O-Ring的特徵及性質

O環是以人造橡膠、或類似之彈性材料所製出的圓型環圈。
其特徵為：1.安裝容易、不佔空間、摩擦阻力低，機械效率高。
2.擁有安定密封及防漏效果、適用於高壓。
3.價格低廉、適合大量生產使用。
一般普遍被使用的Ｏ環是由Nitrile（丙烯晴橡膠）為材料所製成，其硬度70±5為綜合工程所應用、故其內徑及線徑均能承受極大的壓力。表一為日本JIS標準Ｏ環材質，若需要更特殊之材質配合、請參照主要膠用途表。

表一　JIS B2401 O型環材質用途表

材質	用途	備考
晴橡膠 NBR	具有優越的耐油、耐摩耗性，在－25℃～＋120℃的溫度範圍內使用。	JIS B2401 1種A、B及2種相當品
矽橡膠 SI	優越的耐熱，耐寒性為其特徵，在－65℃～＋250℃的溫度範圍內使用。通常做為礦物油使用之。	JIS B2401 4種C相當品
氟橡膠 FPM	具有優秀的耐溶劑、耐酸、耐熱性、在－40℃～＋280℃的溫度範圍內使用之。	JIS B2401 4種D相當品

 
 
 

O-Ring的密封作用原理

　　Ｏ環的裝置，隨著不同的壓力、產生不同的變化，今以三種槽形分析，如圖（一）首先留壓扁邊於槽中，當加壓時，即以Ｏ環本身質料的彈性達成密封作用，如隨著壓力的增加，其形變也就愈甚、Ｏ環即如圖（二）所示移動至一側，堵塞蓋槽所餘之間隙，變成為一Ｄ形，以達成密封效用，但當壓力超過（大約3000psi）時Ｏ環即如圖（三）所示嵌入間隙影響Ｏ環效率，形成破壞、產生洩漏的原因，因此為提高Ｏ環的耐壓及耐久性，併用背托環為一捷徑，如圖中所示，具有保護Ｏ環之作用，防止Ｏ環的損壞提高其效用。
 
 
圖（一）無壓力時

 
圖（二）1.5kg/cm² (1500 Psi) 加壓時

 
圖（三）210kg/cm² (3000 Psi) 加壓時

 
 

Ｏ型環的使用選定（方式）：

線徑的挑選
Ｏ型環的材質都是由壓縮永久應變佳的橡膠材料所製成的，因此在選擇Ｏ型環的線徑時，它的應變率之大小都是必需故慮到的因素。選用粗線徑的Ｏ型環不但可以得到更安定的密封性，還可以保機械的精密度。所在於使用運動用機械時，線徑粗的Ｏ型環可有效的防止扭轉，又對於安裝時的防扭曲也較適當。
 
Ｏ型環的密封作用原理
Ｏ型環的裝置會隨著不同的壓力而產生不同的變化，當在低壓時，Ｏ型環本身擁有的彈性會形成自封的情形。而當流體壓力逐漸升高時，Ｏ型環則會被擠出於槽外形成破壞，產生洩漏原因，因此為提高Ｏ型環的耐壓及耐久性，併用補助環可保護Ｏ型環之作用和防止Ｏ型環的損壞率提高。
 
補助環的安裝及形狀
常見的補助環形狀可分為無邊型（END   ）斜切型（　　　　），和螺旋型３種，其中斜切型是從無邊型所切製而成的。在使用上的效果來說，無邊型是最佳，斜切型是最佳，斜切型和螺旋型是按裝較方便，而螺旋型是被用最多的。補助環的安裝法是在受兩壓力時，就裝至Ｏ型環的兩邊，如只從一邊受壓力時就在受壓力的相反那邊裝一個。在各填函蓋使用時，雖知只受一邊壓力，也沒了設計簡單化而將２個補助環裝至Ｏ型環的兩邊才好。如果只受一邊壓力而空間又小，則在低壓那邊裝一個。安裝補助環後，不但可預防Ｏ型環紐曲損傷，還可使它的壽命延長。
 
Ｏ型環的用途
Ｏ型環的應用，大致可分為固定用及運用，用兩種般常見之固定用有平面固定法和圓筒固定法，當使用平面固定時必需故慮由凸緣面所受壓力的產生，而引起壓扁邊的減少和考慮螺栓的伸長等情形，因其為與徑方向成直角壓縮，因此平面故定法須比運動用及圓筒固定用留下更多壓扁邊。使用圓筒固定時則留下與一般運動用Ｏ型環同樣大的壓扁邊。
 
 

Ｏ型環之優點

1. 安裝簡易
2. 保持機械精密度，止漏機
3. 大小尺寸及種類豐富
4. 多量庫存
5. 緊密且不佔空間
6. 價格便宜

 

Ｏ型環之保存方法

1. 請放至陰涼處
2. 請放至通風量少之處
3. 請勿放至直射日光之處
4. 請勿靠近熱源
5. 請勿用繩子等掛起Ｏ型環

 

處理使用Ｏ型環之注意事項

1. 當Ｏ型環安裝至凹槽時，請勿發生扭曲現象。
2. 請先塗上布密封用流體至Ｏ型環和安裝面上，再進行安裝。
3. 請勿將Ｏ型環和機械一同清洗會使橡膠材料看發膨潤之現象。
4. 請避再度使用舊的Ｏ型環。

  

O-Ring的壓扁率

　　Ｏ環為壓縮形迫緊，安裝於溝扁至某種程度而使用，壓扁率取於密封所必要的接面應力，摩擦阻力、Ｏ環材質的永久變形等。通常壓扁率運動用約8－23％，平面固定用約為運動用的1.5倍，請參考表（三）。
 
表（三） JIS Ｏ型環的標準壓扁率

稱呼番號	O形環 線徑（Ｗ）	運動用 固定用 （圓筒面）		固定用   （平面用）
		最大 （％）	最小 （％）	最大 （％）	最小 （％）
P 3~P 10 P 10A~P 22 P 22A~P 50 P 48A~P 150 P150A~P 400 G 25~G 145 G 150~G 300	1.9±0.07 2.4±0.07 3.5±0.10 5.7±0.15 8.4±0.15 3.1±0.10 5.7±0.15	23.8 19.0 16.7 14.5 12.3 21.8 14.5	15.3 11.6 9.4 8.1 7.3 13.3 8.1	31.5 29.2 26.4 22.2 19.9 26.6 22.2	20.8 21.5 19.1 16.2 15.8 18.3 16.2

 
 

O-Ring的損壞原因與對策 

一般常見之使用狀況

外　　　　觀		主要原因	對　　策
現　　象	狀　　態
扭曲	扭曲而有變形	運動太快 有偏心運動 摺動面表面之加工不良 晏裝時被扭到	換Lip parlsing 消除偏心運動 使摺動面加工良好 注意安裝（塗黃油）
咬傷	某一部份有咬傷	安裝時在孔的部、螺絲部分周緣部份破損	各部要作斜切 安裝時要使用安裝用工具
變形	剖面形狀由圓形變成凹溝形	在高溫1低溫之下重複使用 溫度、壓縮、流體之間的關係	橡膠材料要檢討 凹溝尺寸要檢討
全面磨損	全面受磨損	摺動面加工不良 潤滑劑不夠 有塵埃、垃圾等異物混進	摺曲面的加工要作好 給十分的潤滑劑 充份洗淨，要使用過濾膜
部份磨損	摺動面的一部份磨損	對方的摺動面有傷處	要把對方的摺動面的表面加工
硬化	變軟而又膨大	所使用溫度已超過橡皮的耐熱界限	橡膠材料要檢討
膨潤	內或外面有擦傷	橡膠材料沒有符合條件 用燃料油等洗過	橡膠材料要檢討 不要使用燃料油洗淨
受傷	內或外之全體或部份有被撕掉的現象	安裝時受到螺絲凸部割傷	安裝時要使用安裝用工具
溢出	內或外面被切掉那受壓縮部份	由於壓力、空隙、硬度關係 由於膨潤	壓力、空隙、硬度的檢討 併用補助環 橡膠材料要檢討
被揪拔	全面發生裂痕	斜切不良 凹溝部份之尺寸太淺	應改良斜切工作 要檢討凹溝部份之尺寸
臭氧龜裂		保持拉長Ｏ環狀態放置在空氣中 橡膠材料不符合條件	不要拉長 不要讓空氣接觸到Ｏ環表面 橡皮材料要檢討