Artikel ini menjelajahi dunia O-ring yang menarik, mengungkapkan peran penting mereka dalam memastikan keandalan mekanis. Belajarlah dari para insinyur berpengalaman yang berbagi wawasan ahli mereka tentang pemilihan material, pertimbangan desain, dan kiat perawatan. Selami untuk menemukan rahasia di balik komponen vital ini!
Cincin-O adalah jenis cincin penyegel karet yang memiliki penampang melingkar. Namanya berasal dari penampang berbentuk O, dan umumnya disebut sebagai cincin-O.
Cincin-O pertama kali diperkenalkan pada pertengahan abad ke-19 sebagai elemen penyegelan untuk silinder mesin uap. Saat ini, cincin ini banyak digunakan karena harganya yang terjangkau, kemudahan pembuatan, performa yang andal, dan persyaratan pemasangan yang sederhana. Hasilnya, cincin-O adalah desain yang paling banyak digunakan untuk penyegelan mekanis.
Cincin-O dapat menahan tekanan tinggi, yang diukur dalam puluhan megapascal (kilopound). Hal ini dapat digunakan dalam aplikasi statis dan dinamis di mana komponen bergerak relatif terhadap satu sama lain, seperti pada poros pompa yang berputar dan piston silinder hidrolik.
Cincin-O adalah elemen penyegelan berbentuk cincin kecil yang biasanya memiliki penampang melingkar. Bahan utama yang digunakan dalam pembuatannya adalah senyawa cetakan sintetis, menjadikannya jenis seal yang paling banyak digunakan dalam teknik hidrolik. Ini terutama digunakan untuk segel statis dan geser.
Dibandingkan dengan seal lainnya, O-ring memiliki beberapa keunggulan, antara lain:
a. Penyegelan yang efektif dan masa pakai yang lama
b. Kemampuan untuk menyegel di kedua arah dengan satu cincin
c. Kompatibilitas yang baik dengan oli, suhu dan tekanan
d. Resistensi gesekan dinamis yang rendah
e. Ukuran kecil, ringan dan biaya rendah
f. Struktur penyegelan yang sederhana dan mudah dibongkar pasang
g. Kemampuan untuk digunakan sebagai segel statis atau dinamis
h. Ukuran dan alur yang terstandardisasi, sehingga nyaman untuk pemilihan dan pengadaan
Salah satu kelemahan O-ring adalah ketika digunakan sebagai seal dinamis, ia memiliki ketahanan gesekan yang besar, yaitu sekitar 3 hingga 4 kali lebih besar dari gesekan dinamisnya. Selain itu, cincin ini cenderung terjepit ke dalam penghalang di bawah tekanan tinggi.
1GB/TMetode ekspresi 3452.1-1982
Diameter dalam d1 × Diameter kawat d2
Sebagai contoh:
"20" mengindikasikan bahwa diameter bagian dalam cincin-O adalah 20mm.
"2,4" mengacu ke diameter penampang cincin-O, yaitu 2,4mm.
"GB3452.1" adalah nomor standar.
"82" menunjukkan tahun diterbitkannya standar ini.
"2400" menunjukkan diameter penampang cincin-O, yaitu 2,4mm.
"0200" mengindikasikan bahwa diameter bagian dalam cincin-O adalah 20mm.
Seperti pada contoh pertama, "GB3452.1" adalah nomor standar dan "82" menunjukkan tahun diterbitkannya standar tersebut.
2. Representasi GB/T3452.1-2005
Sebagai contoh:
(1) Cincin-O 7,5 × 1,8G GB / T3452.1
"7,5" menunjukkan diameter bagian dalam cincin-O.
"1,8" mengacu ke diameter penampang cincin-O.
Seri "G" mengacu ke "Universal O-ring". Ada juga seri lainnya, seperti "A" yang merupakan singkatan dari "O-ring untuk Aerospace".
(2) A 0 × 0 × 7 × 5XG GB/T3452.1
Seri "A" mengacu ke diameter kawat O-ring 1,80mm. Terdapat seri lain dengan diameter kawat yang berbeda, seperti:
Cincin-O adalah jenis segel ekstrusi. Prinsip dasar dari segel ekstrusi adalah bahwa ia bergantung pada deformasi elastis segel untuk menciptakan tekanan kontak pada permukaan penyegelan. Jika tekanan kontak ini lebih besar dari tekanan internal media yang disegel, tidak akan ada kebocoran, jika tidak, kebocoran akan terjadi. Proses di mana media itu sendiri mengubah status kontak cincin-O untuk mencapai penyegelan disebut sebagai "penyegelan sendiri".
Pra-penyegelan cincin Q
Efek penyegelan sendiri:
Karena efek pra-penyegelan, O-ring berada dalam kontak dekat dengan permukaan halus yang disegel dan bagian bawah alur. Akibatnya, apabila fluida memasuki alur melalui celah, fluida hanya bekerja pada satu sisi O-ring. Ketika tekanan fluida tinggi, ini mendorong cincin-O ke sisi lain dari alur dan meremasnya menjadi bentuk D, mentransfer tekanan ke permukaan kontak.
Namun demikian, kemampuan menyegel sendiri cincin-O terbatas. Apabila tekanan internal terlalu tinggi, O-ring dapat mengalami "ekstrusi karet". Hal ini terjadi ketika ada celah pada titik penyegelan dan tekanan tinggi menyebabkan konsentrasi tegangan pada celah tersebut. Ketika tekanan mencapai tingkat tertentu, karet akan terjepit. Meskipun O-ring dapat mempertahankan segel untuk sementara waktu, namun sebenarnya segel tersebut telah rusak. Oleh karena itu, penting untuk secara cermat memilih O-ring yang sesuai untuk aplikasi tersebut.
Dalam segel dinamisefek pra-penyegelan dan penyegelan sendiri dari cincin-O mirip dengan yang ada pada seal statis. Namun, situasinya lebih rumit pada seal dinamis karena potensi fluida yang masuk antara cincin-O dan batang selama pergerakan.
Saat batang beroperasi, jika sisi kiri cincin-O digerakkan oleh tekanan sedang P1 (seperti yang ditunjukkan pada Gambar a), tekanan kontak yang dihasilkan oleh cincin-O pada batang lebih besar daripada P1 karena efek penyegelan sendiri, memastikan penyegelan.
Namun, ketika batang mulai bergerak ke kanan, medium yang melekat pada batang dibawa ke celah antara cincin-O dan batang (Gambar b). Karena efek hidrodinamis, tekanan bagian medium ini lebih besar daripada P1 dan mungkin melebihi gaya kontak cincin-O pada batang, menyebabkan medium terjepit ke dalam alur pertama cincin-O (Gambar c). Ketika batang terus bergerak ke kanan, media akan terus masuk ke alur berikutnya, sehingga terjadi kebocoran ke arah gerakan batang.
Kebocoran lebih kecil kemungkinannya terjadi ketika batang bergerak ke kiri, karena arah penggerak berlawanan dengan arah tekanan batang. Kemungkinan kebocoran meningkat dengan viskositas medium dan kecepatan gerakan batang, serta terkait erat dengan ukuran dan tekanan kerja cincin-O.
Selain itu, terdapat segel pemerasan yang pas pada alur talang permukaan ujung, serta dua metode penyegelan khusus:
3.1.1 CRasio penekanan
Rasio kompresi (W) dari cincin-O dinyatakan sebagai:
W = (d2 - h) / d2 × 100%
Dimana:
d2 - Diameter penampang cincin-O dalam keadaan bebas (mm)
h - Jarak antara bagian bawah alur cincin-O dan permukaan yang disegel (kedalaman alur), yang merupakan tinggi penampang cincin-O setelah kompresi (mm).
Apabila memilih rasio kompresi cincin-O, penting untuk mempertimbangkan faktor-faktor berikut ini:
Pemilihan rasio kompresi (W) juga harus mempertimbangkan kondisi servis dan apakah itu seal statis atau dinamis.
Segel statis dapat dibagi lagi menjadi segel radial dan segel aksial. Segel radial memiliki jarak bebas radial dan segel aksial memiliki jarak bebas aksial.
Segel aksial dapat dibagi lagi menjadi segel tekanan internal dan segel tekanan eksternal, tergantung pada apakah media tekanan bekerja pada diameter dalam atau diameter luar cincin-O. Tekanan internal meningkatkan tegangan, sedangkan tekanan eksternal menurunkan tegangan awal cincin-O.
Untuk berbagai bentuk segel statis ini, arah media penyegelan pada cincin-O berbeda, sehingga desain pra-tekanan juga berbeda.
Untuk seal dinamis, penting untuk membedakan antara seal bolak-balik dan seal putar.
Saat memilih rasio kompresi untuk seal gerakan putar, perlu mempertimbangkan efek panas Joule. Umumnya, diameter bagian dalam cincin-O yang digunakan untuk gerakan putar adalah 3% hingga 5% lebih besar dari diameter poros, dan rasio kompresi diameter luar adalah -3% hingga 8%.
Untuk cincin-O yang digunakan dalam aplikasi gesekan rendah, rasio kompresi kecil 5% hingga 8% biasanya dipilih untuk mengurangi resistensi gesekan. Penting juga untuk mempertimbangkan pemuaian bahan karet karena media dan suhu.
Biasanya, tingkat ekspansi maksimum yang diijinkan adalah 15% di samping deformasi kompresi yang diberikan. Jika kisaran ini terlampaui, ini menunjukkan bahwa pemilihan bahan tidak sesuai dan bahan yang berbeda untuk cincin-O harus digunakan atau tingkat deformasi kompresi yang diberikan harus dikoreksi.
3.1.2 Sjumlah tretching
Setelah cincin-O dipasang ke dalam alur penyegelan, biasanya memiliki tingkat ketegangan tertentu. Ketegangan ini, seperti rasio kompresi, sangat memengaruhi performa penyegelan dan masa pakai O-ring. Ketegangan yang berlebihan menyulitkan pemasangan O-ring dan mengurangi rasio kompresi, sehingga menyebabkan kebocoran.
Jumlah peregangan dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini:
a = (d + d2) / (d1 + d2)
Dimana:
d - diameter poros (mm) d1 - diameter bagian dalam cincin-O (mm)
Kisaran yang direkomendasikan untuk jumlah peregangan adalah 1% hingga 5%. Tabel 1 memberikan jumlah peregangan yang disarankan untuk cincin-O, dan jumlah peregangan dapat dipilih dan dibatasi berdasarkan ukuran diameter poros.
Tabel I batas rasio kompresi dan jumlah peregangan cincin-O
| Bentuk penyegelan | Media penyegelan | Jumlah peregangan a (%) | Rasio kompresi w (%) |
| Segel statis | Oli hidrolik | 1.03~1.04 | 15~25 |
| Udara | <1.01 | 15~25 | |
| Gerakan bolak-balik | Oli hidrolik | 1.02 | 12~17 |
| Udara | <1.010.95~1 | 12~173~8 | |
| Gerakan rotasi | Oli hidrolik | 0.95~1 | 3~8 |
Kompresi cincin-O terutama ditentukan oleh desain dan dimensi alur pemasangan.
Alur persegi panjang dan segitiga adalah bentuk yang paling umum digunakan, dengan alur segitiga hanya digunakan untuk segel tetap tertentu.
Bentuk alur untuk seal statis, seal bolak-balik, dan seal dinamis mungkin serupa, tetapi ukurannya bervariasi untuk mengakomodasi kebutuhan kompresi yang berbeda.
3.2.1 Slebar lot
Lebar slot dipertimbangkan dari tiga perspektif berikut ini:
Secara umum direkomendasikan bahwa area penampang cincin-O menempati setidaknya 85% dari area penampang persegi panjang. Dalam banyak kasus, lebar alur adalah 1,5 kali diameter penampang cincin-O.
Penting untuk diperhatikan bahwa alur yang sempit akan meningkatkan gesekan dan menyebabkan keausan yang lebih besar pada O-ring. Di sisi lain, jika alur terlalu lebar, maka akan meningkatkan rentang pergerakan O-ring dan membuatnya lebih rentan terhadap keausan. Selain itu, di bawah segel statis dengan tekanan berdenyut, cincin-O dapat mengalami gerakan berdenyut dan keausan yang tidak normal.
Dalam situasi tekanan tinggi, cincin penahan harus digunakan, dan lebar alur harus ditambah sebagaimana mestinya.
3.2.2 Gkedalaman alur
Kedalaman alur merupakan faktor krusial untuk memfungsikan O-ring dengan baik. Hal ini terutama bergantung pada deformasi kompresi cincin-O.
Deformasi ini terdiri atas deformasi kompresi (A1) pada diameter bagian dalam cincin-O dan deformasi kompresi (A2) pada diameter luar cincin-O.
Apabila A1=A2, penampang cincin-O bertepatan dengan bagian tengah penampang alur, dan kedua lingkarannya sama, yang menunjukkan bahwa cincin-O tidak diregangkan selama pemasangan.
Ketika A1>A2, lingkar bagian tengah cincin-O lebih kecil daripada lingkar bagian tengah alur, yang menunjukkan bahwa cincin-O dipasang dalam kondisi meregang.
Apabila A1<A2, perimeter bagian O-ring lebih besar daripada perimeter tengah bagian alur. Dalam hal ini, O-ring dipasang dengan kompresi melingkar, dan akan memantul selama pembongkaran.
Saat mendesain kedalaman alur, penggunaan cincin-O yang dimaksudkan harus dipertimbangkan terlebih dahulu, diikuti dengan pemilihan tingkat deformasi kompresi yang wajar. Pembengkakan material dalam medium, pembengkakan material itu sendiri, dan faktor terkait lainnya juga harus dipertimbangkan.
Namun demikian, terdapat standar yang relevan yang disediakan oleh negara untuk struktur alur.
3.2.3 Spemilihan dan desain alur
1. Bentuk pemasangan alur
Jelaskan:
Tabel II Ukuran alur radial cincin-O
| Diameter bagian cincin-O d2 | 1.80 | 2.65 | 3.55 | 5.30 | 7.00 | ||
| lebar parit | Segel pneumatik | 2.2 | 3.4 | 4.6 | 6.9 | 9.3 | |
| Segel dinamis hidraulik atau segel statis | b+0.25 | 2.4 | 3.6 | 4.8 | 7.1 | 9.59.5 | |
| b1+0.25 | 3.8 | 5.0 | 6.2 | 9.0 | 12.3 | ||
| b2+0.25 | 5.2 | 6.4 | 7.6 | 10.9 | 15.1 | ||
| Kedalaman alur t | Segel batang piston, (untuk perhitungan d3) | Segel dinamis hidraulik | 1.42 | 2.16 | 2.96 | 4.48 | 5.95 |
| Segel pneumatik | 1.46 | 2.23 | 3.03 | 4.65 | 6.20 | ||
| Segel statis | 1.38 | 2.07 | 2.74 | 4.19 | 5.67 | ||
| Segel batang piston, (untuk perhitungan d6) | Segel dinamis hidraulik | 1.47 | 2.24 | 3.07 | 4.66 | 6.16 | |
| Segel pneumatik | 1.57 | 2.37 | 3.24 | 4.86 | 6.43 | ||
| Segel statis | 1.42 | 2.15 | 2.85 | 4.36 | 5.89 | ||
| Panjang talang minimum Zmin | 1.1 | 1.5 | 1.8 | 2.7 | 3.6 | ||
| Jari-jari fillet bawah alur r1 | 0.2-0.4 | 0.4-0.8 | 0.8-1.2 | ||||
| Jari-jari fillet alur r2 | 0.1-0.3 | ||||||
| Diameter maksimum bagian bawah alur segel batang piston d3max=d4+2t, d4 diameter batang piston | |||||||
| Diameter minimum bagian bawah alur segel batang piston d6 menit=d5max+2t, d5max diameter maksimum batang piston. | |||||||
China telah menetapkan standar untuk seri ukuran alur cincin-O. Rinciannya dapat ditemukan dalam Tabel 3.
Tabel III ukuran alur dan kompresi untuk penyegelan
| Toleransi dimensi bagian 0-ring | 1.9±0.08 | 2.4±0.08 | 3.1±0.10 | 3.5±0.10 | 5.7±0.15 | 8.6±0.16 | |||
| Segel tetap aksial | Jumlah kompresi | 0.60~0.40 | 0.70~0.504 | 0.85~0.55 | 0.90~0.65 | 1.3~0.9 | 1.6~1.0 | ||
| Ukuran alur | h | 1.3~1.5 | 1.7~1.9 | 2.25~2.55 | 2.60~2.85 | 4.40~4.80 | 7.00~2.60 | ||
| b | 2.50 | 3.20 | 4.2 | 4.70 | 7.50 | 11.2 | |||
| r≤ | 0.40 | 0.7 | 0.80 | ||||||
| Untuk olahraga | Jumlah kompresi | 0.47~0.28 | 0.47~0.27 | 0.54~0.30 | 0.60~0.324 | 0.85~0.45 | 1.06~0.68 | ||
| Ukuran alur | h | 1.43~1.62 | 1.93~2.13 | 2.65~2.80 | 2.90~3.18 | 4.85~5.25 | 7.54~7.92 | ||
| b | Tanpa cincin penahan | 2.5 | 3.2 | 4.2 | 4.70 | 7.5 | 11.2 | ||
| Tambahkan cincin penahan | 3.9 | 4.4 | 5.2 | 6.0 | 9.0 | 13.2 | |||
| Tambahkan dua cincin penahan | 5.40 | 6.0 | 7.0 | 7.8 | 11.5 | 17.2 | |||
| r≤ | 0.4 | 0.7 | 0.8 | ||||||
| Catatan: h merujuk pada tinggi alur; b menunjukkan lebar parit; r merujuk pada talang alur. | |||||||||
3. Persyaratan pemrosesan alur cincin-O
Untuk mencegah kebocoran akibat goresan dan pemasangan yang tidak tepat, ada persyaratan tertentu untuk akurasi alur dan komponen terkait saat memasang O-ring.
Pertama, ujung-ujung yang dilewati selama pemasangan harus tumpul atau bulat, dan lubang bagian dalam yang dilewati harus dilubangi pada sudut 10-20 derajat.
Kedua, akurasi permukaan di sepanjang jalur pemasangan O-ring harus dipertimbangkan secara cermat. Poros harus memiliki nilai kekasaran yang rendah dan dilumasi jika perlu.
Persyaratan untuk alur pemasangan dan akurasi permukaan yang sesuai dapat ditemukan pada Tabel IV.
Tabel IV Permukaan akhir bagian kawin dari alur segel karet berbentuk O
| permukaan | Aplikasi | Kondisi tekanan. | Permukaan akhir |
| Bagian bawah dan sisi parit | Segel yang ketat | Tidak bolak-balik dan tidak berdenyut, | R.3.2um |
| Bolak-balik atau pulsa, | R.1.6um | ||
| Segel dinamis, | Tidak bolak-balik dan tidak berdenyut. | ||
| Permukaan kawin | Segel yang ketat | Tidak bolak-balik dan tidak berdenyut. | R.1.6um. |
| Bolak-balik atau pulsa, | R.0.8um | ||
| Segel dinamis | R0.4 μ m |
Pemilihan bahan O-ring mempertimbangkan faktor-faktor berikut ini:
Biasanya, karet nitril digunakan untuk ketahanan terhadap minyak, karet kloroprena untuk ketahanan terhadap cuaca dan ketahanan terhadap ozon, karet akrilat atau karet klorin untuk ketahanan terhadap panas, karet poliuretan untuk ketahanan terhadap tekanan tinggi dan ketahanan terhadap keausan, serta karet kopolyazol untuk ketahanan terhadap dingin dan ketahanan terhadap minyak.
Cakupan aplikasi untuk berbagai perekat dapat ditemukan pada Tabel 5.
Tabel V Spesifikasi penggunaan bahan penyegel cincin-O
| Ilmu Pengetahuan Material | Media yang berlaku | Suhu layanan / ℃ | Keterangan | |
| Untuk olahraga | Penggunaan statis | |||
| Karet nitril | Minyak mineral, bensin, benzena | 80 | -30~120 | |
| Neoprena | Udara, air, oksigen | 80 | -40~120 | Tindakan pencegahan untuk olahraga |
| karet butil | Minyak hewani dan nabati, asam lemah, alkali | 80 | -30~110 | Deformasi permanen yang besar, tidak cocok untuk oli mineral |
| karet stirena butadiena | Alkali, minyak hewani dan nabati, udara, air | 80 | -30~100 | Tidak berlaku untuk oli mineral |
| Karet alam | Air, asam lemah, basa lemah | 60 | -30~90 | Tidak berlaku untuk oli mineral |
| karet silikon | Minyak suhu tinggi dan rendah, minyak mineral, minyak hewani dan nabati, oksigen, asam lemah, basa lemah | -60~260 | -60~260 | Tidak cocok untuk uap, hindari penggunaan di bagian yang bergerak |
| Polietilena tersulfonasi klorosulfonasi | Minyak suhu tinggi, oksigen, ozon | 100 | -10~150 | Hindari penggunaan di bagian yang bergerak |
| Karet poliuretan | Air, minyak | 60 | -30~80 | Tahan aus, tetapi hindari penggunaan kecepatan tinggi |
| Fluororubber | Udara uap minyak panas, asam anorganik | 150 | -20~200 | |
| teflon | Asam, basa, berbagai pelarut | -100~260 | Tidak berlaku untuk komponen yang bergerak | |
Sebagai pendiri MachineMFG, saya telah mendedikasikan lebih dari satu dekade karier saya untuk industri pengerjaan logam. Pengalaman saya yang luas telah memungkinkan saya untuk menjadi ahli di bidang fabrikasi lembaran logam, permesinan, teknik mesin, dan peralatan mesin untuk logam. Saya terus berpikir, membaca, dan menulis tentang subjek-subjek ini, terus berusaha untuk tetap menjadi yang terdepan di bidang saya. Biarkan pengetahuan dan keahlian saya menjadi aset bagi bisnis Anda.
ID 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR