O-ringi – kluczowe parametry i właściwości uszczelnień technicznych
Prosty kształt, łatwość montażu i ogromny zakres dostępnych wymiarów sprawiają, że O-ring od dekad pozostaje podstawą szczelności w hydraulice, pneumatyce i mechanice ogólnej.
Czym jest O-ring
O-ring to elastyczny pierścień o przekroju kołowym, pracujący w odpowiednio przygotowanym rowku. Dzięki sprężystości materiału i naciskowi medium roboczego uszczelnia przestrzeń w sposób pewny i przewidywalny.
- Uszczelnienie promieniowe (np. na tłoczysku, w tłoku) oraz osiowe (między dwiema płaszczyznami).
- Dwukierunkowe działanie – szczelność niezależnie od kierunku ciśnienia.
- Efekt samouszczelnienia pod ciśnieniem – medium dociska O-ring do ścianki rowka.
Najważniejsze parametry techniczne O-ringa
Średnica wewnętrzna (d₁)
Podstawowy wymiar definiujący dopasowanie pierścienia do gniazda. Minimalne odchylenia mogą decydować o szczelności.
Przekrój poprzeczny (d₂)
Wpływa na ścisk w rowku oraz powierzchnię styku. Większy przekrój to zwykle większa rezerwa szczelności, ale i wyższe tarcie.
Twardość (Shore A)
- 70 ShA – standard i najczęstszy wybór,
- 80–90 ShA – do wyższych ciśnień i/lub z pierścieniami podporowymi.
Materiał
- NBR – klasyka hydrauliki; oleje i paliwa,
- FPM (Viton) – wysoka temperatura, agresywne media,
- EPDM – woda, para, glikole,
- VMQ (silikon) – bardzo szeroki zakres temperatur,
- PU (poliuretan) – wyjątkowa odporność mechaniczna w ruchu.
Zakres temperatur pracy (orientacyjnie)
- NBR: −30…+100 °C
- FPM: −20…+200 °C
- EPDM: −50…+150 °C
- VMQ: −60…+200 °C
- PU: −20…+90 °C
Odporność chemiczna
Dobieraj materiał do medium roboczego: NBR/FPM do olejów i paliw; EPDM do wody, pary i glikoli; FPM do rozpuszczalników/aromatów; EPDM/VMQ do ozonu i warunków atmosferycznych.
Ciśnienie robocze
Typowe granice dla prawidłowo zaprojektowanych rowków i właściwej twardości:
- Statycznie: do ~40 MPa (400 bar)
- Dynamicznie (ruch posuwisty): ~10–15 MPa
Dla wysokich ciśnień stosuj pierścienie podporowe (back-up rings), aby zapobiec wyciskaniu w szczelinę roboczą.
Ścisk (squeeze) i luz montażowy
- Uszczelnienia statyczne: 15–30% przekroju
- Uszczelnienia dynamiczne: 8–20% przekroju
Tolerancje i chropowatość
Powierzchnie współpracujące powinny być gładkie (typowo Ra 0,2–0,8 µm), bez ostrych krawędzi i zadziorów.
O-ringi z NBR – standard w hydraulice siłowej
- Twardość: 70–90 ShA
- Temperatura pracy: −30…+100 °C
- Odporność: oleje mineralne, paliwa, smary
- Ograniczenia: ozon/UV, płyny hamulcowe glikolowe, estry fosforanowe
- Nazwy handlowe: Buna-N, Perbunan, Hycar, Krynac
Porównanie materiałów O-ringów
| Material | Oleje/paliwa | Ozon/UV | Temperatura | Ścieranie | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|---|---|
| NBR | Dobra | Słaba | −30…+100 °C | Dobra | Standard hydrauliczny |
| PU | Dobra | Dobra | −20…+90 °C | Bardzo dobra | Uszczelnienia dynamiczne |
| FPM (Viton) | Doskonała | Dobra | −20…+200 °C | Dobra | Media agresywne / wysoka temp. |
| EPDM | Słaba | Bardzo dobra | −50…+150 °C | Średnia | Woda, para, glikole |
| VMQ (silikon) | Słaba | Bardzo dobra | −60…+200 °C | Słaba | Niska/wysoka temp., sterylność |
Dobór i montaż w praktyce
- Wymiary zgodnie z ISO 3601 / DIN 3771 / AS568.
- Dobieraj twardość i materiał do medium, temperatury i ruchu.
- Smaruj przed montażem (smar/olej zgodny z materiałem uszczelnienia).
- Unikaj skręcania i chroń krawędzie wprowadzenia.
- Przy wysokich ciśnieniach stosuj pierścienie podporowe (back-up).
Podsumowanie
O-ring to najprostsze i najbardziej niezawodne uszczelnienie techniczne. Prawidłowy dobór średnicy, przekroju, twardości, ścisku i materiału gwarantuje długą, szczelną pracę układu. W hydraulice klasycznej O-ringi z NBR pozostają punktem odniesienia – rozwiązaniem sprawdzonym, ekonomicznym i łatwo dostępnym.