Hướng dẫn đo và xác định kích thước O-ring chính xác

Khi O-ring cũ không còn mã sản phẩm, bao bì hoặc bản vẽ kỹ thuật, kỹ thuật viên cần xác định lại kích thước trước khi chọn vòng thay thế. Hai thông số quan trọng nhất là đường kính trong ID và đường kính tiết diện dây CS.

Có thể đo O-ring bằng thước cặp, O-ring Gauge dạng thước trượt hoặc dụng cụ dạng chóp O-ring Measuring Cone. Mỗi phương pháp có phạm vi và độ chính xác khác nhau, vì vậy cần lựa chọn theo tình trạng vòng, kích thước và mục đích kiểm tra.

Sealtech Vietnam cung cấp nhiều loại O-ring và O-ring Cord công nghiệp theo kích thước, vật liệu, độ cứng, môi chất và tiêu chuẩn kỹ thuật.

Ba thông số kích thước của O-ring

• ID – Inside Diameter: đường kính trong của O-ring.
• CS – Cross Section: đường kính tiết diện dây.
• OD – Outside Diameter: đường kính ngoài của O-ring.

Ba thông số có quan hệ theo công thức:

OD = ID + 2 × CS

Trong phần lớn trường hợp, chỉ cần xác định chính xác ID và CS là có thể tra bảng tiêu chuẩn, lựa chọn vòng thay thế và tính được OD.

Ví dụ, O-ring 50 × 3 mm có đường kính trong ID bằng 50 mm, tiết diện CS bằng 3 mm và đường kính ngoài danh nghĩa:

OD = 50 + 2 × 3 = 56 mm

Chuẩn bị trước khi đo O-ring

Để giảm sai số, cần chuẩn bị và kiểm tra O-ring trước khi đo:

• Làm sạch dầu, bụi và cặn bám trên vòng.
• Để O-ring nằm tự do và phục hồi hình dạng sau khi tháo.
• Không đo khi vòng đang nóng hoặc lạnh bất thường.
• Kiểm tra vòng có bị đứt, dẹt, ôvan hoặc trương nở không.
• Làm sạch bề mặt và mỏ đo của thước cặp.
• Không kéo căng hoặc nén mạnh cao su trong quá trình đo.

Phương pháp 1: Đo O-ring bằng thước cặp

Thước cặp là dụng cụ phổ biến và có thể dùng để đo trực tiếp ID, OD và CS. Tuy nhiên, do O-ring có tính đàn hồi nên lực tay của người đo có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Cách đo tiết diện dây CS

1. Vệ sinh O-ring và hai mỏ đo ngoài của thước cặp.
2. Đặt một đoạn tiết diện dây giữa hai mỏ đo.
3. Khép mỏ nhẹ đến khi vừa tiếp xúc với bề mặt cao su.
4. Không siết mạnh vì cao su bị nén sẽ làm kết quả nhỏ hơn thực tế.
5. Đo tại nhiều vị trí quanh chu vi.
6. Nếu các kết quả khác nhau, kiểm tra vòng có bị mòn hoặc dẹt tiết diện không.

Cách đo đường kính trong ID

1. Đặt O-ring nằm phẳng trên một bề mặt sạch.
2. Dùng mỏ đo trong tiếp xúc với hai phía đối diện của lỗ vòng.
3. Giữ thước đi qua tâm O-ring.
4. Mở mỏ vừa đủ tiếp xúc, không kéo căng vòng.
5. Đo lại theo phương vuông góc.
6. So sánh hai kết quả để kiểm tra vòng có bị ôvan hay không.

Cách đo đường kính ngoài OD

Đặt O-ring giữa hai mỏ đo ngoài và khép nhẹ cho đến khi hai mỏ vừa tiếp xúc với vòng. Không ép vòng thành hình ôvan.

Sau khi đo, có thể kiểm tra tính hợp lý bằng công thức:

OD = ID + 2 × CS

Phương pháp 2: Đo bằng O-ring Gauge dạng thước trượt

O-ring Gauge dạng thước trượt thường có một chốt cố định và một chốt di chuyển. O-ring được đặt quanh hai chốt, sau đó con trượt được điều chỉnh cho đến khi vòng vừa thẳng.

1. Móc O-ring vào chốt cố định và chốt trượt.
2. Di chuyển con trượt từ từ.
3. Dừng lại khi hai nhánh vòng vừa thẳng và không còn chùng.
4. Không tiếp tục kéo căng để cố đưa vòng đến vạch lớn hơn.
5. Đọc ID hoặc mã kích thước trên thang đo.
6. Kiểm tra riêng tiết diện CS bằng rãnh dưỡng hoặc thước cặp.

Phạm vi đo phụ thuộc vào từng phiên bản O-ring Gauge. Trước khi sử dụng cần kiểm tra dụng cụ dùng hệ inch, hệ mét hay một tiêu chuẩn kích thước riêng.

Phương pháp 3: Đo bằng O-ring Measuring Cone dạng chóp

O-ring Measuring Cone là dụng cụ dạng chóp có các bậc kích thước. Khi thả vòng qua đỉnh chóp, O-ring sẽ trượt xuống và dừng tại vị trí tương ứng với đường kính của vòng.

Phần chân chóp có thể có các rãnh dưỡng dùng để xác định nhóm tiết diện dây. Dụng cụ này đặc biệt thuận tiện khi cần nhận dạng nhanh nhiều O-ring tiêu chuẩn trong kho bảo trì.

Bước 1: Xác định tiết diện dây CS

1. Tìm các rãnh dưỡng tiết diện ở phần chân của chóp.
2. Đặt nhẹ một đoạn O-ring vào từng rãnh để thử.
3. Chọn rãnh mà dây O-ring nằm vừa, không bị ép và không quá lỏng.
4. Đọc nhóm tiết diện được ghi tại rãnh.
5. Đo lại bằng thước cặp nếu vòng nằm giữa hai kích thước.

Không kéo giãn hoặc ép dây vào một rãnh nhỏ hơn. Việc ép cao su có thể dẫn đến nhận dạng sai tiết diện.

Bước 2: Xác định đường kính hoặc mã kích thước

1. Đặt O-ring qua đỉnh chóp.
2. Để vòng trượt xuống tự nhiên bằng trọng lượng của chính nó.
3. Không ấn, xoắn hoặc kéo vòng xuống.
4. Giữ vòng nằm ngang và tiếp xúc đều quanh chu vi chóp.
5. Đọc mã kích thước tại vị trí O-ring dừng lại.
6. Đối chiếu mã với đúng bảng tiêu chuẩn của dụng cụ.

Đọc đúng tiêu chuẩn của Measuring Cone

Không phải mọi chóp đo đều sử dụng chung một hệ kích thước. Tùy phiên bản, dụng cụ có thể được thiết kế cho:

• Tiêu chuẩn inch AS568 và hệ mã dash.
• Tiêu chuẩn metric.
• Tiêu chuẩn ISO 3601.
• Hệ kích thước riêng của nhà sản xuất.
• Một số nhóm tiết diện tiêu chuẩn nhất định.

Cần kiểm tra ký hiệu trên chóp trước khi sử dụng. Không dùng mã đọc từ chóp hệ inch để đặt O-ring metric hoặc ngược lại.

Ưu điểm của O-ring Measuring Cone

• Nhận dạng nhanh kích thước O-ring tiêu chuẩn.
• Thao tác đơn giản và không cần tính toán phức tạp.
• Thuận tiện khi phân loại nhiều vòng trong kho.
• Giảm sai số do kéo vòng bằng thước trượt.
• Có thể kiểm tra nhanh nhóm CS và mã kích thước.

Giới hạn của Measuring Cone

Measuring Cone chủ yếu được dùng để tìm kích thước tiêu chuẩn gần nhất. Dụng cụ không thay thế thiết bị đo kiểm chính xác và không nên dùng một mình để kết luận sản phẩm đạt hoặc không đạt dung sai sản xuất.

Khi cần nghiệm thu kích thước, nên sử dụng thiết bị đo đã hiệu chuẩn, phương pháp kiểm soát lực và bảng dung sai của tiêu chuẩn tương ứng.

Có thể tham khảo thêm nội dung dung sai đường kính trong O-ring theo ISO 3601 trước khi đánh giá kích thước thực tế.

Phương pháp 4: Đo O-ring kích thước lớn

Đối với O-ring có đường kính lớn, việc đo trực tiếp bằng thước cặp có thể không thuận tiện và dễ làm vòng bị biến dạng. Có thể đo chu vi rồi quy đổi về đường kính.

Nếu đo được chu vi trong, có thể tính gần đúng đường kính trong theo công thức:

ID ≈ Chu vi trong ÷ π

Nên sử dụng Pi Tape hoặc băng đo phù hợp, giữ vòng nằm phẳng và không kéo căng trong quá trình đo. Với O-ring nối dây hoặc vòng đường kính rất lớn, cần thống nhất rõ cách đo và dung sai với nhà cung cấp.

So sánh các phương pháp đo O-ring

Lưu ý khi đo O-ring đã qua sử dụng

O-ring cũ có thể thay đổi kích thước so với trạng thái ban đầu do:

• Biến dạng nén trong thời gian dài.
• Trương nở khi tiếp xúc với dầu, nhiên liệu hoặc hóa chất.
• Co ngót do nhiệt độ hoặc môi trường làm việc.
• Chai cứng và mất đàn hồi.
• Mòn hoặc dẹt tiết diện.
• Bị kéo giãn trong quá trình tháo.

Do đó, kết quả đo vòng cũ chỉ nên được xem là dữ liệu tham khảo. Khi có thể, cần kiểm tra thêm kích thước rãnh, bản vẽ thiết bị và tiêu chuẩn O-ring ban đầu.

Những lỗi đo O-ring thường gặp

• Kéo căng O-ring khi đo đường kính trong.
• Siết thước cặp quá mạnh làm nén tiết diện dây.
• Ấn vòng xuống Measuring Cone.
• Để vòng nằm nghiêng trên chóp.
• Nhầm mã inch với kích thước metric.
• Chỉ đo một vị trí trên vòng đã biến dạng.
• Không kiểm tra công thức OD = ID + 2 × CS.
• Chọn O-ring chỉ dựa vào vòng cũ mà không đo rãnh.
• Dùng Measuring Cone như thiết bị kiểm tra dung sai chính xác.

Kiểm tra rãnh trước khi chọn O-ring

Nếu O-ring cũ đã biến dạng hoặc không thể xác định chính xác kích thước, cần đo rãnh lắp. Những thông số cần kiểm tra gồm:

• Đường kính đáy rãnh.
• Chiều rộng rãnh.
• Độ sâu rãnh.
• Khe hở đùn.
• Bán kính và tình trạng các cạnh.
• Độ nhám bề mặt.
• Độ ép và độ giãn dự kiến của O-ring.

Đối với rãnh nằm sâu bên trong chi tiết, có thể sử dụng Inner Groove Caliper để kiểm tra đường kính rãnh và đối chiếu với kích thước vòng cần lắp.

Kích thước đúng chưa đủ để lựa chọn O-ring

Hai vòng có cùng kích thước nhưng khác vật liệu có thể làm việc rất khác nhau. O-ring thay thế còn phải phù hợp với:

• Môi chất tiếp xúc.
• Nhiệt độ làm việc liên tục và nhiệt độ lớn nhất.
• Áp suất và áp suất xung.
• Độ cứng Shore A.
• Làm kín tĩnh hoặc làm kín động.
• Tốc độ chuyển động nếu dùng trong piston hoặc ty.
• Yêu cầu thực phẩm, nước sạch hoặc hóa chất.
• Tiêu chuẩn kích thước của thiết bị.

O-ring NBR

NBR thường phù hợp với dầu khoáng, dầu thủy lực, mỡ và nhiều ứng dụng công nghiệp thông dụng. Vật liệu này không phải lựa chọn tối ưu cho ozone, tia UV, nhiệt quá cao hoặc một số hóa chất mạnh.

O-ring FKM hoặc Viton

O-ring Viton/FKM có khả năng chịu dầu nóng, nhiên liệu, nhiệt và nhiều môi trường hóa chất tốt hơn NBR. Tuy nhiên, vẫn cần kiểm tra khả năng tương thích với môi chất cụ thể.

O-ring EPDM

EPDM thường phù hợp với nước, nước nóng, hơi nhẹ, ozone và môi trường ngoài trời. EPDM không nên được sử dụng với dầu khoáng nếu chưa có xác nhận tương thích.

O-ring Silicone

Silicone mềm, đàn hồi và chịu nhiệt tốt, phù hợp với một số ứng dụng sạch, thực phẩm hoặc thiết bị nhiệt. Khả năng chịu mài mòn và xé rách thường thấp hơn một số vật liệu công nghiệp khác.

Lựa chọn O-ring theo tiêu chuẩn

O-ring có thể được sản xuất theo nhiều hệ tiêu chuẩn khác nhau như AS568, ISO 3601, JIS B 2401, DIN 3771, BS 1806 hoặc BS 4518.

Ví dụ, O-ring tiêu chuẩn ISO 3601 có hệ kích thước và dung sai riêng. Không nên thay một vòng hệ inch bằng kích thước metric gần đúng nếu chưa kiểm tra rãnh và độ nén sau lắp.

Hộp O-ring dùng trong bảo trì

Đối với đội bảo trì thường xuyên xử lý bơm, van, đầu nối, xi lanh và hệ thống khí nén, hộp O-ring Kit giúp dự phòng nhiều kích thước trong cùng một bộ.

Ví dụ, Hộp O-ring Kit 34A sử dụng các kích thước theo tiêu chuẩn AS568 và vật liệu NBR70. Sản phẩm chỉ phù hợp khi kích thước, môi chất, nhiệt độ và áp suất tương thích với NBR.

Khi nào nên sử dụng dây O-ring?

Khi cần vòng có đường kính lớn, kích thước phi tiêu chuẩn hoặc sửa chữa nhanh, có thể cân nhắc sử dụng O-ring Cord – dây O-ring.

Dây được cắt theo chiều dài yêu cầu và nối hai đầu để tạo thành vòng. Giải pháp này phù hợp nhất với nhiều vị trí làm kín tĩnh. Đối với ứng dụng chuyển động, áp suất cao hoặc yêu cầu độ kín nghiêm ngặt, nên ưu tiên O-ring đúc liền hoặc kiểm tra kỹ điều kiện làm việc.

Dụng cụ hỗ trợ tháo lắp O-ring

Khi tháo O-ring cũ hoặc lắp vòng mới, không nên sử dụng tua vít và vật sắc vì có thể làm xước rãnh, cắt mép hoặc kéo giãn vòng.

Các dụng cụ tháo lắp O-ring chuyên dụng có đầu bo hoặc hình dạng phù hợp, giúp hạn chế làm hỏng rãnh và bề mặt làm kín.

Thông tin cần cung cấp khi đặt O-ring

• Kích thước ID × CS hoặc ID × OD × CS.
• Vật liệu: NBR, FKM, EPDM, Silicone, HNBR, PU hoặc vật liệu khác.
• Độ cứng Shore A.
• Tiêu chuẩn kích thước.
• Môi chất tiếp xúc.
• Nhiệt độ và áp suất làm việc.
• Ứng dụng tĩnh hoặc động.
• Kích thước và hình ảnh rãnh lắp.
• Số lượng cần sử dụng.

O-ring và giải pháp làm kín tại Sealtech Vietnam

Sealtech Vietnam cung cấp O-ring, O-ring Cord, hộp O-ring, gioăng cao su, Back-up Ring, phớt thủy lực và các giải pháp làm kín theo yêu cầu.

Để lựa chọn chính xác, khách hàng nên cung cấp ID, CS, tiêu chuẩn, vật liệu, độ cứng, kích thước rãnh, môi chất, nhiệt độ và áp suất làm việc. Nếu O-ring cũ đã biến dạng nhiều, nên gửi thêm hình ảnh rãnh hoặc bản vẽ thiết bị để kiểm tra.