Oring là gì: cách đọc cỡ AS568, JIS B 2401 và vật liệu NBR, FKM, EPDM

Oring là vòng hình xuyến (O-ring, còn gọi ron oring, gioăng tròn) tiết diện tròn, thường đúc từ cao su NBR, FKM, EPDM hoặc silicone, lắp vào rãnh và bị ép méo để bịt kín chất lỏng hoặc khí. Cỡ ghi bằng đường kính trong x đường kính tiết diện, ví dụ JIS P-10 là 9,8x1,9mm.

Oring là gì: vòng tròn tiết diện tròn nằm trong rãnh

Oring là vòng hình xuyến, giống chiếc bánh donut, phần lớn đúc từ cao su đàn hồi; cũng có oring PTFE, nhựa nhiệt dẻo và kim loại rỗng hoặc đặc. Một mối làm kín gồm hai phần: vòng oring tiết diện tròn và rãnh cắt trên kim loại hoặc vật liệu cứng để giữ, đỡ vòng.

Oring là một loại seal làm kín bằng biến dạng đàn hồi của tiết diện tròn. Tài liệu Parker nêu các ưu điểm: kín được trên dải rộng áp suất, nhiệt độ và dung sai; không cần lực siết chính xác; chiếm ít chỗ, nhẹ; nhiều trường hợp dùng lại được; hỏng thường từ từ và dễ nhận ra. Ngoài làm kín, oring còn dùng làm dây đai truyền động tải nhẹ.

Oring làm từ nhựa teflon PTFE không đúc mà tiện ra, nên làm được mọi cỡ tới khoảng 1.000mm đường kính, chỉ dùng làm kín tĩnh.

Oring là gì khi làm kín: nguyên lý ép méo trong rãnh

Khi lắp, oring bị ép méo khỏi dạng tròn giữa hai chi tiết và khép kín đường rò; dưới lực ép, cao su chảy vào các vết xước rất nhỏ của bề mặt rãnh. Khi có áp suất chất lỏng, oring bị đẩy dồn về phía khe hở giữa hai mặt lắp nhưng không chui vào khe, nên diện tích và lực tiếp xúc làm kín tăng lên.

Áp quá cao thì cao su bị đùn vào khe hở và hỏng. Parker khuyên xét vòng đệm chống đùn (back-up ring) khi áp trên 103,5 bar. Trelleborg cho làm kín tĩnh không cần vòng chống đùn tới 5 MPa với đường kính trong trên 50mm và tới 10 MPa với đường kính dưới 50mm; có vòng chống đùn thì lên tới 40 MPa.

Độ ép ban đầu còn để bù dung sai gia công, bù độ biến dạng dư (nén dư) và bù mòn.

Oring là gì qua con số: đọc cỡ ID x CS và OD

Kích thước oring ghi bằng đường kính trong d1 (ID) và đường kính tiết diện d2 (CS). Oring 30x3 nghĩa là d1 = 30,0mm, d2 = 3,0mm. Đường kính ngoài OD = ID + 2xCS, nên oring 30x3 có OD 36mm; đây là phép tính hình học, không phải thông số in trên nhãn.

• AS568-356: d1 = 135,89mm (5,350 inch), d2 = 5,33mm (0,210 inch).
• AS568-149: d2 = 2,62mm (0,103 inch).
• JIS B 2401 P-10: 9,8x1,9mm.
• JIS B 2401 G-25: 24,4x3,1mm.

Kho có oring theo cỡ ID x CS ở danh mục riêng, và dây cao su tròn cho các chỗ cần tiết diện tròn dạng cuộn.

Các chuẩn cỡ oring: AS568, ISO 3601, JIS B 2401

Bốn chuẩn cỡ oring hay gặp: AS568 theo inch, ISO 3601-1 cấp A và B, JIS B 2401 dãy P, G, V, S theo mm. AS568 do SAE phát hành, quy định cỡ và dung sai; dung sai tiết diện tương ứng ISO 3601-1 và DIN 3771 phần 1, lệch vài phần trăm mm.

Chuẩn	Nước / tổ chức	Cách ghi mã	Tiết diện (CS)	Ghi chú
AS568	Mỹ, SAE	Mã 3 số (ví dụ 149, 356)	1,78 / 2,62 / 3,53 / 5,33 / 6,99mm (0,070 đến 0,275 inch)	Chữ số đầu chỉ tiết diện
ISO 3601-1 cấp A	Quốc tế, ISO	Theo mã cỡ ISO, trùng AS568	Như AS568	Trùng hoàn toàn AS568, chỉ cho một số vật liệu
ISO 3601-1 cấp B	Quốc tế, ISO	Theo mã cỡ ISO	Như AS568	Cùng kích thước danh nghĩa, dung sai rộng hơn
JIS B 2401 dãy P	Nhật	P + số (P-3 tới P-400)	1,9 / 2,4 / 3,5 / 5,7 / 8,4mm	Cho chuyển động (dynamic)
JIS B 2401 dãy G	Nhật	G + số (G-25 tới G-300)	3,1 / 5,7mm	Cho làm kín tĩnh
JIS B 2401 dãy V	Nhật	V + số (V-15 tới V-1055)	4,0 / 6,0 / 10,0mm	Mặt bích chân không
JIS B 2401 dãy S	Nhật	S + số (S-3 tới S-150)	1,5 / 2,0mm	Cỡ nhỏ
DIN 3771 phần 1	Đức	Theo mã cỡ DIN	Dung sai tiết diện tương ứng ISO 3601-1	Lệch vài phần trăm mm
BS 4518	Anh	Theo mã cỡ BS	1,6 / 2,4 / 3,0 / 5,7 / 8,4mm	Tiết diện hệ mét khuyên dùng
SMS 1586	Thụy Điển	Theo mã cỡ SMS	1,6 / 2,4 / 3,0 / 5,7 / 8,4mm	Tiết diện hệ mét khuyên dùng

Mã AS568 có ba chữ số, chữ số đầu cho biết tiết diện: 0xx là 1/16 inch (0,070 inch, 1,78mm), 1xx là 3/32 inch (0,103 inch, 2,62mm), 2xx là 1/8 inch (0,139 inch, 3,53mm), 3xx là 3/16 inch (0,210 inch, 5,33mm), 4xx là 1/4 inch (0,275 inch, 6,99mm).

ISO 3601 gồm nhiều phần: phần 1 quy định đường kính trong, tiết diện, dung sai và mã cỡ; phần 2 là thiết kế rãnh; phần 3 là mức chất lượng bề mặt. Cấp A của phần 1 trùng hoàn toàn với AS568, còn cấp B cùng kích thước danh nghĩa nhưng dung sai d1 và d2 rộng hơn.

JIS B 2401 của Nhật chia dãy P cho chuyển động, G cho làm kín tĩnh, V cho mặt bích chân không, S cho cỡ nhỏ; nhóm truyền thống này có 194 cỡ. Trelleborg ghi dung sai các cỡ JIS theo ISO 3601-1 cấp B.

Oring là gì theo vật liệu: NBR, FKM (Viton), EPDM, silicone, FFKM, PTFE và FEP bọc

Sáu nhóm vật liệu oring xếp theo dải nhiệt và môi chất: từ NBR -30 °C tới +100 °C cho dầu khoáng đến FFKM 232 đến 300 °C cho hóa chất mạnh.

Vật liệu	Dải nhiệt làm việc	Chịu tốt	Không dùng cho	Độ cứng chuẩn
NBR (nitrile)	-30 °C tới +100 °C (Trelleborg NBR 70); Parker: tới 100 °C, ngắn hạn 121 °C	Dầu khoáng, mỡ, dầu diesel, dầu đốt, dầu thực vật, chất lỏng thủy lực HFA/HFB/HFC	Nhiên liệu nhiều chất thơm, benzen, dung môi có clo, xeton, axeton, axit mạnh, dầu phanh gốc glycol, ozon và thời tiết	70 Shore A (có 50 đến 90)
FKM (Viton)	-20 °C tới +200 °C	Dầu khoáng, nhiên liệu, hydrocarbon thơm và có clo, chân không cao, ozon	Dầu phanh gốc glycol, amoniac, amin, kiềm, hơi nước quá nhiệt, axit hữu cơ phân tử thấp	75 Shore A
EPDM	-45 °C tới +150 °C (Trelleborg EPDM 70)	Nước nóng, hơi nước, dầu phanh gốc glycol, phosphate ester, ozon, thời tiết	Dầu khoáng, mỡ, nhiên liệu	70 Shore A
Silicone (VMQ)	-50 °C tới +175 °C (Trelleborg VMQ); Parker tới khoảng 204 °C	Nhiệt khô, ozon, thời tiết, dầu động cơ (ASTM số 1)	Hơi nước trên 121 °C, axit và kiềm, nhiên liệu, hydrocarbon thơm; không dùng chuyển động	70 Shore A (có 50, 60)
FFKM	232 °C tới 300 °C tùy hợp chất; lạnh -18 tới -26 °C	Hydrocarbon mạch thẳng, thơm, có clo	Theo bảng tương thích từng hợp chất	Tùy hợp chất
PTFE (tiện)	-60 °C tới +260 °C tùy ứng dụng	Gần như mọi chất lỏng, khí, hóa chất	Kim loại kiềm lỏng, một số hợp chất flo; không dùng chuyển động	Nhựa, không đo Shore A
FEP/PFA bọc lõi silicone hoặc FKM	-60 °C tới 260 °C tùy lõi	Hóa chất ăn mòn, thực phẩm, dược	Môi chất và bề mặt có mài mòn, áp cao	Theo lõi

Oring NBR là vật liệu và độ cứng phổ biến nhất, chuẩn 70 Shore A; đơn đặt hàng không chỉ định thì hãng giao NBR 70. Nhóm cao su NBR chịu dầu khoáng, mỡ, dầu diesel nhưng không dùng cho dầu phanh gốc glycol.

Oring Viton (FKM) làm việc từ -20 °C tới +200 °C, chịu dầu khoáng, nhiên liệu, hydrocarbon thơm; không dùng cho dầu phanh gốc glycol, amin, amoniac, hơi nước quá nhiệt. EPDM chịu hơi nước tới 149 °C (hợp chất đặc biệt 204 °C), dầu phanh gốc glycol, dầu thủy lực phosphate ester, ozon, nhưng không dùng cho dầu khoáng, mỡ và nhiên liệu.

Silicone (VMQ) bền kéo thấp, kém chịu xé và mòn nên chỉ làm kín tĩnh. FFKM (perfluoroelastomer) chịu 232 đến 300 °C tùy hợp chất, chịu được cả hydrocarbon thơm và có clo.

Oring PTFE làm việc từ -60 °C tới +260 °C, áp làm việc tới 25 MPa. Oring bọc FEP/PFA có lõi silicone hoặc FKM, vỏ liền không mối nối, dùng cho làm kín tĩnh áp thấp hoặc chuyển động chậm trên bề mặt không mài mòn.

Oring là gì theo độ cứng: 70 Shore A là mặc định

Cấp chuẩn theo vật liệu: NBR 70 và 90; FKM 75; silicone 70; EPDM 70; PU 70 và 90. Trelleborg có NBR 50, 60, 70, 80, 90 và VMQ 50, 60, 70, mỗi cấp sai số ±5. Độ cứng cao su đo bằng durometer thang Shore A theo ISO 48-4 hoặc ASTM D2240.

Dải hợp cho đa số ứng dụng là 70 đến 80 Shore A. Oring chuyển động từ 90 trở lên hay rò vài giọt mỗi hành trình, còn loại 50 thì mòn và đùn nhanh.

Cứng hơn thì chống đùn tốt hơn: ở 508 psi, oring 90 Shore A chịu khe hở 0,005 đến 0,010 inch, oring 70 Shore A chỉ chịu 0,003 đến 0,006 inch.

Độ ép rãnh oring: làm kín tĩnh và làm kín chuyển động khác nhau

Độ ép tiết diện oring theo kiểu làm kín: tĩnh 10 đến 36%, chuyển động 6 đến 27% (Trelleborg); Parker giới hạn 30% cho tĩnh và khoảng 16% cho chuyển động. Ép quá 30% làm vòng xuống cấp sớm.

Kiểu làm kín	Trelleborg (% tiết diện)	Parker (% tiết diện)
Chuyển động hướng kính (ty, piston)	6 đến 27%	Tối đa khoảng 16% (tiết diện nhỏ tới 25%)
Tĩnh hướng trục (mặt đầu, nắp)	13 đến 36%	Tối đa 30%
Tĩnh hướng kính	10 đến 35%	Tối đa 30%
Mức ép tối thiểu	Không nêu	Khoảng 0,2mm

Độ ép tối thiểu cho mọi oring khoảng 0,2mm (0,007 inch) bất kể tiết diện. Rãnh tĩnh công nghiệp của Parker cho tiết diện 2,62mm (dãy 102 đến 178) ép 17 đến 24%, tiết diện 5,33mm (dãy 309 đến 395) ép 15 đến 21%.

Số liệu trong bài theo Parker O-Ring Handbook ORD 5700 và catalogue Trelleborg; tiêu chuẩn tham chiếu: AS568, ISO 3601-1, JIS B 2401.

Câu hỏi thường gặp về oring