Quali sono le cause di deterioramento degli o-ring

Capita che gli o-ring inizino a mostrare segni di cedimento poco tempo dopo l’acquisto e il montaggio. In alcuni casi il problema è legato alla produzione degli o-ring, magari scadente ed economica. Ciononostante, non è sempre così.

Capita che intervengano fattori che accelerano l’invecchiamento degli o-ring metallici o in silicone, costringendo a cambiarli prima del tempo.

Questo articolo mira ad esaminare le cause principali del deterioramento degli o ring e offrire le possibili soluzioni.

 

Sommario:

QUALI SONO LE CAUSE DI DETERIORAMENTO DEGLI O-RING

Cause principali di deterioramento degli o ring

• Degradazione Termica, dipende dal materiale o ring per alte o basse temperature
• Attacco Chimico, modifica la densità reticolare del materiale o ring
• Aumento delle misure dell’o-ring
• Abrasione, deteriora il materiale o ring

Deterioramento degli o-ring per forze meccaniche

• Estrusione ed erosione pressoria, erodono il materiale o ring
• Decompressione esplosiva, a causa di gas
• Spiralatura, un fattore di deterioramento da taglio

Altre cause di deterioramento degli o-ring

• Estrusione termica, la causa del bordo frastagliato
• Degradazione UV, la causa di crepe superficiali
• Degradazione causata da plasmi, e la perdita di uniformità superficiale

Materiale O-ring: tante mescole, diverse caratteristiche

Come ridurre il rischio di deterioramento degli o-ring

1. Controllare caratteristiche e proprietà del materiale degli o-ring
2. Scegliere solo o ring dimensioni giuste
3. Preferire o-ring per alte temperature

Affidarsi a specialisti nella produzione di o-ring

Betelli: produzione di guarnizioni industriali a Milano

 

 

Cause principali di deterioramento degli o ring

Prima di vedere come assicurare una lunga vita agli o-ring, vediamo insieme quali sono le cause principali del loro deterioramento.

– Degradazione Termica, dipende dal materiale o ring per alte o basse temperature

Capita soprattutto quando non si scelgono o-ring per alte temperature, realizzati con materiali specifici. In questi casi la superficie mostra delle crepe radiali, specie nei punti più esposti al calore. In alcune zone il materiale è lucido e addirittura fuso.

Questo succede quando gli o-ring scelti sono realizzati con materiali adatti solo alle basse temperatura. Si verifica infatti un aumento della densità reticolare degli elastomeri. Di conseguenza l’o-ring diventa più duro, meno elastico e più incline a formare delle crepe.

– Attacco Chimico, modifica la densità reticolare del materiale o ring

A volte il materiale degli o ring mostra bolle e crepe. Altre volte evidenzia zone scolorite e variazioni nella consistenza. O, ancora, si verifica il cosiddetto “rigonfiamento chimico” tale per cui gli o-ring si gonfiano e diventano più grandi.

In tutti questi casi si parla di degradazione chimica che si verifica quando determinate sostanze chimiche reagiscono a contatto con gli elastomeri modificandone la densità reticolare.

La densità degli o-ring in silicone trasparente può aumentare, per cui il materiale diventa più fragile e incapace di resistere alle stimolazioni. Talvolta, invece, la densità diminuisce e gli o-ring perdono la loro forma originale. In questo caso la superficie risulta morbida e addirittura appiccicosa.

– Aumento delle misure dell’o-ring

L’aumento di volume degli o-ring può essere problematico per la tenuta delle guarnizioni. Le modificazioni in termini di misure o ring possono infatti portare a una perdita delle proprietà fisiche con conseguente diminuzione della resistenza alla trazione e aumento dell’abrasione.

– Abrasione, deteriora il materiale o ring

In caso di abrasione, il materiale degli o-ring è danneggiato in più punti. Le superfici di contatto sono rigate, qualche volta addirittura rotte o lacerate. Di conseguenza, gli o-ring sono più fragili e molto più inclini alla rottura.

Il problema è comune nelle applicazioni dinamiche nelle quali la superficie dell’o-ring ha un contatto ripetuto con l’alloggiamento. Spesso la colpa è di una cattiva lubrificazione, soprattutto nel caso degli o-ring in silicone trasparente. Per gli o-ring metallici, invece, è comune che ci sia una finitura incorretta delle superfici.

 

Deterioramento degli o-ring per forze meccaniche

A seconda delle molteplici destinazioni d’uso, gli o-ring posso essere sottoposti a importanti sollecitazioni pressorie, sia in trazione, sia in compressione. Queste condizioni meccaniche, se stimolano eccessivamente il materiale degli o-ring, possono trasformarsi in fonti di deterioramento degli o-ring stessi. Vediamo allora insieme le condizioni più comuni.

– Estrusione ed erosione pressoria, erodono il materiale o ring

Forti sollecitazioni, causate soprattutto da pressioni elevate, possono spingere il materiale degli o-ring nello spazio vuoto, secondo un processo chiamato tipicamente estrusione. Colpi di alta pressione possono invece causare l’apertura e la chiusura dello spazio vuoto tra i bordi di accoppiamento con conseguente intrappolamento dell’o-ring, secondo un processo chiamato erosione.

In conseguenza di entrambi i processi descritti, i bordi dell’o-ring, quando la pressione diminuisce, si mostrano con un aspetto eroso.

– Decompressione esplosiva, a causa di gas

In questa circostanza, il deterioramento degli o-ring è causato dal blocco di una quantità di gas all’interno del materiale degli o-ring in condizioni di alta pressione e per un tempo prolungato. Quando, successivamente, la pressione diminuisce, il gas sciolto tenderà a fuoriuscire sotto forma di micro bolle. Se il tasso di espansione è elevato, il gas, intrappolato all’interno della guarnizione, tenderà a espandersi oltre la capacità dello stesso di contenere le bolle, e questo causerà il deterioramento degli o ring.

– Spiralatura, un fattore di deterioramento da taglio

Il fenomeno, che causa il deterioramento degli o-ring, può verificarsi durante il movimento alternativo e dinamico, sia durante l’installazione, sia durante l’utilizzo. L’incidenza della spiralatura sul materiale degli o-ring è spesso influenzata negativamente dalla concorrenza di molti fattori come finiture irregolari della superficie, lubrificazione inadeguata, attrito, errori di installazione e componenti eccentrici. Dal punto di vista visivo, la spiralatura crea tagli a 45 gradi sulla superficie della guarnizione.

 

Altre cause di deterioramento degli o-ring

Oltre quanto analizzato finora, è possibile identificare ulteriori cause di deterioramento degli o-ring legate a variazioni termiche, luce ultravioletta e gas ionizzati.

– Estrusione termica, la causa del bordo frastagliato

Il materiale degli o-ring presenta di solito un coefficiente di espansione termica molto alto: questo significa che gli o-ring ad alte temperature tenderanno ad aumentare il loro volume, riempiendo la scanalatura e, successivamente, estrudendo negli spazi vuoti con conseguente formazione di un bordo frastagliato.

– Degradazione UV, la causa di crepe superficiali

Anche l’esposizione alla luce ultravioletta può danneggiare gli o-ring. La luce UV è infatti caratterizzata da una lunghezza d’onda corta che si traduce in una alta energia. Questa energia può interagire con la struttura molecolare del materiale degli o-ring, causando la scissione delle catene dei polimeri e provocando crepe sulla superficie, responsabili di perdite e guasti prematuri. Il primo segno visivo è la decolorazione dello strato superficiale della guarnizione, a cui segue la formazione di crepe e infine la disintegrazione della superficie stessa.

– Degradazione causata da plasmi, e la perdita di uniformità superficiale

Il deterioramento degli o-ring può essere determinato anche dall’esposizione ai plasmi, ovvero gas ionizzati ad altissima energia che attaccano la struttura organica del materiale degli o-ring causando la formazione di piccole molecole o particelle che, dal punto di vista visivo, si identificano con la perdita di uniformità sulla superficie materiale della guarnizione. In alcuni casi è possibile notare anche dei residui polverosi oppure parti decolorate.

 

Materiale O-ring: tante mescole, diverse caratteristiche

La produzione degli o-ring può avvenire utilizzando svariate tipologie di mescole, ognuna delle quali risponderà alle sollecitazioni – intese come possibili cause di deterioramento degli o-ring – in maniera differente. Tre le mescole standard e più diffuse possiamo distinguerne due:

• Nitrile – NBR
• Etilene-propilene – EPDM

Ciascun elastomero mostra caratteristiche fisiche e meccaniche differenti l’uno dall’altro, da cui conseguono svariati ambiti di applicazione. Ad esempio:

• Mescola NBR. Buona resistenza a oli minerali, gas, carburanti, solventi alifatici. Bassa resistenza ad agenti atmosferici, acidi, liquidi dei freni.
• Mescola EPDM. Buona resistenza ad acqua e vapore, agenti atmosferici, liquido sintetico dei freni. Debole resistenza a oli minerali e idrocarburi.

Da qui ne consegue che per contrastare il deterioramento degli o-ring, la prima strategia da adottare è una corretta conoscenza delle caratteristiche del materiale e dei suoi principali campi di applicazione.

 

Come ridurre il rischio di deterioramento degli o-ring

Quelle analizzate nei paragrafi precedenti sono solo alcune delle tante cause di precoce deterioramento degli o-ring. Sono le più comuni e quelle che danno più l’idea dei possibili problemi che si possono incontrare. Per evitare queste e altre problematiche, le soluzioni sono piuttosto semplici.

1.     Controllare caratteristiche e proprietà del materiale degli o-ring

Come abbiamo notato, molti problemi di deterioramento degli o ring nascono proprio da una cattiva scelta del materiale con cui sono realizzati. Aziende come Betelli offrono una vastissima gamma di materiali diversi: o-ring metallici, o-ring in silicone trasparente, o-ring in PTFE Teflon e altro ancora.

Confondersi è facile in queste situazioni, ma è importante prestare attenzione. Ciascun materiale ha le proprie caratteristiche tecniche che lo rendono adatto ad usi diversi. Ad esempio, gli elastomeri fluorurati sono particolarmente indicati per il settore chimico proprio grazie alla loro resistenza.

2.     Scegliere solo o ring dimensioni giuste

Quando si parla di o-ring e dimensioni queste sono fondamentali: servono a garantire la tenuta degli o-ring in sede e il loro corretto funzionamento. Un o-ring troppo grande o troppo piccolo, infatti, rischia di scivolare fuori, di rompersi prima del tempo, di non isolare come dovrebbe.

Per orientarsi, è disponibile una tabella o-ring standard, con tutte le misure più diffuse. Realtà come Betelli permettono però di sceglier anche misure personalizzate così da avere o-ring per guarnizioni in gomma realizzati su misura.

3.     Preferire o-ring per alte temperature

Gli o-ring per alte temperature sono diversi da quelli usati in ambito alimentare o chimico, ad esempio. Sono realizzati in materiali specifici che ne garantiscono la resistenza anche in condizioni critiche.

A seconda dell’utilizzo che se ne vorrà fare, si potranno scegliere o-ring in silicone o in PTFE Teflon. Entrambi i materiali resistono a temperature superiori ai 250°C senza modificarsi. Il Teflon, in particolare, è anche autolubrificante e resistente sia agli acidi sia ai solventi.

 

Affidarsi a specialisti nella produzione di o-ring

Per avere la sicurezza di prodotti durevoli e affidabili, prevenendo le possibili cause di deterioramento degli o ring, la cosa migliore è rivolgersi a specialisti nella produzione di o-ring. È l’unica strada da seguire per poter fare affidamento su professionalità e competenza, oltre che contare su prodotti di alta qualità e, soprattutto, su un’ampia scelta di materiali e dimensioni.

Betelli propone o-ring di tutti i materiali e di tutte le dimensioni, creando anche misure o ring personalizzate. Grazie a questa scelta strategica, Betelli offre così la possibilità di avere sempre l’o-ring giusto, in funzione di quale sia la sua destinazione e il tipo di sforzi cui si dovrà sottoporre. Una varietà difficile da trovare in aziende meno specializzate.

 

Betelli: produzione di guarnizioni industriali a Milano

Betelli è un’azienda specializzata nella produzione di guarnizioni industriali a Milano. Propone o-ring in silicone trasparente, o-ring metallici, o-ring quadrati e molto altro ancora.

A seconda delle esigenze del cliente, può usare materiali plastici, semirigidi ed espansi.

Le lavorazioni vanno dalla tornitura allo stampaggio e, grazie alla specializzazione dei processi seguiti e all’avanguardia dei macchinari utilizzati, Betelli può ottenere anche o ring di dimensioni e forme inconsuete, o comunque differenti dagli standard tradizionali presenti sul mercato, per rispondere con efficacia ed efficienza alle richieste dei clienti.

Per saperne di più riguardo le guarnizioni o-ring in catalogo, vai sulla pagina contatti di Betelli.