การออกแบบร่องโอริงตามมาตรฐาน ISO 3601-2:2025: สิ่งที่ผู้ซื้อต้องตรวจสอบ

คู่มือปฏิบัติเกี่ยวกับการบีบอัด การเติมต่อม การยืด การกำหนดระยะห่าง และค่าความคลาดเคลื่อนในการผลิตสำหรับซีลไฮดรอลิกและนิวแมติก

มาตรฐานใหม่นำฮาร์ดแวร์กลับมาเป็นประเด็นในการสนทนาอีกครั้ง

มาตรฐาน ISO ฉบับที่สาม 3601-2 มีให้ใช้งานตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน 2025 เวอร์ชันใหม่นี้เป็นข้อกำหนดโดยละเอียดเกี่ยวกับขนาดของตัวเรือนโอริงสำหรับงานไฮดรอลิกและนิวแมติก โดยอาจมีหรือไม่มีโอริงสำรองในระบบก็ได้

มาตรฐานฉบับใหม่ 3601-2 จะมาแทนที่ฉบับปี 2016 นอกจากจะระบุรายละเอียดทางเทคนิคที่แตกต่างกันแล้ว ยังกล่าวถึงวิธีการเลือกโอริงที่ใช้กันทั่วไปสองวิธีด้วย:

การเลือกฮาร์ดแวร์และส่วนประกอบอื่นๆ ที่เข้ากันได้ดีกับโอริง (หรือโอริงเฉพาะตัวใดตัวหนึ่ง)

เลือกโอริงให้พอดีกับขนาดและรูปทรงของรูและแกนที่ทำไว้แล้ว

ฟังดูเหมือนปัญหาเรื่องแบบร่าง แต่ก็ส่งผลต่อการเจรจาซื้อขายด้วยเช่นกัน ผู้ซื้ออาจอนุมัติส่วนผสมของยาง ความแข็ง และขนาดของโอริงแล้ว แต่ก็ยังได้รับซีลที่รั่วหลังจากประกอบเสร็จ ชิ้นส่วนอาจถูกต้อง แต่พื้นที่รอบๆ อาจไม่ถูกต้อง การออกแบบร่องโอริงเป็นตัวกำหนดว่าหน้าตัดจะถูกบีบอัดมากน้อยเพียงใด ยางมีพื้นที่ให้ขยายตัวหรือไม่ และแรงดันสามารถดันเข้าไปในช่องว่างได้ง่ายแค่ไหน

ปัญหาเรื่องวาล์วแบบเก่าก็ยังคงเป็นเครื่องยืนยันประเด็นนี้อยู่

รายงานของ NASA เกี่ยวกับวาล์วของยานปล่อยจรวด Saturn ระบุว่ามีการรั่วไหลมากเกินไปผ่านโอริงของลูกสูบ การตรวจสอบพบว่าปัญหาเกิดจากการจัดเรียงร่อง ไม่ใช่เพียงแค่ชิ้นส่วนยางที่ชำรุด ตลับลูกปืน PTFE ขนาดเล็กทั้งสองด้านของโอริงอาจบิดตัวได้ในระหว่างการทำงานของวาล์ว วิศวกรจึงเปลี่ยนการติดตั้งไปใช้ตลับลูกปืนขนาดใหญ่ขึ้นเพียงตัวเดียว และปัญหาการรั่วไหลที่รายงานไว้ก็ได้รับการแก้ไขแล้ว

บางครั้ง แม้ว่าอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องจะดูทันสมัย ​​แต่กลไกการชำรุดก็ยังคงคล้ายคลึงกับที่เราเคยเห็นในรุ่นหรือเครื่องจักรเก่าๆ สำหรับซีลของเรานั้น จะเริ่มเคลื่อนที่ก็ต่อเมื่อสภาพแวดล้อมเอื้ออำนวย เช่น ทางเดินเปิดเนื่องจากการหลวม ชิ้นส่วนหลุด เป็นต้น การบิดตัวมักเกิดจากแรงเสียดทานและแรงด้านข้าง หลังจากนั้นไม่นาน ซีลจะเสียรูปจากการบิดตัวนี้จนกระทั่งชำรุดในที่สุด หากซีลเพียงแค่เสียหาย ไม่ฉีกขาด โอริงใหม่ก็อาจจะใช้งานได้นาน แต่ถ้าหากไม่ได้ทำการซ่อมแซมอย่างละเอียด การซ่อมแซมแบบชั่วคราวก็จะไม่ช่วยอะไรในระยะยาว

สำหรับโครงการใหม่ คำถามที่ดีกว่าไม่ใช่แค่ "เราต้องการโอริงขนาดไหน?" แต่ควรถามว่าโอริงจะต้องเจอกับอะไรบ้างหลังจากประกอบชิ้นส่วนแล้ว เช่น ความลึกของร่องต่ำสุดและสูงสุด ทิศทางของแรงดัน การเคลื่อนที่ อุณหภูมิ ของเหลว ความเรียบของพื้นผิว และช่องว่างการอัดขึ้นรูปจริงภายใต้ภาระ การออกแบบซีลโอริงที่ดีเริ่มต้นจากเงื่อนไขเหล่านี้ ไม่ใช่แค่ขนาดในแคตตาล็อกเพียงอย่างเดียว

ต้องตรวจสอบการบีบอัดที่ขีดจำกัดความคลาดเคลื่อนทั้งสองจุด

การบีบอัดโอริง หมายถึงการลดลงของพื้นที่หน้าตัดหลังจากการติดตั้ง ในซีลหน้าตัดแบบแกนธรรมดา จะประมาณได้ดังนี้: การบีบอัด (%) = (พื้นที่หน้าตัดของโอริง - ความลึกของร่อง) / พื้นที่หน้าตัดของโอริง x 100 สำหรับการจัดเรียงแบบรัศมี จำเป็นต้องมีรูปทรงของรู แกน และร่องที่แม่นยำ แต่หลักการที่ใช้ก็เหมือนกัน คือ ยางจะต้องถูกบีบอัดในปริมาณที่เพียงพอเพื่อให้เกิดการซีล และในขณะเดียวกันก็ป้องกันไม่ให้วัสดุเสียหาย

คู่มือโอริงของ Parker ระบุว่า การบีบอัดโอริง 30% เป็นค่าสูงสุดที่แนะนำสำหรับวัสดุอีลาสโตเมอร์ส่วนใหญ่ในการใช้งานแบบคงที่ ส่วนสำหรับการใช้งานแบบไดนามิก ค่าสูงสุดโดยทั่วไปคือ 16% แต่บางครั้งสำหรับโอริงที่มีหน้าตัดเล็กกว่า อาจใช้ค่ามากกว่านั้นได้

ค่าอ้างอิงมีไว้สำหรับการออกแบบของคุณ ไม่ใช่ข้อจำกัดที่คุณได้รับโดยอัตโนมัติ แรงเสียดทาน ความร้อน ความแข็งของ EPDM แรงดัน และความเร็ว สามารถเปลี่ยนแปลงค่าเป้าหมายที่แท้จริงได้

ค่าที่ระบุไว้อาจทำให้เข้าใจผิดได้ ลองพิจารณาขนาดหน้าตัด 2.62 มม. และความลึกของร่อง 2.10 มม. ค่าการบีบอัดของโอริงที่ระบุไว้คือ 19.8% ทีนี้ลองอนุญาตให้ขนาดหน้าตัดเปลี่ยนแปลงได้ +/- 0.08 มม. และความลึกเปลี่ยนแปลงได้ +/- 0.05 มม. ในสภาวะการบีบอัดต่ำ ยางหนา 2.54 มม. ในร่องลึก 2.15 มม. จะให้ค่าการบีบอัดประมาณ 15.4% ในสภาวะการบีบอัดสูง ยางหนา 2.70 มม. ในร่องลึก 2.05 มม. จะให้ค่าการบีบอัดประมาณ 24.1% ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงในแบบร่างที่ระบุไว้ แต่ช่วงการประกอบกลับแตกต่างกันเกือบเก้าเปอร์เซ็นต์

การเติมสารกันรั่วซึมทำให้มีพื้นที่ว่างเพื่อให้ยางแสดงคุณสมบัติตามแบบฉบับของยาง

หากโอริงถูกบีบอัด ปริมาตรทั้งหมดของวัสดุซีลจะไม่หายไปหรือถูกกำจัดออกไปอย่างแน่นอน ความจริงก็คือ พื้นที่หน้าตัดของโอริงจะขยายตัวออกไปด้านข้างเท่านั้น จึงสามารถครอบคลุมพื้นที่โดยรอบได้

นอกจากนี้ ปริมาตรของโอริงยังอาจขยายตัวได้เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น หรือการสัมผัสโดยตรงกับของเหลว การวัดปริมาณการบรรจุของโอริงจะแสดงเป็นอัตราส่วน โดยเปรียบเทียบปริมาตรที่ส่วนประกอบซีลยางครอบครองกับปริมาตรของร่องในตัวเรือนโลหะหรือชิ้นส่วนที่ออกแบบมาสำหรับโอริง

โดยทั่วไปจะระบุเป็น %

คู่มือของ Parker ระบุว่า การใช้งานหลายอย่างใช้การเติมซีลโอริงที่ 60% ถึง 85% โดย 75% เป็นค่าอ้างอิงที่เหมาะสมที่สุด และช่องว่างอย่างน้อย 10% ถือว่าจำเป็น ช่องว่างที่ไม่ได้ใช้งานนั้นไม่ได้สูญเปล่า แต่มีไว้เพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงขนาด การขยายตัวจากความร้อน การบวมตัวของของเหลว และการเปลี่ยนแปลงรูปทรงที่เกิดจากการอัด

ร่องแคบๆ อาจดูสวยงามเพราะช่วยยึดโอริงให้เข้าที่อย่างเรียบร้อยระหว่างการประกอบ อย่างไรก็ตาม ภายใต้น้ำมันร้อน สารประกอบที่บวมตัวจะไม่มีที่ให้เคลื่อนที่ แรงเสียดทานจะเพิ่มขึ้น ยางจะถูกบีบ และโอริงอาจเริ่มบิดเบี้ยวที่ขอบร่อง ส่วนร่องที่กว้างเกินไปจะสร้างปัญหาที่แตกต่างออกไปในการใช้งานแบบไดนามิก คือ ซีลจะมีอิสระในการหมุนหรือเคลื่อนที่ไปมามากขึ้น

การเปลี่ยนแปลงการยืดตัวนั้นมากกว่าแค่เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน

ร่องลูกสูบมักจะทำให้โอริงยืดออกระหว่างการติดตั้ง การยืดออกเล็กน้อยช่วยให้โอริงอยู่กับที่ แต่การยืดออกยังลดพื้นที่หน้าตัดและลดแรงบีบของโอริงด้วย การเปลี่ยนแปลงนี้อาจมองข้ามได้ง่ายเมื่อแบบร่างระบุเฉพาะเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่ว่างอยู่เท่านั้น

ตามที่พาร์เกอร์กล่าว การยืดชิ้นส่วนของเครื่องจักรมากกว่า 5% ในระหว่างการประกอบ อาจเป็นสาเหตุของความเครียดภายในที่สามารถเพิ่มการสึกหรอได้ คู่มือแนะนำว่าบางครั้งอาจใช้การยืดที่มากขึ้นได้ หากอายุการใช้งานที่คาดหวังนั้นสั้นกว่า เหตุผลก็คือเป็นการประนีประนอมทางวิศวกรรมมากกว่าจะเป็นวิธีการทำให้ชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่เกินไปนั้นพอดี

หากคุณจะทดสอบอุปกรณ์ของคุณโดยการประกอบ ควรให้ผู้ผลิตและผู้เกี่ยวข้องเข้ามามีส่วนร่วมด้วย หากเป็นวันที่สมบูรณ์แบบ โต๊ะที่สะอาดพร้อมแหวนที่วางอย่างเหมาะสมอาจดูเหมือนไม่มีปัญหาอะไร แต่จุดที่อาจมีการลับคมบริเวณทางเข้าที่ได้รับการตัดแต่งครั้งแรก อาจถูกลากผ่านรู หรือแม้กระทั่งถูกบิดโดยคนงานที่มีทักษะสูง คุณอาจพบร่องรอยการรั่วซึมของซีลยางทั้งหมดนี้ หากการตรวจสอบขนาดครั้งสุดท้ายเสร็จสิ้นตรงเวลาโดยไม่มีความล่าช้าและข้อบกพร่อง

แรงดันพบช่องว่าง

เมื่อโอริงถูกบีบอัด ไม่ได้หมายความว่าปริมาตรทั้งหมดของวัสดุซีลจะหายไป แต่หน้าตัดจะขยายตัวออกไปด้านข้างและเข้าไปอยู่ในช่องว่างทั้งหมด นอกจากนี้ อุณหภูมิและการสัมผัสกับตัวกลางบางอย่างอาจทำให้ปริมาตรของโอริงเพิ่มขึ้นได้ แรงดันในระบบโอริงจะทำให้โอริงเคลื่อนที่ไปยังด้านที่มีแรงดันต่ำ อย่างไรก็ตาม หากช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนโลหะสองชิ้นที่ประกบกันนั้นลึกมาก วัสดุอีลาสโตเมอร์จะเข้าไปในช่องว่างนั้น การบีบอัดซ้ำๆ จะตัดส่วนปลายออกเล็กน้อย ทำให้เกิดลักษณะแตกหรือฉีกขาดแบบที่พบได้ทั่วไปในโอริงที่เกิดจากการอัดขึ้นรูป

ช่องว่างที่ปลอดภัยนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยมากกว่าแค่แรงดัน ความแข็งของวัสดุ อุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงแรงดัน และลักษณะการขยายตัวของชิ้นส่วนภายใต้แรงกด ล้วนมีความสำคัญ วัสดุที่มีความแข็ง 90 Shore A โดยปกติจะต้านทานการเสียรูปได้ดีกว่าวัสดุที่มีความแข็ง 70 Shore A ที่มีส่วนประกอบทางเคมีคล้ายกัน แต่ความแข็งเพียงอย่างเดียวไม่สามารถแก้ไขปัญหาชิ้นส่วนหลวมได้ ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิต่ำและการอ่อนตัวที่อุณหภูมิสูงก็ส่งผลต่อผลลัพธ์เช่นกัน

ในกรณีที่แรงดันและช่องว่างไม่สามารถควบคุมได้ด้วยโอริงเพียงอย่างเดียว จะต้องใช้แหวนเสริมเข้ามาช่วย นอกจากนี้ ตำแหน่งของแหวนเสริมจะต้องอยู่ในแนวเดียวกับทิศทางของแรงดัน โดยปกติแล้ว ระบบแรงดันทางเดียวจะรองรับด้านที่มีแรงดันต่ำ ในขณะที่แรงดันสลับทิศทางอาจต้องการการรองรับทั้งสองด้าน นอกจากจะทำหน้าที่เป็นตัวรองรับแล้ว ชิ้นส่วนรูปวงแหวนเสริมเหล่านี้ยังกินพื้นที่ในร่องโอริงด้วย ดังนั้นการออกแบบซีลโอริงโดยรวมจึงต้องทำใหม่ ไม่ใช่แค่เพิ่มแหวนเสริมเข้าไปในพื้นที่ที่มีอยู่เท่านั้น

การตกแต่ง มุม และส่วนเชื่อมต่อ จะเป็นตัวกำหนดสิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างการประกอบ

ร่องที่ถูกต้องตามหลักเทคนิคก็ยังอาจทำให้ซีลเสียหายระหว่างการติดตั้งได้ เกลียว รูเจาะขวาง ร่องแหวนล็อก และขอบคมๆ อาจบาดหรือทำให้พื้นผิวเป็นรอยได้ การลบคมหรือปลอกติดตั้งจะช่วยให้ยางเคลื่อนที่ได้อย่างเป็นระเบียบ จำเป็นต้องระบุและตรวจสอบการกำจัดเสี้ยน คำว่า 'ลบเสี้ยน' ในแบบร่างนั้นไม่ใช่สภาพขอบที่วัดได้ในตัวมันเอง

การตกแต่งพื้นผิวมีหน้าที่สองอย่าง พื้นผิวที่ใช้ในการซีลต้องเรียบเนียนเพียงพอเพื่อป้องกันการรั่วซึมและการสึกหรออย่างรวดเร็ว ในขณะที่พื้นผิวที่เคลื่อนไหวได้ยังคงต้องการการตกแต่งที่เหมาะสมกับการหล่อลื่น ชิ้นส่วนที่ดูขัดเงาไม่ได้หมายความว่าถูกต้องเสมอไป ร่องรอยจากการกลึงในทิศทางเดียวอาจทำให้ของเหลวไหลผ่านได้ และรอยขีดข่วนลึกที่ตัดผ่านแถบสัมผัสอาจทำให้การออกแบบร่องโอริงที่ดีนั้นไร้ประโยชน์

ระหว่างการอนุมัติตัวอย่าง ให้ตรวจสอบซีลหลังจากประกอบและถอดออกแล้ว รอยมันวาว รอยเกลียว รอยตัดที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง หรือเศษยางในสารหล่อลื่น เป็นหลักฐานที่มีประโยชน์ สิ่งเหล่านี้บอกรายละเอียดเกี่ยวกับการติดตั้งได้มากกว่าภาพถ่ายของโอริงที่ยังไม่ถูกแตะต้องวางอยู่บนโต๊ะสีขาว

สิ่งที่ผู้ซื้อควรระบุในเอกสารขอใบเสนอราคา (RFQ)

รหัสขนาดและชื่อวัสดุเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับซีลที่สำคัญ กรุณาส่งแบบร่างร่องหรือแบบร่างชิ้นส่วนที่ประกบกัน พร้อมด้วยแรงดันใช้งาน ทิศทางแรงดัน ช่วงอุณหภูมิ ของเหลว การเคลื่อนที่ ความเร็วหรืออัตราการเคลื่อนที่ อายุการใช้งานที่คาดหวัง และวิธีการประกอบ ระบุด้วยว่าซีลนั้นเป็นซีลหน้าสัมผัส ซีลแกน หรือซีลลูกสูบ

สำหรับการตรวจสอบขนาด ให้ระบุค่าความคลาดเคลื่อนของหน้าตัดและเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของโอริง ค่าความคลาดเคลื่อนของความลึกและความกว้างของร่อง ค่าความคลาดเคลื่อนของรูหรือแกน ค่ารัศมีมุม รูปทรงทางเข้า การตกแต่งพื้นผิว และระยะห่างสูงสุด หากอุปกรณ์นั้นสร้างเสร็จแล้ว การวัดขนาดจริงของชิ้นส่วนจะมีประโยชน์มากกว่าแบบร่างเก่าๆ ที่ระบุไว้เพียงค่าประมาณ

สำหรับการสั่งซื้อซ้ำ ให้คงส่วนผสมที่ได้รับการอนุมัติ การระบุช่องว่าง แผนควบคุม และวิธีการวัดขนาดให้สอดคล้องกัน หากการออกแบบร่องโอริงเปลี่ยนแปลง ให้ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงทางวิศวกรรม การปรับความลึก 0.05 มม. อาจดูเล็กน้อยสำหรับช่างเครื่อง แต่มีความสำคัญต่อซีล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนตัดขวางขนาดเล็ก 

Yida ให้การสนับสนุนการรีวิวอย่างไร

บริษัท ต้าเหลียน ยี่ต้า พรีซิชั่น ยาง โปรดักส์ จำกัด จำหน่ายโอริง ปะเก็น และซีลยางขึ้นรูปทั้งแบบมาตรฐานและแบบสั่งทำพิเศษ สำหรับการสอบถามใหม่ ทีมงานของเราสามารถตรวจสอบแบบร่างซีลพร้อมกับสภาวะการใช้งานและขนาดตัวเรือนที่มีอยู่ได้ หากฮาร์ดแวร์ของลูกค้าคงที่ การพูดคุยจะเน้นไปที่ขนาด ส่วนผสม ความแข็ง และความคลาดเคลื่อนที่เหมาะสมกับร่องที่มีอยู่ หากฮาร์ดแวร์ยังไม่แน่นอน การตรวจสอบจะช่วยระบุสภาวะการบีบ การยืด และการเติมที่ควรได้รับการยืนยันก่อนการผลิตแม่พิมพ์

การควบคุมการผลิตเริ่มต้นจากแบบที่ได้รับการอนุมัติ การระบุวัสดุ การควบคุมส่วนผสม การตั้งค่าแม่พิมพ์ ขนาด ความแข็ง และเกณฑ์การตรวจสอบด้วยสายตา สามารถเชื่อมโยงกับแผนการตรวจสอบได้ สำหรับชิ้นส่วนที่มีข้อจำกัดด้านหน้าตัดที่เข้มงวด วิธีการวัดและระยะเวลาการปรับสภาพควรตกลงกัน เนื่องจากยางอ่อนอาจเสียรูปทรงได้หากใช้แรงกดมากเกินไป

Yida ไม่ได้นำเสนอการคำนวณในแคตตาล็อกเพื่อเป็นหลักประกันอายุการใช้งาน ความเหมาะสมขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับฮาร์ดแวร์ของลูกค้า ของเหลว ความดัน อุณหภูมิ การเคลื่อนไหว และการทดสอบการตรวจสอบ สิ่งที่เราสามารถทำได้คือทำให้ข้อสมมติฐานต่างๆ ปรากฏให้เห็นตั้งแต่เนิ่นๆ จัดหาซีลยางที่มีความแม่นยำและเสถียรตามข้อกำหนดที่ได้รับการอนุมัติ และสนับสนุนการประเมินตัวอย่างด้วยบันทึกการผลิตที่ชัดเจน

กรุณาแจ้งขนาดหรือภาพวาดของโอริง ขนาดร่อง ข้อมูลเกี่ยวกับตัวกลาง ความดัน อุณหภูมิ จำนวน มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ฯลฯ การตรวจสอบทางเทคนิคอย่างคร่าวๆ ก่อนเสนอราคาจะเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับคุณ และช่วยป้องกันปัญหาการรั่วไหลที่ต้องแก้ไขหลังการประกอบในระยะยาว ปัญหานี้พบได้บ่อยในอุตสาหกรรม และการตรวจสอบปัญหาการรั่วไหลดังกล่าวมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน บางครั้งอาจต้องถอดชิ้นส่วนทั้งหมดเพื่อแก้ไขปัญหา