。不适用于热水、刹车油、磷酸酯之中。一般使用温度范围为 -25~170 ℃。
NR天然石墨密封圈：具有很好的耐磨性、弹性、扯断强度及伸长率。但在空气中易老化，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。适合于在汽車剎車油、乙醇等有氢氧根离子的液体中使用。一般使用温度范围为 -20~100 ℃。
PU聚氨脂密封圈：聚氨脂的机械性能非常好，耐磨、耐高压性能均远优于其它橡胶。耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相当好, 但高温易水解。一般用于耐高压、耐磨损密封环节，如液压缸。一般使用温度范围为 -45~110 ℃。
FFKM全氟橡胶：非常优异的耐化学腐蚀性能，耐酸、碱、酮、酯、醚、强氧化剂等绝大多数化学品。最高耐热可到320℃。通常用于终极性的解决密封问题，价格为一般橡胶材质的近百倍，非常昂贵。