在真空系统中使用带润滑脂的 O 形圈：利弊权衡

经过长时间使用后，真空系统中由 O 形圈密封的连接处可能不再完全密封，此时进一步拧紧螺钉也无济于事。改善密封的一种方法是润滑 O 形圈。但这是否是一个好主意？这种微小的改变在真空应用中是否会弊大于利？下面，我们将探讨润滑 O 形圈有帮助的四个原因，以及可能适得其反的四个理由。

O 形圈的用途是什么？

O 形圈的用途是填充和补偿两个金属密封表面（如法兰）之间的任何不平整。这要求法兰平滑，O 形圈压缩比例约为其尺寸的 20-30%。低于此值意味着连接不密封；高于此值可能导致 O 形圈压碎，从而损坏连接。压缩通过定心环或法兰中的凹槽精确确定。由于凹槽的深度在物理上限制了 O 形圈的压缩程度，因此正确的压缩度由硬件设计而不是螺钉的拧紧程度来设置。一旦法兰达到此极限处的金属与金属的接触点，O 形圈就处于其设计压缩状态——进一步拧紧螺钉无法增加凹槽深度，只会增加接头的不必要应力。

为什么 O 形圈会失去密封性？

在适当条件下，O 形圈通常具有较长的使用期限。泄漏通常有两个原因：


在要求更严苛的应用中，例如涉及腐蚀性化学品、辐射或等离子体的应用，故障可能源于材料自身降解。在此，O 形圈材料的选择至关重要；全氟弹性体通常具有最强的防化学腐蚀性。

为 O 形圈涂抹润滑脂有益的 4 个理由

1. 润滑脂可以填充表面不平整
少量润滑脂可以填充表面的小缺陷，从而显著降低泄漏率。

2. 较低的接触力即可满足要求
由于润滑脂有助于密封作用，因此可以使用较低的接触力和较低的弹性体压缩，从而降低了 O 形圈压碎和受损的可能性，从而降低了随后发生泄漏的可能性。

3. 弹性体表面轻微膨胀
根据材料组合的不同，润滑脂会扩散到弹性体表面中，导致其略微膨胀，这又有助于补偿不平整性。

4. 可接受更粗糙的密封表面
使用润滑脂的密封表面允许比不用润滑脂的密封表面略微粗糙一些。这意味着，不完全光滑或不再光滑的表面（例如正常磨损或存在加工痕迹的区域）仍然可以实现可靠的真空密封。

润滑 O 形圈可能有害的 4 个原因

1. 润滑脂污染易于扩散
操作润滑过的组件时，润滑脂很容易传送到其他可能更敏感的零件。灰尘和污垢也会粘附在上面，从而导致污染和表面缺陷。

2. 减少热膨胀空间
过多的润滑脂会过度填充 O 形圈凹槽，不会留出空间让弹性体热膨胀。构成 O 形圈的弹性体在相同温度范围内的膨胀率是其周围金属的十倍以上。如果没有足够的膨胀空间，它们会变形，可能无法再密封缝隙。

3. 润滑脂进入真空侧的风险
由于其粘度和高蒸汽压力，密封件中的少量润滑脂将不可避免地蒸发并分布在真空侧。随着时间的推移，这些沉积物也会再次捕获灰尘或气体。质谱仪可轻松检测到这些痕迹。对于许多高洁净度应用（如研究环境），它们是不可接受的，可能会对过程或实验产生不利影响。

4. 温度依赖性
每种润滑脂类型（如矿物、硅酮或全氟润滑脂）在有限的温度范围内有效。粘度和润滑性能随温度变化很大。此外，如果温度过高，润滑脂可能会从凹槽中流出，导致其密封性能降低，润滑脂迁移到不应有的其他位置。

结论——使用润滑脂还是不用润滑脂？

在 O 形圈上使用真空润滑脂之前，关键问题是：真空的清洁度如何？当在高气流量和低温的前级真空范围内使用真空时，尤其是使用油润滑真空泵时，少量润滑脂不会造成伤害，甚至可以起到帮助作用。然而，在高洁净度环境中，这是绝对禁忌的，以避免任何污染。

如果您决定使用润滑脂，则适用"少即是多"的规则。涂层应像晶片一样薄且触摸起来几乎是干燥的，以获得润滑脂和 O 形圈的最佳性能。