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Como a taxa de compressão do O-ring deve ser selecionada corretamente?

May 19, 2022

A compressão é a razão da quantidade de deformação aplicada à quantidade selada expressa como uma porcentagem da espessura da seção transversal no estado livre. A seção transversal da vedação deformada "energiza" a matriz elastomérica como uma mola de compressão; a elasticidade inerente do material de borracha faz com que ele empurre contra o componente de acoplamento. Essa força de contato bloqueia líquidos, gases e pós secos, impedindo que fluam entre as vedações de borracha e os canais de hardware correspondentes.


Quanto mais o O-ring é apertado, mais força é aplicada ao hardware e mais apertada a vedação. No entanto, isso não significa necessariamente que os designers devem sempre especificar o mais lotado (supondo que eles saibam qual é o nível e por que, qual é o "mais"). Há muitos fatores a serem considerados, incluindo:


Como acabamos de mencionar, vedações mais apertadas geralmente resultam em níveis mais altos de extrusão. Além de um certo nível, no entanto, outros fatores intervêm que podem trabalhar em uma vedação eficaz, como o estresse resultante da força do hardware de acoplamento.


Se a compressão for aumentada e sua força de compressão, muito, pode danificar o hardware de acoplamento, dependendo do material e do design do hardware.


Ter um aperto mais alto também traz mais atrito e desgaste mais rápido para aplicações dinâmicas. Isso pode ser suficiente para afetar a funcionalidade do dispositivo. Por exemplo, em dispositivos médicos que envolvem ajuste manual, um O-ring que gera fricção excessiva pode impedir o médico de usar o dispositivo corretamente.


Com maior compressão vem um risco maior, que ocorre quando um O-ring é instalado - criando um caminho para o fluxo de fluido ou gás ao redor da vedação. As Figuras 1 e 2 mostram o modelo de elementos finitos do que acontece quando o O-ring é instalado com 40% e 25% de extrusão, respectivamente. Este modelo descreve um dano de aperto do O-ring na vedação do O-ring durante a montagem em um macho (tipo pistão). No nível de 40%, é difícil evitar beliscar, enquanto o beliscar é eliminado no nível de 25%.


O elastômero extrudado é aplicado contra o hardware de acoplamento, criando uma força de vedação que tende a diminuir com o tempo. Quando esta força é totalmente atenuada, o O-ring manterá sua forma mesmo que não seja mais comprimido. O conjunto de compactação é uma medida desse decaimento, expresso em porcentagem. Quando o conjunto de compressão atinge 80%, a maioria dos O-rings corre o risco de perder sua capacidade de vedação. O-rings extrudados em níveis mais altos geralmente levam mais tempo para atingir o nível definido de compressão de 80%. Com base apenas no conjunto de compressão, então, níveis mais altos de compressão geralmente se traduzem em uma vida útil mais longa do O-ring.


Os projetistas precisam considerar cuidadosamente todos esses fatores - além de outros fatores específicos da aplicação, como temperatura e pressão do material que está sendo vedado - antes de decidir quanta extrusão de O-ring aplicar. A decisão certa se converte na melhor vedação durante a vida útil mais longa do O-ring com o mínimo de dano ao próprio O-ring ou ao seu hardware de acoplamento.


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