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Temperature di impiego degli O-rings

23 Ottobre 2020
Tecnica
Temperature di Impiego degli O-rings Oringone

Le alte e le basse temperature influenzano molto il comportamento degli elastomeri.

Effetti Alte Temperature sugli O-rings

Alle alte temperature le mescole sono soggette a deterioramento provocando diversi effetti:

  • la durezza diminuisce (l’effetto però si inverte nel caso in cui la temperatura torna a diminuire).
  • l’allungamento percentuale aumenta e, di conseguenza, il carico necessario a romperla, diminuisce.

Se le alte temperature permangono per molto tempo possono innescare un invecchiamento precoce della mescola causando variazioni di durezza, carico a rottura, allungamento e volume che possono ridurre le caratteristiche del manufatto.

In presenza di alta pressione, la diminuzione della durezza può provocare l’effetto di estrusione in una sede. Praticamente l’O-ring, reso più morbido dalla temperatura, viene schiacciato contro la parete della sede dove è alloggiato e, per effetto della spinta della pressione, tende a infilarsi nello spazio vuoto fra i due componenti sui quali viene effettuata la tenuta. Questo effetto, chiamato comunemente “di estrusione”, è distruttivo per l’O-ring e può provocare malfunzionamenti nella tenuta (vedi figura al punto 1.1).

Temperature di Impiego degli O-rings Oringone

Figura “The O-ring as an active element”.
Vedi fonte, clicca qui

Ogni elastomero ha un coefficiente di dilatazione termica differente e si divide in:

  • lineare: rappresenta il rapporto tra la variazione della lunghezza a 1°C (o °F) e la lunghezza originale a 0°C (o °F).
  • volumetrico: rappresenta il rapporto fra la variazione del volume e il prodotto del volume originale e la variazione di durezza. Solitamente è paria 3 volte il coefficiente di dilatazione termica lineare.

Gli elastomeri hanno un coefficiente di dilatazione termica molto più elevata dei metalli (circa 8/10 volte).

Questa notevole variazione è da tenere in considerazione nel caso in cui si progetti una sede di O-ring perché una eccessiva dilatazione della mescola potrebbe causare il riempimento della sede e causare disallineamenti delle parti e/o problemi nella tenuta.

Effetti Basse Temperature sugli O-rings

A differenza degli effetti causati dall’alta temperatura, la bassa temperatura solitamente non provoca cambiamenti permanenti negli elastomeri. L’effetto più evidente della bassa temperatura è l’aumento della durezza fino al completo irrigidimento del manufatto ma, se la temperatura aumenta, l’elastomero reagisce tornando allo stato iniziale. Definire un limite per l’utilizzo alle basse temperature è molto difficile. A tal proposito ci sono teorie contrastanti perché molti produttori di articoli stampati in gomma tendono “ad allargare” i limiti imposti dai risultati ottenuti in laboratorio con i test standard.

Si trovano perciò delle schede tecniche con limiti di utilizzo molto più bassi dei valori testati, differenziando magari limiti per tenute statiche e dinamiche. Solitamente per le tenute statiche vengono “aggiunti” -5°C / – 10°C al valore del test di riferimento TR10, ma si tratta di suggerimenti soggettivi basati sull’esperienza di utilizzo o sul fatto che “il manufatto in gomma non raggiunge le basse temperature indicate nella specifica perché è inserito in un sistema più grande”, ecc.

Un interessante studio sull’effetto delle basse temperature sugli O-rings lo trovate a in questo articolo

Temperatura di cristallizzazione O-rings

Se un O-ring inserito in una sede per compiere una tenuta statica raggiunge la temperatura di cristallizzazione, la rigidità del materiale non permette più una reazione elastica e, essendo il manufatto completamente rigido, l’effetto di tenuta viene a mancare. Differenze di pressione all’interno della sede possono provocare il movimento dell’anello che, essendo cristallizzato e rigido non può reagire causando una perdita.

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