Utilizzo di grasso con O-ring in un sistema per vuoto: un miglioramento utile o una cattiva idea?

Dopo un lungo periodo di utilizzo, i collegamenti sigillati con O-ring in un sistema per vuoto potrebbero non essere più completamente ermetici, e un ulteriore serraggio delle viti non aiuta. Un modo per migliorare la tenuta è ingrassare l'O-ring. Ma è una buona idea, o questo piccolo cambiamento potrebbe effettivamente causare più problemi di quelli che risolve nell'applicazione del vuoto? Di seguito esamineremo quattro motivi per cui il grasso può aiutare un O-ring e quattro motivi per cui può peggiorare le cose.

Qual è lo scopo di un O-ring?

Lo scopo di un O-ring è il riempimento e la compensazione di eventuali irregolarità tra due superfici di sigillatura metalliche, come le flange. Ciò richiede che le flange siano lisce e che l'O-ring sia compresso approssimativamente dal 20 al 30% della sua taglia. Un valore inferiore significa che il collegamento non è ermetico; un valore superiore può causare lo schiacciamento e quindi il danneggiamento dell'O-ring. La compressione è definita con precisione da una scanalatura in un anello di centraggio o in una flangia. Poiché la profondità della scanalatura limita fisicamente quanto l'O-ring può essere compresso, la corretta compressione è impostata dalla progettazione dell'apparecchiatura piuttosto che dal serraggio delle viti. Una volta che le flange hanno raggiunto il contatto metallo-metallo a questo limite, l'O-ring è alla sua compressione di progettazione: un ulteriore serraggio delle viti non può aumentare la profondità della scanalatura e aggiungerà solo sollecitazioni inutili al giunto.

Perché gli O-ring perdono la loro ermeticità?

Gli O-ring hanno normalmente un lungo ciclo di vita in condizioni adeguate. Le perdite di solito si verificano per due motivi:


Nelle applicazioni più esigenti, come quelle che coinvolgono sostanze chimiche aggressive, radiazioni o plasma, il guasto può essere il risultato della degradazione del materiale stesso. La scelta del materiale dell'O-ring è decisiva in questo caso; i perfluoroelastomeri sono generalmente i più resistenti ai prodotti chimici.

4 motivi per cui ingrassare un O-ring può essere una buona idea

1. Il grasso può riempire le irregolarità della superficie
Una piccola quantità di grasso può riempire piccole imperfezioni nelle superfici, con il risultato di ridurre significativamente l'indice di perdita.

2. È sufficiente una minore forza di contatto
Poiché il grasso favorisce l'azione di sigillatura, è possibile lavorare con una minore forza di contatto e una minore compressione dell'elastomero, riducendo il potenziale di schiacciamento e compromissione dell'O-ring e quindi la probabilità che si sviluppi una perdita.

3. Lieve rigonfiamento della superficie dell'elastomero
A seconda della combinazione di materiali, il grasso può diffondersi nella superficie dell'elastomero e causare un leggero rigonfiamento, il che contribuisce nuovamente alla compensazione delle irregolarità.

4. Le superfici di sigillatura più ruvide diventano accettabili
Il grasso consente una superficie di sigillatura leggermente più ruvida di quanto sarebbe altrimenti accettabile senza lubrificazione. Ciò significa che le superfici che non sono o non sono più perfettamente lisce possono comunque ottenere una tenuta al vuoto affidabile, come le aree che hanno subito la normale usura o contengono segni di lavorazione.

4 motivi per cui ingrassare un O-ring può essere una cattiva idea

1. La contaminazione da grasso si diffonde facilmente
Durante la movimentazione dei componenti lubrificati, il grasso viene facilmente trasferito ad altre parti sensibili. Anche la polvere e lo sporco possono aderirvi e quindi introdurre contaminazioni e imperfezioni superficiali che altrimenti non si sarebbero verificate.

2. Spazio ridotto per l'espansione termica
Il grasso in eccesso può riempire eccessivamente la scanalatura dell'O-ring, non lasciando spazio per l'espansione termica dell'elastomero. Gli elastomeri che compongono l'O-ring possono espandersi più di dieci volte rispetto al metallo che li circonda nello stesso intervallo di temperatura. Senza lo spazio appropriato per espandersi, si deformeranno e potrebbero non sigillare più il giunto.

3. Rischio di ingresso di grasso sul lato del vuoto
A causa della sua viscosità e dell'elevata tensione di vapore, piccole quantità di grasso dalla tenuta evaporano inevitabilmente e si distribuiscono sul lato del vuoto. Nel tempo, questi depositi possono anche intrappolare nuovamente polvere o gas di scarico. Gli spettrometri di massa rilevano facilmente queste tracce. Per molte applicazioni ad elevata pulizia, come negli ambienti di ricerca, sono inaccettabili e possono avere un effetto dannoso sul processo o sull'esperimento.

4. Comportamento in funzione della temperatura
Ogni tipo di grasso (come minerale, silicone o perfluorato) ha un intervallo di temperatura limitato in cui è efficace. Le proprietà di viscosità e lubrificazione variano notevolmente con la temperatura. Inoltre, se le temperature sono troppo elevate, il grasso può fuoriuscire dalla scanalatura, con conseguente riduzione delle proprietà di sigillatura e migrazione del grasso in altre zone dove non dovrebbe trovarsi.

Conclusione: ingrassare o non ingrassare?

Prima di utilizzare il grasso per vuoto sugli O-ring, la domanda chiave è: quanto deve essere pulito il mio sistema per vuoto? Quando il vuoto viene utilizzato nell'intervallo di prevuoto con flussi di gas elevati e basse temperature, specialmente quando si utilizzano anche pompe per vuoto lubrificate a olio, un po' di grasso non danneggia e può persino aiutare. Tuttavia, in ambienti ad alta pulizia, è assolutamente tabù, per evitare qualsiasi contaminazione.

Se si decide di utilizzare il grasso, si applica la regola "meno è più". Lo strato deve essere sottile e quasi asciutto al tatto per ottenere le migliori prestazioni sia dal grasso che dall'O-ring.