Scanalatura per O-ring - Progettazione - Smusso

Perché gli smussi sono necessari

Un O-ring ha una sezione circolare in elastomero che è sempre leggermente più grande dello spazio per cui è stato previsto. Questa sovramisura è voluta: genera la compressione che crea la tenuta. Ma quando deve scorrere oltre uno spigolo durante il montaggio, questa stessa sovramisura crea un problema. L’elastomero tocca il bordo vivo dell’imbocco con un angolo quasi perpendicolare alla direzione di movimento. La forza di attrito che si genera incide l’elastomero, anche se il montatore non avverte alcuna resistenza.

Il danno che ne deriva non è quasi mai visibile dopo il montaggio. L’anello sembra integro. La lacerazione si trova all’interno del profilo, nel materiale elastomerico stesso. Questa lacerazione si propaga solo quando la tenuta viene messa sotto pressione di esercizio: il fluido penetra nella lacerazione e la amplia ulteriormente. A seconda della pressione di esercizio e del materiale, la perdita si manifesta dopo minuti, ore o soltanto dopo alcune settimane.

Lo smusso richiede solo pochi secondi in più in lavorazione. Ometterlo costa ore nel trovare e risolvere la perdita.

La norma: da 15 a 20 gradi

L’angolo raccomandato per gli smussi durante il montaggio di un O-ring è di 15 a 20 gradi rispetto alla linea centrale del componente. Si tratta di una pendenza relativamente dolce, ma scelta intenzionalmente. Un angolo inferiore a 15 gradi offre una guida insufficiente: l’anello vi scivola sopra appena meglio che su uno spigolo vivo. Un angolo superiore a 20 gradi offre una profondità assiale troppo ridotta per lo smusso in caso di spazio di installazione limitato e può anche compromettere la parete dell’apertura della gola.

La lunghezza dello smusso, indicata come z nelle tabelle dimensionali, aumenta con il diametro della sezione. Un anello più grande ha più elastomero da guidare oltre il bordo e richiede quindi una pendenza più lunga. I valori z sono riportati nella tabella dimensionale per il relativo tipo di alloggiamento.

Lunghezza dello smusso per diametro di sezione

La tabella seguente mostra i valori normativi z per la tenuta radiale statica, raggruppati per classe di diametro della sezione. Gli stessi valori z valgono per le applicazioni dinamiche. In tutti i casi, l’angolo è di 15 a 20 gradi.

Dove deve essere applicato uno smusso?

Lo smusso deve essere applicato su ogni componente sul quale l’O-ring scorre durante il montaggio. In pratica, si tratta sempre del lato di introduzione del foro o dell’esterno dello stelo, a seconda della configurazione. Nelle tenute assiali, uno smusso generalmente non è richiesto, perché l’anello non viene fatto scorrere oltre uno spigolo, ma posato in una gola piana.

Compressione radiale, gola nel componente interno: lo smusso si trova all’estremità del foro, sul lato in cui l’anello viene inserito per primo.

Compressione radiale, gola nel componente esterno: lo smusso si trova all’estremità del componente esterno oppure sul lato di introduzione dello stelo, a seconda della sequenza di assemblaggio.

Applicazioni dinamiche: lo smusso deve essere presente anche sul lato di uscita della tenuta, in modo che l’anello possa essere rimosso senza danni durante la revisione.

Compressione assiale: nessuno smusso richiesto. L’anello viene posato in una gola piana senza oltrepassare uno spigolo vivo.

Esecuzione: più del solo angolo

L’angolo e la lunghezza sono i due parametri misurabili di uno smusso, ma è la qualità dell’esecuzione a determinare se lo smusso protegge davvero. Oltre ad angolo e lunghezza, la norma stabilisce tre requisiti pratici.

Senza bave: la transizione dallo smusso alla parete diritta e la transizione verso la superficie piana devono essere prive di bave. Una bava in quel punto ha lo stesso effetto dell’assenza dello smusso: l’anello si impiglia nella bava e si danneggia.

Superficie liscia: la pendenza stessa non deve soddisfare un requisito di rugosità particolarmente severo, ma deve essere priva di intagli, spigoli vivi e segni di lavorazione. Uno smusso ben tornito o fresato soddisfa normalmente direttamente questo requisito.

Corretta transizione alla gola: lo smusso deve raccordarsi al bordo della gola senza un brusco cambiamento di angolo. Un raccordo fluido guida l’anello senza carichi puntuali.

Smussi per O-ring con filettatura o anello a collare

Nelle applicazioni in cui un O-ring deve essere fatto scorrere sopra una filettatura o sopra un anello a collare, lo smusso non è sufficiente. Una filettatura ha comunque fianchi vivi che danneggiano l’elastomero. In questi casi si usa una bussola di montaggio o un mandrino di montaggio: un ausilio liscio e leggermente conico che si adatta alla filettatura e viene rimosso una volta che l’anello è in posizione. Questa è pratica di montaggio standard nelle tenute per stelo con filettatura all’estremità dello stelo.

Tre errori di montaggio dovuti a uno smusso mancante o scadente

1. Nessuno smusso applicato. L’errore più comune. Dopo il montaggio, l’anello sembra integro, ma presenta microfessure interne che causano perdite solo quando viene applicata la pressione.

2. Angolo troppo grande (oltre 20 gradi). Lo smusso è troppo ripido e offre una guida insufficiente. L’anello supera la transizione con un cambiamento di angolo troppo elevato, provocando comunque danni da taglio.

3. Bava sulla transizione. Lo smusso è stato realizzato, ma la transizione verso il bordo della gola non è stata rifinita senza bave. Si verifica lo stesso danno che si avrebbe in assenza dello smusso.