Scanalatura per O-ring - Progettazione - Design della scanalatura

La gola rettangolare: lo standard

Per quasi tutte le tenute con O-ring, la gola rettangolare è la forma consigliata e più utilizzata. La sezione della gola è rettangolare: fianchi verticali, fondo piatto e due angoli superiori con un piccolo raggio di raccordo. Questa geometria è semplice da fresare o tornire, facile da misurare e tollerante a piccole deviazioni dimensionali. Tutte le tabelle dimensionali delle norme Anyseals e della ISO 3601-2 si basano sulla gola rettangolare.

La gola rettangolare funziona per applicazioni statiche e dinamiche, per compressione radiale e assiale e per praticamente tutti i materiali e i livelli di pressione. Scegli un altro tipo di gola solo se la costruzione o il profilo applicativo lo richiedono esplicitamente.

Regola pratica: usa sempre una gola rettangolare, salvo che la costruzione renda necessario un altro tipo.

Fianchi della gola: massimo 5 gradi di inclinazione

I fianchi di una gola rettangolare devono in linea di principio essere perpendicolari al fondo della gola. In pratica, per ragioni produttive, talvolta è necessario realizzare i fianchi con una leggera inclinazione. La norma consente un angolo massimo di 5 gradi. Se questo angolo viene superato, la larghezza effettiva della gola cambia in funzione della profondità, per cui l’O-ring non è più supportato in modo uniforme. Il risultato è una pressione di contatto irregolare e un rischio maggiore di perdita in caso di variazioni di pressione.

Durante fresatura o tornitura, l’usura dell’utensile può generare involontariamente un’inclinazione. Controlla periodicamente i fianchi, soprattutto con volumi produttivi più elevati. Una lieve conicità della parete della gola non è sempre visibile a ispezione visiva, ma è misurabile con uno strumento di misura del profilo.

Raggi di raccordo: r1 e r2

Ogni gola rettangolare ha due serie di raggi: il raggio di fondo r1 e il raggio d’angolo r2 nella parte superiore della gola. Entrambi influenzano direttamente la durata dell’O-ring. Un raggio troppo vivo concentra la tensione nell’elastomero su una piccola superficie di contatto. A pressioni più elevate o con carichi pulsanti, ciò porta alla formazione di cricche che iniziano nell’angolo e poi si propagano.

Il raggio di fondo r1 aumenta con il diametro del cordone: gli O-ring più piccoli tollerano meno materiale nell’angolo e richiedono quindi un r1 più piccolo. Il raggio d’angolo r2 rimane quasi costante a 0,2 mm per tutte le misure standard oltre d2 = 1,78 mm. La tabella seguente mostra i valori normativi per ciascuna classe di diametro del cordone.

Attenzione: anche un r1 troppo grande crea problemi. Se r1 è troppo ampio, l’O-ring non appoggia più completamente sul fondo della gola, ma sulla transizione tra fondo e fianco. Questo modifica la profondità effettiva della gola e quindi la compressione.

Panoramica dei tipi di gola

Oltre alla gola rettangolare standard, esistono altre tre forme di gola normalizzate, ciascuna con un profilo applicativo specifico. La tabella seguente mostra l’essenza di ciascun tipo.

Finitura priva di bave: non un dettaglio, ma un requisito

Dopo la fresatura o la tornitura di una gola, rimangono bave sulle transizioni vive: la transizione dal fondo della gola al fianco e quella dal fianco alla superficie di tenuta. Le bave sono spigoli metallici duri e taglienti che possono danneggiare l’O-ring durante il montaggio o al primo impulso di pressione. Il danno non è sempre visibile a occhio nudo, ma provoca comunque una perdita non appena l’anello è sotto pressione.

La norma prescrive che tutti gli spigoli e i bordi siano privi di bave e arrotondati. Questo vale per entrambi i lati dell’apertura della gola, per il fondo della gola e per tutte le transizioni. Usa una finitura priva di bave come fase standard del processo di lavorazione, non come operazione aggiuntiva a posteriori.

Progettazione della gola per applicazioni dinamiche

Per le applicazioni dinamiche valgono considerazioni progettuali aggiuntive. La gola deve essere più stretta rispetto alle applicazioni statiche per prevenire il twisting: un O-ring che può rotolare nella gola a ogni corsa, con il tempo si torce e si lacera. Anche la larghezza della gola b1 deve rimanere entro le tolleranze in caso di usura della parete della gola. Durante la manutenzione periodica, controlla sempre di nuovo la larghezza della gola. Una gola che si è allargata a causa di cavitazione, corrosione o usura meccanica crea spazio per twisting ed estrusione, anche se l’O-ring stesso è ancora integro.

Tre errori di progettazione che vediamo regolarmente

1. Raggi troppo piccoli o omessi. Nelle semplici operazioni di fresatura, i raggi di raccordo r1 e r2 talvolta non vengono programmati separatamente. La gola presenta quindi angoli vivi che, a pressioni più elevate, provocano l’innesco di cricche nell’elastomero.

2. Fianchi della gola leggermente inclinati per usura dell’utensile. Una fresa usurata realizza una gola leggermente conica. Questo raramente è visibile durante l’ispezione, ma provoca una pressione di contatto irregolare e un maggiore rischio di perdita. Controlla periodicamente il profilo dell’utensile.

3. Bave non rimosse. Le bave sul bordo della gola danneggiano l’O-ring durante il montaggio. Il danno è microscopico e non immediatamente visibile, ma porta comunque a perdite non appena la tenuta è sotto pressione.