Brytfriktion och löpfriktion: två olika tal med två olika villkor I dynamiska tillämpningar måste man skilja på break-out friction, den friktion som måste övervinnas när rörelsen startar (även kallad start-up friction), och running friction, friktionen när glidningen väl är igång. Enligt Parkers O-Ring Handbook ORD 5700 (2003), avsnitt 5.14.1 på handbokssida 5-11, sjunker friktionskrafterna till en lägre nivå så snart rörelsen etablerats. Mekanismen bakom ökningen vid stillestånd beskrivs i avsnitt 5.11 på sida 5-8: gummit i O-ringen flyter under vilotid in i motytans mikrofina ojämnheter, vilket ökar den verkliga kontaktarean.

Två siffror cirkulerar för hur mycket högre brytfriktionen är, och de gäller INTE samma sak. Avsnitt 5.11 på sida 5-8 ger tumregeln att för en 70 durometer gummiblandning mot en yta med 8 mikrotum RMS är den maximala brytfriktion som utvecklas i systemet 3 gånger löpfriktionen, och att kvoten kan minskas med en mjukare gummiblandning. Avsnitt 5.14.1 på sida 5-12 anger i stället att startfriktionen efter långt stillestånd (nedkylning) närmar sig torrfriktion och blir upp till 10 gånger löpfriktionen. Faktor 3 är alltså tumregeln för ett system i normal drift, faktor 10 gäller specifikt efter lång stilleståndstid. Åtgärden mot hög brytfriktion enligt handboken är lägre durometer, bättre smörjning och kortare stilleståndstider; mängden brytfriktion beror utöver de vanliga friktionsfaktorerna även på hur länge metall och tätningselement legat i kontakt i vila (avsnitt 5.11.1, sida 5-8).

Vid start av ett slag passerar tätningen tre friktionsfaser enligt avsnitt 5.14.1 på sida 5-12: först direkt kontakt med tätningsytan med få smorda fält, där friktionskoefficienten ligger runt 0,3; sedan ett bredare område med blandad friktion där koefficienten kan sjunka till 0,06 till 0,08 beroende på andelen smorda ytor (Stribeck-diagrammet, Figur 5-11); och slutligen ren hydrodynamisk friktion, som enligt handboken sällan uppnås helt.

Beräkna friktionskraften: formlerna för kolvspår och kolvstångsspår ORD 5700 ger separata men symmetriska formeluppsättningar för kolvspår (piston groove) och kolvstångsspår (rod groove). Formlerna står på handbokssida 5-9 (rubriken 5.11.2 Running Friction inleder på föregående sida, men själva formlerna står på 5-9):

` Kolvspår: Kolvstångsspår: FC = fc x Lp FC = fc x Lr FH = fh x Ap FH = fh x Ar F = FC + FH F = FC + FH `

Storheterna definieras på sida 5-9: F är total tätningsfriktion i pounds, FC är friktion på grund av tätningens kompression, FH är friktion på grund av hydraultryck på tätningen, fc hämtas ur Figur 5-9, fh ur Figur 5-10, Lp och Lr är glidytans längd i tum för kolv- respektive kolvstångsspår, och Ap och Ar är tätningens projicerade area för respektive fall. Observera en dimensionell inkonsekvens i handboken själv: y-axeln i Figur 5-10 är märkt "Friction Lb. per Inch of Seal Projected Area", alltså lb per tum, men formeln FH = fh x Ap multiplicerar fh med en area som Table 5-4 anger i kvadrattum. För att FH ska bli pund måste fh tolkas som lb per kvadrattum, vilket handbokens eget räkneexempel bekräftar (48 x 0,44 kvadrattum = 20,90 lb). Använd fh som lb per kvadrattum, inte som axelmärkningen lyder.

fc läses ur Figur 5-9 ("Friction Due to O-ring Compression") som funktion av procentuell sammanpressning 0 till 25 procent för 70, 80 och 90 Shore A. Kurvorna gäller enligt figurens "Basis for Curves" löpfriktion på grund av squeeze och hårdhet enbart, mot en krompläterad yta med 15 mikrotums finish, vid rumstemperatur, i MIL-H-5606 hydraulolja och vid hastigheter över 1 fot per minut. Vid 10 procent kompression och 70 Shore A ger kurvan fc omkring 0,7 lb per tum, avläst direkt i en bildrendering av handbokssidan. fh läses ur Figur 5-10 ("Friction Due to Fluid Pressure") som funktion av vätsketryck 0 till 3000 PSI (0 till 207 bar) för fyra kurvor märkta 10, 30, 50 och 70 procent av tätningens projicerade area under tryck; testbetingelserna är desamma (AN6227 O-ringar, 100 000 cykler, rumstemperatur, MIL-H-5606).

Om gland-måtten avviker från Design Table 5-2 (industriell design) ska motsvarande tabell användas i stället, till exempel Design Table 5-1 för aerospace, och area och längd räknas om. Geometrin är, enligt avsnitt 5.12 på sida 5-9, Ap = (π/4)[A²max − (B−1)²min], Ar = (π/4)[(A−1)²max − B²min], Lp = π·Amax och Lr = π·Bmax, där A, B, A−1 och B−1 är gland-måtten (cylinderlopp, kolv-OD, kolvstångshål, kolvstångs-OD) ur designtabellen, inte O-ringens egna mått. Detta framgår inte av formeltexten utan bara av räkneexemplet, vilket är en vanlig felkälla.

Handbokens eget räkneexempel för Parker 2-113 står på handbokssida 5-11, under fortsättningen av Table 5-4: med Amax = 0,751, Bmin = 0,559, A−1max = 0,739, B−1min = 0,571 och Bmax = 0,561 blir Ap = 0,187 kvadrattum, Ar = 0,184 kvadrattum, Lp = 2,36 tum (59,9 mm) och Lr = 1,76 tum (44,7 mm). Det fullständiga totalexemplet står på sida 5-9: en Parker 2-214 som glider mot O-ringens OD vid 103,5 bar (1500 PSI), 10 procent kompression och 70 durometer ger FC = 0,7 x 3,93 = 2,75 lb, FH = 48 x 0,44 = 20,90 lb och F = 23,65 pounds (105 N). Här är 3,93 = Lp och 0,44 = Ap för 2-214 ur Table 5-4, medan 0,7 och 48 är avläsningar ur Figur 5-9 respektive 5-10.

Table 5-4: projicerade areor och glidytelängder, och vilka storlekar den INTE täcker Table 5-4 i ORD 5700, handbokssida 5-10 och 5-11, ger Ap, Lp, Ar och Lr färdigräknade för Parkers standardstorlekar baserat på gland-måtten i Design Table 5-2. Tabellen täcker inte hela storleksserien: den omfattar 2-006 till 2-028, 2-110 till 2-149, 2-210 till 2-222, 2-325 till 2-349 samt 2-425 till 2-460. Storlekar i luckorna 2-029 till 2-109, 2-150 till 2-209, 2-223 till 2-324 och 2-350 till 2-424 saknas i tabellen och måste räknas fram med formlerna för Ap, Ar, Lp och Lr ovan, ur den designtabell som gäller för tillämpningen.

| Parker 2- | Ap kolv (kvadrattum) | Lp kolv (tum / mm) | Ar kolvstång (kvadrattum) | Lr kolvstång (tum / mm) | |---|---|---|---|---| | 006 | 0,03 | 0,79 / 20,1 | 0,03 | 0,39 / 9,9 | | 010 | 0,06 | 1,18 / 30,0 | 0,05 | 0,78 / 19,8 | | 020 | 0,17 | 3,14 / 79,8 | 0,17 | 2,75 / 69,9 | | 113 | 0,19 | 2,36 / 59,9 | 0,18 | 1,76 / 44,7 | | 214 | 0,44 | 3,93 / 99,8 | 0,43 | 3,14 / 79,8 | | 220 | 0,58 | 5,11 / 129,8 | 0,58 | 4,31 / 109,5 | | 325 | 1,00 | 5,90 / 149,9 | 0,99 | 4,71 / 119,6 | | 349 | 2,76 | 15,32 / 389,1 | 2,76 | 14,13 / 358,9 | | 425 | 3,59 | 15,72 / 399,3 | 3,57 | 14,13 / 358,9 | | 430 | 4,06 | 17,68 / 449,1 | 4,04 | 16,09 / 408,7 | | 445 | 6,23 | 26,72 / 678,7 | 6,21 | 25,12 / 638,0 | | 460 | 11,89 | 50,28 / 1277,1 | 11,86 | 48,69 / 1236,7 |

Handbokens egen not till tabellen, på sida 5-9, är att areorna och längderna bygger på måtten i Design Table 5-2 och att man vid avvikande tillämpning ska använda måtten ur tillämplig tabell, till exempel Design Table 5-1 för aerospace, och räkna om area och längd. Talen är Parkers egna konstruktionsrekommendationer och inte hämtade ur ISO 3601-2 eller AS568B; de gäller O-ringar, inte formpackningar eller radialtätningar.

Vad som styr friktionen: Parkers faktorer i prioritetsordning Table 5-3 i ORD 5700, handbokssida 5-8, listar 13 faktorer i fallande betydelseordning och anger för varje faktor vad som ökar respektive minskar friktionen. Ordningen är i sig konstruktionsvägledning: unit load (squeeze) och metallytans finish ligger överst och ger mest effekt per ändring, medan friktionskoefficienten ligger sist och enligt handboken ska ignoreras utom vid extremt höga hastigheter.

| Faktor | Ökar friktion | Minskar friktion | |---|---|---| | Unit load (squeeze) | Öka | Minska | | Ytfinhet, metall (RMS) | Öka RMS | Minska RMS | | Durometer (Shore A) | Öka | Minska | | Rörelsehastighet | Minska | Öka | | O-ringens tvärsnitt | Öka | Minska | | Tryck | Öka | Minska | | Smörjning | Utelämna smörjning | Använd smörjning | | Temperatur | Minska | Öka | | Spårbredd | Minska | Öka | | Diameter, lopp eller stång | Öka | Minska | | Ytfinhet, O-ring | Minska | Öka | | Joule-effekt (se roterande tätningar) | Sträck O-ringen | Komprimera O-ringen | | Friktionskoefficient (mindre faktor) | Lägre durometer | Öka durometer |

Handbokens egna fotnoter till de två sista raderna är viktiga: Joule-effekten hänvisas till avsnittet om roterande tätningar och gäller alltså inte primärt reciprokerande O-ringar, och friktionskoefficienten kallas uttryckligen "a minor factor" som ska ignoreras i konstruktionsarbete annat än vid ultrahöga hastigheter.

Åtgärder som sänker friktionen Formlerna i avsnitt 5.11 och 5.12 gäller standard-O-ringblandningar i system smorda med hydraulolja. I pneumatiska och andra dynamiska tillämpningar anger avsnitt 5.13 på handbokssida 5-11 fyra konkreta vägar att sänka friktionen: fetterna O-Lube och Super-O-Lube via Parkers distributörer, internt smorda O-ringar ("internally lubricated rings") och ytbehandlade "Lube Treated" ringar.

Spritt i kapitel 5 finns ytterligare åtgärder som var för sig är verifierade i handboken. En mjukare gummiblandning, alltså lägre durometer, sänker kvoten mellan brytfriktion och löpfriktion (sida 5-8). En mikroskopisk yta av apelsinskalstyp är enligt handboken den ideala glidytan: den ger släta, rundade toppar med små skrymslen som fungerar som oljereservoarer, och kan åstadkommas genom peening med metallkulor eller glaspärlor, medan elektropolering ger en ännu bättre yta (sida 5-5). Ytor tillverkade genom rullbrukning (roller burnishing) saknar de vassa toppar som svarvning och slipning lämnar och ger en större bärande area, vilket är bättre för dynamisk tätning än skärande bearbetning (sida 5-6, Figur 5-6). I pneumatiska tillämpningar fångar back-up-ringar smörjmedel och förlänger tätningens livslängd (sida 5-4). Byte till en metall eller ytbeläggning med lägre friktion nämns som åtgärd i avsnitt 5.15.2 på sida 5-16.

Nötning: fyra mekanismer och vad beständigheten beror på Avsnitt 5.14.3 i ORD 5700, handbokssida 5-14, delar in nötning i fyra grupper. Scuff wear uppstår vid metall-mot-metall-kontakt i halvtorrt tillstånd. Fatigue wear innebär att partiklar lossnar ur metallstrukturen på grund av pulserande belastning. Corrosion wear är rostangrepp som normalt motverkas med oljetillsatser och som enligt handboken inte påverkar tätningen direkt. Abrasive wear kan påverka både metall och tätning, och en grov metallyta orsakar normalt gummiabrasion. Nötningsbeständigheten beror enligt samma avsnitt på fyra saker: gummiblandningens egenskaper, mediets smörjande egenskaper, glidytans råhet och driftförhållandena.

Friktion och effektiv tätning är omvänt proportionella enligt avsnitt 5.14.4 på sida 5-14: en tjock smörjfilm ger låg friktion men risk för läckage, eftersom filmen torkas av vid returslaget, medan för lite film ger hög friktion och därmed nötning. Det finns alltså ingen konstruktion som samtidigt minimerar båda, och valet är en avvägning som måste göras medvetet.

Ytfinhet: varför både för grov och för slät yta är fel Handbokens explicita svar på varför en för slät yta är lika illa som en för grov står i avsnitt 5.3 på handbokssida 5-4: ytråhetsvärden under 5 mikrotum rekommenderas inte för dynamiska tätningar, eftersom en utgående kolvstång då torkas helt torr och inte smörjs när den dras tillbaka. Ytan måste vara tillräckligt grov för att hålla kvar små mängder olja. En alltför slät yta saknar mikroreservoarer och ger därmed samma typ av torrkörning, förhöjd friktion och nötning som en alltför grov yta ger genom vassa kanter som skär i gummit.

Åtgärden är att sikta på handbokens rekommenderade intervall 10 till 20 mikrotum, med den apelsinskalsliknande mikrostruktur som beskrivs på handbokssida 5-5, framställd genom peening eller elektropolering. Notera att detta är ORD 5700:s egen rekommendation för O-ringar i reciprokerande tillämpningar, inte ett standardkrav ur ISO 3601.

Ytprofilen räcker inte som ett Ra-tal: Table 5-2 Ett Ra-värde ensamt säger inte om en yta duger som dynamisk tätningsyta. Enligt ORD 5700, handbokssida 5-6, kan en öppen profil från skärande bearbetning som svarvning eller slipning ha vassa kanter vid samma Rt-värde som en rundad profil, och Rp utan hänvisning till bärande area (tp) ger också en missvisande bild. Table 5-2 på samma sida visar detta med åtta profiler som alla har Rt = 1 µm. Profil 6 och profil 7 har identiskt Ra på 0,188 µm men helt olika bärandeareafördelning: profil 6 har tp 3,5, 14 och 35 procent vid tröskelnivåerna 0,25, 0,50 och 0,75 gånger Rt, medan profil 7 har 65, 86 och 96,5 procent vid samma nivåer. Profil 7 är den bärande, rundade ytan; profil 6 är den spetsiga.

| Profil | Rt (µm) | Rp (µm) | Ra (µm) | tp vid 0,25·Rt (%) | tp vid 0,50·Rt (%) | tp vid 0,75·Rt (%) | |---|---|---|---|---|---|---| | 1 | 1 | 0,5 | 0,5 | 50 | 50 | 50 | | 2 | 1 | 0,5 | 0,5 | 50 | 50 | 75 | | 3 | 1 | 0,5 | 0,5 | 50 | 50 | 75 | | 4 | 1 | 0,75 | 0,28 | 12,5 | 25 | 37,5 | | 5 | 1 | 0,25 | 0,28 | 62,5 | 75 | 87,5 | | 6 | 1 | 0,785 | 0,188 | 3,5 | 14 | 35 | | 7 | 1 | 0,215 | 0,188 | 65 | 86 | 96,5 | | 8 | 1 | 0,5 | 0,39 | 43 | 50 | 57 |

Åtgärden i praktiken är att specificera bärande area (tp) eller profiltyp tillsammans med råhetstalet vid inköp av dynamiska tätningsytor, inte enbart ett Ra- eller Rt-värde. Tabellen är kontrollerad i två oberoende PDF-extraktionsverktyg utan kolumnförskjutning.

Ytfinhetskrav: statisk, dynamisk och vakuum För statiska tätningar anger ORD 5700 i avsnitt 4.1 på handbokssida 4-2 att designdiagrammen förutsätter en ytråhet som inte överstiger 32 mikrotum RMS på tätningsytorna, med maximalt 16 RMS rekommenderat för plantätande gastätningar. Uttryckt i DIN-terminologi i avsnitt 5.3 på sida 5-6 motsvarar en statisk tätningsyta Rt högst 6,3 µm, vilket är grövre än det dynamiska kravet. För en dynamisk tätningsyta anger samma avsnitt i löptext att tätningstillverkare rekommenderar Rt högst 2,5 µm när bärande area överstiger 50 procent eller när Rp ligger under 50 procent. Samma mening i handboken innehåller dock parentesen "(Ra = 0.25 to 0.5 mm)", och den enheten kan inte stämma: 0,25 till 0,5 mm är 250 till 500 µm, alltså hundra gånger större än Rt-kravet 2,5 µm i samma mening. Formuleringen är kontrollerad ordagrant i två oberoende extraktioner av PDF:en och är alltså ett tryckfel i originalet från 2003, sannolikt med µm avsett. Använd inte talet 0,25 till 0,5 mm som ytfinhetskrav.

Design Chart 5-2 för industriellt reciprokerande O-ringspår, handbokssida 5-34, ger tre separata ytfinhetsmarkeringar i gland-ritningen, verifierade i en 600 dpi bildrendering av sidan. Triangeln märkt 16 pekar på den övre, yttre landytan på båda sidor om spåret, alltså cylinderloppets eller stångens glidyta. Triangeln märkt 32 pekar på spårbotten. X-markeringarna sitter på spårets SIDOVÄGGAR (flanker), och det är dessa noten "Surface Finish X: 32 Without Parbak Ring, 63 With Parbak Ring" gäller. Det är alltså spårets flanker, inte spårbotten, som får gå upp till 63 RMS när Parbak-backup-ring används; att spårbottens värde också är 32 är ett sammanträffande som lätt döljer skillnaden.

För vakuumtätning ger handboken kravet i båda enhetssystemen på samma uppslag, handbokssida 3-21. I löptexten strax ovanför tabellen, avsnitt 3.11.2, står att ytfinish på 16 RMS är vanligt men att 32 RMS också använts framgångsrikt. Table 3-15, "Surface Finish of Vacuum Gland", på samma sida ger de metriska kraven, med noten "Load Area tp > 50%":

| Vakuumnivå | Kontaktarea Ra (µm) | Kontaktarea Rmax (µm) | Spårflank Ra (µm) | Spårflank Rmax (µm) | |---|---|---|---|---| | Vakuum, allmänt | 0,8 | 3,2 | 1,6 | 6,3 | | till 10⁻⁸ Torr | 0,4 | 1,6 | 1,6 | 6,3 | | till 10⁻¹¹ Torr | 0,10 | 0,40 | 1,6 | 6,3 |

Utöver ytfinhet rekommenderar avsnitt 3.11.3 på sida 3-21 för vakuumtätning rätt O-ringblandning, att O-ringen fyller spåret nästan 100 procent eftersom större kontaktarea saktar diffusionen genom elastomeren, eventuellt två tätningar i tandem, samt lämpligt vakuumfett för att minska den totala läckagehastigheten.

Sammanställningen nedan blandar avsiktligt två mätsystem, eftersom handboken själv gör det: RMS i mikrotum i kapitel 4 och 5, Ra och Rmax i µm för vakuum. Handboken ger ingen omräkningsformel mellan RMS och Ra någonstans i texten; Figur 5-5 på sida 5-5 ger bara en relation mellan Ra och Rz enligt DIN 4768 del 1.

| Tillämpning | Krav | Enhet | Handbokssida | |---|---|---|---| | Statisk, allmän | högst 32 | RMS (mikrotum) | 4-2 | | Statisk, plantätande gas | högst 16 | RMS (mikrotum) | 4-2 | | Statisk, DIN-uttryck | Rt högst 6,3 | µm | 5-6 | | Dynamisk, glidyta (lopp eller stång) | 16 | RMS (mikrotum) | 5-34, Design Chart 5-2 | | Dynamisk, spårbotten | 32 | RMS (mikrotum) | 5-34, Design Chart 5-2 | | Dynamisk, spårflanker utan Parbak-ring | 32 | RMS (mikrotum) | 5-34, Design Chart 5-2 | | Dynamisk, spårflanker med Parbak-ring | 63 | RMS (mikrotum) | 5-34, Design Chart 5-2 | | Dynamisk, DIN-uttryck i löptext | Rt högst 2,5 | µm | 5-6 | | Dynamisk, idealisk (apelsinskal) | 10 till 20 | mikrotum | 5-5 | | Dynamisk, undre gräns, under detta ej rekommenderat | 5 | mikrotum | 5-4 | | Vakuum, löptext | 16 vanligt, 32 har fungerat | RMS (mikrotum) | 3-21 | | Vakuum, kontaktarea, allmänt | Ra 0,8 / Rmax 3,2 | µm | 3-21, Table 3-15 | | Vakuum, kontaktarea, till 10⁻⁸ Torr | Ra 0,4 / Rmax 1,6 | µm | 3-21, Table 3-15 | | Vakuum, kontaktarea, till 10⁻¹¹ Torr | Ra 0,10 / Rmax 0,40 | µm | 3-21, Table 3-15 | | Vakuum, spårflank, samtliga nivåer | Ra 1,6 / Rmax 6,3 | µm | 3-21, Table 3-15 |

Spiralbrott: mekanism och de 18 bidragande faktorerna Spiralbrott (spiral failure) är en haverityp som ibland uppstår på reciprokerande O-ringar. Namnet kommer av att tätningen ser ut som om den skurits ungefär halvvägs genom tvärsnittet i ett spiral- eller korkskruvsmönster. Enligt ORD 5700, avsnitt 5.15 på handbokssida 5-15, tätar O-ringen ofta tillfredsställande ända fram till att ett fullständigt brott eller en separation uppstår på ett ställe, vilket gör felmoden svår att fånga i förtid.

En normalt fungerande O-ring glider under nästan hela slaget och tenderar varken att rulla eller vridas, av fyra skäl som handboken räknar upp på sida 5-15: hydraultrycket genom O-ringen skapar en större hållkraft mot spåret (friktion på en större area) än den kraft glidytan mittemot utövar; glidytans jämnare finish ger lägre friktion än spårytans; löpfriktionen är lägre än brytfriktionen; och O-ringens eget vridmotstånd motverkar vridning. Villkoret för spiralbrott är att olika segment av ringen samtidigt glider och rullar. Lite vridning är ofarligt, men vid överdriven vridning uppstår torsions- eller spiralbrott: den vridna tätningen trycks in i det skarpa hörnet vid clearance-gapet, snabb spänningsåldring eller spänning över gummits elastiska gräns ger en spricka intill gapet, och fortsatt rörelse driver sprickan ungefär halvvägs genom tvärsnittet. Vid demontering återgår ringen till sin form och sprickan syns som en tät spiral runt tvärsnittet. Felmoden är inte begränsad till torusformen: X-Ring, Square-Ring och Delta-Ring kan vridas sönder under samma förutsättningar (Figur 5-17).

De 18 bidragande design- och driftfaktorerna, i handbokens egen fallande betydelseordning på sida 5-15, är: slaghastighet, bristande smörjning, tryckdifferens och riktning, squeeze, spårform eller delade spår, drifttemperatur, slaglängd, spårets ytfinhet, typ av metallyta, sidobelastningar, O-ringens ID/W-förhållande, kontamination eller klibbiga beläggningar på metallytan, typ av metallens glidyta, tryckpulsering ("breathing"), koncentricitet hos matchande metalldelar, O-ringens sträckning, avsaknad av back-up-ringar och dålig montering.

Slaghastighet ligger överst av en anledning: enligt avsnitt 5.15.1 på sida 5-15 och 5-16 är reciprokerande hastigheter under 1 fot per minut (0,3 m/min) en av de primära orsakerna, eftersom löpfriktionen då blir mycket hög och jämförbar med brytfriktionen. Extrem vridning kan uppstå på lågtrycks- eller tryckbalanserade komponenter, till exempel hydrauliska ackumulatorer, på så få som cirka 200 cykler om temperaturen är hög. Handboken skriver på detta ställe "39 °C (100 °F)", men 100 °F är 37,8 °C, och på sida 5-6 skriver samma handbok "38 °C (100 °F)" för samma temperatur; 38 °C är den korrekta omräkningen. Åtgärden är rak: O-ringtätningar rekommenderas inte för hastigheter under 1 fot per minut när tryckdifferensen understiger 27,6 bar (400 PSI). Bristande smörjning (avsnitt 5.15.2, sida 5-16) är den näst främsta orsaken, särskilt vid slag längre än 152,4 mm (6 tum); åtgärderna är smorda skrapringar, icke-avdunstande fett, en vätska som varken avdunstar eller blir kladdig vid drifttemperatur, smörjning av metallytan före montering, och byte till en metall eller ytbeläggning med lägre friktion. Tryckdifferens och riktning (avsnitt 5.15.3, sida 5-16) gör spiralbrott mer sannolikt när tryckriktningen och tätningens friktion pekar åt samma håll, som i en pump snarare än i en cylinder; normalt vrids inte en O-ring om tryckdifferensen över tätningen överstiger 27,6 bar (400 PSI) i drift. Ytfinhet (avsnitt 5.15.8, sida 5-16) bidrar genom att sidobelastningar, böjning, spån och ofullkomlig bearbetning ger repor och märken som fördelar råheten ojämnt runt periferin; även en mycket liten skillnad skapar ett ojämnt friktionstillstånd som kan ge spiralbrott eller ojämn, kraftig nötning. Back-up-ringar (avsnitt 5.15.9, sida 5-17) kan förse tätningen med extra smörjning på returslaget och därigenom motverka spiralbrott.

Squeeze-gränsen för spiralbrott, och handbokens eget faktor-10-fel i den Avsnitt 5.15.4 i ORD 5700, handbokssida 5-16, anger att flygindustrin generellt funnit att mer än "0.043 mm (0.017 in.)" squeeze på sidan av ett tvärsnitt på 5,3 mm (0,210 tum) gör vissa långslagstillämpningar benägna för spiralbrott. Handbokens två tal i den meningen går inte ihop: 0,017 tum är 0,4318 mm, inte 0,043 mm, alltså skiljer det en faktor 10 och det metriska talet har med all sannolikhet tappat en decimal (0,43 har blivit 0,043). Tvärsnittsangivelsen i samma mening stämmer däremot (0,210 tum är 5,33 mm), så det är just squeeze-talet som är fel. Formuleringen är kontrollerad ordagrant i två oberoende extraktioner av PDF:ens textlager och är alltså ett fel i handboken, inte i återgivningen.

Praktisk konsekvens: räkna med tumtalet 0,017 tum, vilket motsvarar cirka 0,43 mm sidosqueeze på ett 5,3 mm tvärsnitt, och använd INTE 0,043 mm. En konstruktör som arbetar metriskt och läser 0,043 mm kommer att tro att en helt normal squeeze på 0,3 mm ligger sju gånger över gränsen och döma ut en fungerande konstruktion, medan den som räknar om åt andra hållet riskerar det farliga felet.

Identifiering och åtgärder vid spiralbrott Vid demontering syns spiralbrottet som en serie djupa spiralformade skärningar på tätningens yta, enligt ORD 5700 avsnitt 10.1.1.3 på handbokssida 10-4 vanligtvis i ungefär 45 graders vinkel; handboken skriver rakt ut att "you will see the typical cuts that gave this type of O-ring failure its name", och Figur 10-4 illustrerar en vriden O-ring med spiralmärkning eller spiralskärningar i ytan. Notera att handbokens korsreferens på samma sida ("For more complete discussion on spiral failure, see Section IV, Static O-Ring Sealing") är felaktig: den utförliga behandlingen ligger i Section V, Dynamic O-Ring Sealing, avsnitt 5.15.

Table 10-3, "Spiral Failure Failure Analysis", på handbokssida 10-4 sammanfattar orsakerna som excentriska komponenter, stort clearance i kombination med sidobelastningar, ojämna ytfinishar, otillräcklig eller felaktig smörjning, för mjuk O-ring, slaghastighet (oftast för långsam) och felaktig montering där O-ringen klämts eller rullats. Åtgärderna i samma tabell är att förbättra ytfinishen på den dynamiska kontaktytan (cylinderlopp, kolvstång), kontrollera ojämn rundhet särskilt i cylinderloppet, säkerställa ordentlig smörjning och då överväga internt smorda O-ringar, byta till en hårdare O-ring, samt överväga en alternativ tätningsform. Handboken pekar här på sin egen Parker T-Seal, som enligt texten är konstruerad för att förhindra spiralbrott genom inbyggda anti-extrusion-backup-ringar och kan bytas rakt av mot O-ringar i de flesta AS568A-spår. Det senare är tillverkarens eget produktpåstående och inte en oberoende bedömning.

Läckage vid dynamisk O-ringtätning: handbokens åtgärdslista Vid liten läckage från en dynamisk O-ringtätning ger ORD 5700 i avsnitt 5.16.1 på handbokssida 5-17 fem konkreta kontroller och åtgärder: undersök om O-ringen skurits vid montering, öka squeeze, minska spårlängden eftersom ett brett spår kan ge pumpeffekt, förbättra ytfinheten på metallens glidyta, och kontrollera om spåret bearbetats excentriskt. Listan hänger ihop med avvägningen i avsnitt 5.14.4: åtgärder som minskar läckage genom att tunna ut smörjfilmen höjer samtidigt friktionen och därmed nötningen, så en ökning av squeeze mot läckage bör vägas mot spiralbrottsrisken och mot friktionsökningen enligt Table 5-3.

Kompressionskraft: vad ORD 5700 faktiskt ger och inte ger Kraften som krävs för att komprimera varje löptum av en O-ringtätning beror enligt avsnitt 3.8 i ORD 5700, handbokssida 3-9, huvudsakligen på O-ringens Shore-hårdhet, dess tvärsnitt och önskad kompression. Handboken ger ingen sluten formel för detta. De kvantitativa värdena finns i stället som stapeldiagram i Figurerna 2-4 till 2-8 i Section II, och Table 3-3 på sida 3-9 används sedan för att avgöra vilken del av stapeln som är mest sannolik, förutsatt att blandningens hårdhet är noggrant känd.

| Durometer relativt nominellt | Diameter | Var i intervallet kompressionsbelastningen ligger | |---|---|---| | Under nominellt | Under 25,4 mm (1 tum) | Mellersta tredjedelen | | Under nominellt | Över 25,4 mm (1 tum) | Nedre hälften | | Över nominellt | Under 25,4 mm (1 tum) | Övre tredjedelen | | Över nominellt | Över 25,4 mm (1 tum) | Övre hälften |

Table 3-3 är alltså relevant för gland- och kompressionsdesign i stort, men det är inte den väg handboken anvisar för friktionsberäkningen i kapitel 5. Där går kopplingen mellan kompression och kraft genom diagrammen Figur 5-9 (fc) och Figur 5-10 (fh), inte genom Table 3-3.

Interna motsägelser i ORD 5700 som konstruktören måste känna till ORD 5700 (2003) motsäger sig själv på fyra ställen som berör friktion, ytfinhet och spiralbrott, och alla fyra kan leda till felkonstruktion om bara den ena halvan läses. Den allvarligaste är squeeze-gränsen i avsnitt 5.15.4 på sida 5-16, där "0.043 mm (0.017 in.)" innehåller ett faktor-10-fel i det metriska talet: 0,017 tum är 0,4318 mm. Den andra är ytfinhetsmeningen i avsnitt 5.3 på sida 5-6, där "Rt ≤ 2.5 µm ... (Ra = 0.25 to 0.5 mm)" anger ett Ra som är hundra gånger större än Rt i samma mening, sannolikt med µm avsett. Den tredje är dimensionsangivelsen för fh: y-axeln i Figur 5-10 säger lb per tum, medan formeln FH = fh x Ap kräver lb per kvadrattum för att ge kraft i pund. Den fjärde är omräkningen av 100 °F, som skrivs 38 °C på sida 5-6 och 39 °C på sida 5-16, där 37,8 °C och därmed 38 °C är rätt.

Utöver dessa finns två skillnader som ofta misstas för motsägelser men inte är det. Faktor 3 för brytfriktion mot löpfriktion (avsnitt 5.11, sida 5-8) och faktor upp till 10 (avsnitt 5.14.1, sida 5-12) gäller olika villkor, normal drift respektive lång stilleståndstid. Och handboken byter mätsystem mellan avsnitten, RMS i mikrotum i kapitel 4 och 5 mot Ra och Rmax i µm för vakuum i Table 3-15, utan att någonstans ge en omräkningsformel mellan RMS och Ra. En känd konflikt i handboken om reduktion av clearance för silikon, 50 procent enligt en not och 60 procent enligt en annan, ligger utanför detta ämnesområde; det som kan bekräftas här är att avsnitt 4.2 på sida 4-2 skriver att de clearance som anges i designdiagram och tabeller ska reduceras 50 procent, och att den meningen uttryckligen bara nämner silikon-O-ringar, inte fluorsilikon.

Alla mått och rekommendationer på denna sida är Parkers egna, hämtade ur ORD 5700 (2003), och gäller O-ringar. De sammanfaller ofta med men är inte identiska med ISO 3601-2 eller AS568B, och där ISO 3601 reviderats efter 2003 gäller standardens text. Den nyare standardtexten har inte kunnat kontrolleras här. Generalisera inte talen till packningar, formpackningar eller radialtätningar.