橡膠密封件是密封技術中應用廣泛的一類橡膠制品。因為橡膠具有寶貴的彈性的高分子材料性質、較寬的溫度范圍，在不同介質中給予較小的應力就會產生較大的變形，這種變形可以提供接觸壓力，補償泄漏間隙，達到密封的目的。工程機械用的橡膠密封件屬于精密、結構較為復雜的機械基礎元件，是各種工程機械的關鍵部件。其密封性能和使用壽 命取決于許多因素,如選型、機器的精度、正確的安裝使用等。泄露是機械設備常產生的故障之一。造成泄露的原因很多，其中有兩個重要方面；一是由于機械加工不良，使機械產品的表面存在各種缺陷和形狀及尺寸偏差，因此,在機械零件聯接處不可避免地會產生間隙；二是橡膠密封件兩側存在壓力差，工作介質就會通過間隙而泄露。
密封圈
除了采取其他措施之外，減小或消除間隙是阻止橡膠密封件泄露的一個重要途徑。密封的作用就是將接合面間的間隙封住，隔離或切斷泄露通道，增加泄露通道中的阻力，或者在通道中加設小型功能元件,對泄露物造成壓力，與引起泄露的壓差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。對于真空系統的密封，除上述密封介質直接通過密封面泄露外，還要考慮下面兩種泄露形式：
1)滲漏，即在壓力差作用下，被密封的介質通過密封件材料的毛細管的泄露；
2)擴散，即在濃度差作用下，被密封的介質通過密封間隙或密封材料的毛細管產生的物質傳遞。
1機械用橡膠密封制品材料的種類及用途
密封可分為相對靜止接合面間的靜密封和相對運動接合面間的動密封兩大類。
靜密封主要有點密封、膠密封和接觸密封3類。根據工作壓力，靜密封又可分為中低壓靜密封和高壓靜密封。中低壓靜密封常用材質較軟、墊片較寬的墊密封，高壓靜密封則用材料較硬、接觸寬度很窄的墊片。動密封可以分為旋轉密封和往復密封兩種基本類型。按密封件與其作相對運動的零部件是否接觸,可以分為接觸式密封和非接觸式密封。一般說來，接觸式密封的密封性好，但受摩擦磨損限制，適用于密封面線速度較低的場合。非接觸式密封的密封性較差，適用于較高速度的場合。
機械用橡膠密封應滿足密封功能的要求。由于被密封的介質不同，以及設備的工作條件不同，要求密封材料具有不同的適應性。對密封材料的要求：材料致密性好，不易泄露介質；有適當的機械強度和 硬度；壓縮性和回彈性好，永久變形小；高溫下不軟化，不分解，低溫下不硬化，不脆裂；抗腐蝕性能好，在酸、堿、油等介質中能長期工作，其體積和硬度變化小,且不黏附在設備表面上；摩擦系數小，耐磨性好；具有與密封面結合的柔軟性；耐老化性好，經久耐用；加工制造方便，價格便宜，取材容易。橡膠是最常用的密封材料。通用的橡膠密封制品在國防、 化工、煤炭、石油、冶金、交通運輸和機械制造工業等 方面的應用越來越廣泛，已成為各種行業中的基礎件和配件。橡膠密封制品常用材料如下。
1.1 丁腈橡膠
丁腈橡膠具有優良的耐燃料油及芳香溶劑等性能，但不耐酮、酯和氯化氫等介質，因此耐油密封制品以采用丁腈橡膠為主。它有較好的耐齒輪油和變壓器油性能，但不耐芳香族油。氯丁橡膠還具有優良的耐氣候老化和臭氧老化性能。氯丁橡膠的交聯斷裂溫度在200℃以上，通常用氯丁橡膠制作門窗密封條。氯丁橡膠對于無機酸也具有良好的耐腐蝕性。此外，由于氯丁橡膠還具有良好的撓曲性和不透氣性，可制成膜片和真空用的密封制品。天然橡膠與多數合成橡膠相比，具有良好的綜合力學性能，耐寒性，較高的回彈性及耐磨性。天然橡膠不耐礦物油，但在植物油和醇類中較穩定。在以正丁醇與精制蓖麻油混合液體組成的制動液的液壓制動系統中作為密封件的膠碗、膠圈均用天然橡膠制造，一般密封膠也常用天然橡膠制造。氟橡膠具有突出的耐熱(200～250℃)、耐油性能，可用于制造氣缸套密封圈、膠碗和旋轉唇形密封圈，能顯著地提高使用時間。
1.2硅橡膠
硅橡膠具有突出的耐高低溫、耐臭氧及耐氣候老化性能，在-70～260℃的工作溫度范圍內能保持其特有的使用彈性等優點，適宜制作熱機構中所需的密封墊，如強光源燈罩密封襯圈、閥墊等。由于硅橡膠不耐油，機械強度低，價格昂貴，因此不宜制作耐油密封制品。
1.3三元乙丙橡膠
三元乙丙橡膠主鏈是不含雙鍵的完全飽和的直鏈型結構，其側鏈上有二烯烴，這樣就可用硫磺硫化。三元乙丙橡膠具有優良的耐老化性、耐臭氧性、耐候性、耐熱性(可在120℃環境中長期使用)、耐化學性，但不耐脂肪族和芳香族類溶劑侵蝕。三元乙丙橡膠在橡膠中密度是最低的，有高填充的特性，但缺乏自黏性和互黏性。此外，三元乙丙橡膠有突出的耐蒸汽性能，可制作耐蒸汽膜片等密封制品。三元乙丙橡膠巳廣泛用于洗衣機、電視機中的配件和門窗密封制品或多種復合體剖面的膠條生產中。
1.4聚氨脂橡膠
聚氦脂橡膠具有優異的耐磨性和良好的不透氣性，使用溫度范圍一般為-20～80℃。此外，還具有中等耐油、耐氧及耐臭氧老化特性，但不耐酸堿、水、蒸汽和酮類等。適于制造各種橡膠密封制品，如油封、0形圈和隔膜等。氯醚橡膠兼有丁腈橡膠、氯丁橡膠、丙烯酸酯橡膠的優點，其耐油、耐熱、耐臭氧、耐燃、耐堿、耐水及耐有機溶劑性能都很好，并有良好的加工工藝性能，其耐寒性較差。在使用溫度不太低的情況下，氯醚橡膠仍是制造油封，各種密封圈、墊片、隔膜和防塵罩等的主要材料。
1.5密封制品的良好材料
丙烯酸酯橡膠具有耐熱油，特別是在高溫下的耐油穩定性能，一般可達175℃，間隙使用或短時間可耐溫200℃。它的缺點是耐寒性差。因此在非寒冷地區適合制作耐髙溫油的油封，但不適合作高溫下受拉伸或壓縮應力的密封制品。
2常見機械用橡膠密封材料的應用
正確選擇密封件直接關系到設計及生產一臺機械的成功與否，設計選型錯誤、不良安裝、錯誤使用都會讓設備發生故障。故障是任何機械使用者的頭號敵人，如果因為密封失效而常導致發生故障使機械不能正常運作，必須停機維修，嚴重者可引致整個生產系統的停頓。液壓或氣動系統內泄漏會減慢系統運作速度，延長生產周期，甚至令機械不能完成指定動作，而且這類型的泄漏難于檢測，像隱藏人體的病毒，侍機攻擊。密封失效使機械未能完成動作，令產品不能達到指定質量產生廢/次品。因密封失效所引致的外泄漏會令貴重的液壓媒體流失造成浪費。因為媒體流失而污染了流水在線的原料或產品產生廢品造成直接經濟損失。外泄漏除了會造成環境污染外，更容易引起如火災等嚴重事故。
密封件的選型必須考慮工況條件，從而選擇合適的密封件的形式以及材料和安裝結構。需要考慮的工況條件一般包括溫度、壓力、介質。其他還需要結合設備本身的特點來考慮選型。
2.1 0形密封圈
0形密封圈簡稱0形圈，開始出現在19世紀中葉，當時用它作蒸汽機汽缸的密封元件。
0形橡膠密封圈有如下的優點：密封部位結構簡單，安裝部位緊湊,質量較輕；有自密封作用，往往只用一個密封件便能完成密封；密封性能較好，用作靜密封時幾乎可以做到沒有泄露；運動摩擦阻力很小，對于壓力交變的場合也能適應；尺寸和溝槽已標準化，成本低，便于使用和外購。0形圈用于靜密封和動密封的雙作用密封圈。有多種材料，如聚氨脂橡膠、丁晴橡膠，氟橡膠，乙丙橡膠，氯丁橡膠，硅橡膠，氯硅橡膠等。0形密封圈由于它制造費用低及使用方便，因而被廣泛應在各種動靜密封場合。在具體選取0形圈材料時，首先要考慮與工作介質的相容性。還需綜合考慮其密封處的壓力、溫度、連續工作時間、運行周期等工作條件，若用在旋轉場合，須考慮由于磨擦熱引起的溫升，不同的密封件材料，其物理性能和化學性能都不一樣。軸向安裝時，要考慮壓力方向。內部壓力時，0形外徑應比溝槽外徑大約1%～2%，外部壓力時，應使0形圈內徑比溝槽內徑小約1%～3%。0形密封圈按其密封形式主要分為徑向密封和軸向密封兩種，使用時一般壓縮余量較大且精度要求較髙以保證有較好的密封性。裝配前密封槽應無污染物及毛刺，密封圈表面無拉傷及溝紋。唇口和飛邊無變形、龜裂和老化現象。裝配過程中應防止密封表面被螺紋、鍵槽等的銳邊劃傷及密封圈發生扭曲、脫落和錯位等現象。
2.2 Y形密封圈
V形密封圈主要用于往復密封，由其工作原理可知，安裝時唇口要對著壓力高的一側，才能發揮作用，所以Y形密封圈只能單向起作用。當偶合件以工作速度作相對運動時，在密封唇與滑移面之間形成一層密封油膜，油膜的存在可改善密封圈的摩擦條件，減小磨損；油膜在氣動密封中起密封作用。在液壓元件的往復運動中，運動件伸出與縮迸時油膜厚度是不同的，這一油膜厚度差積聚會造成泄漏。所以，Y形圈正常工作時，也有極少量泄漏發生，往復速度大時，泄漏量大。這是因為往復速度大時，往復次數變得很頻繁，時油膜的流體動力作用使油膜厚度增加，形成同了油膜的快速積聚作用。當工作油的黏度增大時，油膜厚度因此增加，往復速度所造成的泄漏量也增大。但是由于液壓油的黏度隨著溫度的升高而降低，所以液壓設備在低溫下啟動時，運動開始時的泄漏較大，隨著運動過程中因各種損失引起溫度升髙，泄漏量會逐漸減少。活塞在往復中形成的泄漏情況是不同的，當內壓較低時，抽出行程中的泄漏暈隨內壓增大而增大；壓入行程中隨內壓增大而減小。當內壓足夠大時，泄漏不再隨內壓而變化。當Y形密封圈內壓較低時，摩擦力隨內壓增大而增大。當內壓足夠大時，摩擦力不再有很大變化。如潤滑良好，甚至有下降趨勢。國外關于Y形圈的起動摩擦試驗結果表明起動摩擦與停車時間關系不大，這是與0形圈最大的區別。這對于斷續運動的機械是極為有利的。同時在內壓較低時，起動摩擦隨內壓的增大而增大，當內壓＞5MPa時起動摩擦將與內壓無關。所以對于高壓斷續的機械，不會有起動摩擦過大的問題。密封唇邊磨損后，因介質壓力的作用，唇邊具有一定的自動補償能力。
Y形密封圈的類型主要有軸用和孔用兩種，均為單向密封，廣泛用作介質為空氣和礦物油的高中低壓往復運動的密封，其適應溫度為-40～80℃，工作壓力≥20MPa。作雙向密封時，兩個密封圈必須背對背使用。一般情況下，Y形密封圈不用支承環，若工作壓力為16MPa或運動副有較大的偏心以及間隙較大時。應在密封圈支承面放置擋圈，以防止密封圈被擠入間隙面，引起密封失效。由于Y形密封圈的密封機理是通過壓力的作用，使其唇邊張緊在密封表面，所以選用和安裝時應保證唇邊質量，以防拉傷和損壞，其唇邊應對著壓力腔一側，另外選用時應分清軸用或孔用。
2.3 U形圈
U形圈液壓缸中最常用的油封，它是一種典型的唇口密封件，無論用于活塞桿還是活塞都能獲得良好的密封效果。U形圈在低壓情況下，只靠唇部的過盈變形才產生密封，因接觸面積較小，摩擦力相對較低。隨著壓力升高，唇口彈性變形量增加，拉伸，壓縮及彎曲應力增加，U形圈徑向壓緊力自動變大，與密封面接觸的長度不斷增加，直到U形圈整個軸向長度與密封面接觸，從而保證高壓狀態下具有良好的密封性。聚氨脂橡膠具有良好的機械性能，優異的耐磨性能，是中、髙壓液壓油缸最常選用的密封材料(低壓可選用丁腈膠)。與橡膠相比，聚氨脂有更好的耐磨性能、機械強度，使用壽命更長，故很多原用橡膠油封的場合都改用聚氨脂油封。
2.4骨架油封
油封，即潤滑油的密封。它常用于各種機械的軸承處，特別是滾動軸承部位。其功能在于把油腔和外界隔離，對內封油，對外封塵。
油封與其他密封比較有下列優點：油封質量輕，耗材少。油封的安裝位置小，軸向尺寸小，容易加工。密封性能好，使用壽命較長，對機器的振動和主軸的偏心都有一定的適應性。拆卸容易，檢修方便，價格便宜，一般用于髙、低速旋轉軸，最高旋轉線速度≤15m/s，往復運動最髙速度≤0.1m/s，工作壓力＜0.05MPa。常用材質有丁腈橡膠(NBR)、氟橡膠(FPM)。根據安裝孔和密封軸所要求的同軸度確定是內骨架油封或外骨架油封；根據工作環境溫度來確定骨架油封所采用的材質；外骨架油封，俗稱鐵殼油封。由于其精確的同軸度，被廣泛用于精密機械設備或要求軸高旋轉同軸度的密封系統。對于大型重機械設備所選用的骨架油封一般都要求有較高的鋼性，因此應優先選用SB、TB型油封。當對油封的鋼性有更高的要求時，推薦選用SA、TA型外骨架油封。對于旋轉扭矩較低的轉軸，如小型電機，應選用不帶彈簧的骨架油封：VC、VB、KV、KB型。
2.5防塵圈
油封可作防塵密封使用。但是在粉塵嚴重或是為了保護其他密封件時，常常使用專門的防塵密封。防塵密封的材料，油壓機槭多用橡膠，氣壓機械多用毛氈，飛機和寒帶工作的油缸為了對付活塞桿外部結冰而用金屬，化工部門為防止活塞桿上的黏著物也用金屬。防塵密封對保護關鍵性的液壓設備是十分重要的。滲入塵土，不僅磨損密封件，而且會大大磨損導向套和活塞桿。此外，雜質進人液壓介質中，也會影響操作閥和泵的功能，也可能損壞這些裝置。防塵圈能除掉活塞桿表面上的塵土和雜物，但損壞活塞桿上的油膜，這對密封件的潤滑也有一定作用。所有液壓缸都必須安裝防塵圈。活塞桿回程時，防塵圈將粘在其表面上的臟物刮掉，保護密封圈和導向套免受損傷。雙作用防塵圈兼有輔助密封功能，其內側側唇邊刮掉粘附在活塞桿表面上的油膜，從而提高密封效果。防塵密封圈對保護關鍵性的液壓設備部件是極端重要的。滲入塵土，不僅磨損密封件，而且會大大地磨損導向套和活塞桿，雜質進入液壓介質中，亦會影響操作閥和泵的功能，在最壞的情況下，亦可能損傷這些裝置。防塵圈能除掉活塞桿表面上的任何塵土，但不損壞活塞桿上的油膜，這對密封件的潤滑也有益。防塵圈在設計時，不僅要適應活塞桿，還必須在溝漕中起密封作用。
一個有效的防塵圈，其唇口相對于活塞桿的接觸力必須足夠大。有相當高硬度的彈性材料最易得到這種效果。硬度達94°的聚氨酯是特別適用于防塵圈的材料。其特性還包括高模量(硬度)，極好的耐磨性及低壓縮性。這種材料可以應用在從-40°到100°溫度范圍的絕大多數應用場合。設計用于封閉式安裝溝槽的無增強的單作用防塵圈，很難在溝槽中起到有效的密封作用。這是由于這種防塵圈在溝槽中是松配合安裝的。只有密封唇與活塞桿的接觸提供防塵圈與圓柱形表面的密封力。溫度降低時，整個防塵圈收縮，其外徑與溝槽之間的泄露風險就會出現。要取得滿意的效果，這種情況必然在防塵圈的設計中加以補償。
2.6 V型密封圈
V型密封圈為一種唇形密封圈，是使用最早使用最多的成型填料之一。它主要用于往復運動，作活塞或活塞桿的密封。很少用于轉動中的密封或用作靜密封。V形密封圈有下列特點：密封性能良好；允許一定的偏心載荷和偏心運動；可以多圈重疊使用，并通過調節壓緊力來獲得最大密封效果；耐沖擊壓力和振動壓力；當填料不能從軸向裝人時,可以開切口使用,只要安裝時將切口互相錯開,不影響密封效果。其缺點是摩擦阻力較其他成型填料的大。V形密封圈主要分為非夾布型和帶夾布型兩種，非夾布型低壓(0～2.5MPa)時密封性能好，高壓時密封性能差。而帶夾布型低壓時密封性能差，高壓(＞6.3MPa)時，密封性能較好。裝配時應嚴格控制其壓緊力，防止過大或過小，并注意壓緊力應均勻分布，以防止唇部拉傷。防塵密封圈為帶唇邊的膠圈，主要用于液壓缸防塵密封。應根據工況、環境條件等因素合理選用。裝配時應嚴格控制唇口與活塞桿的壓縮余量(一般為0.4～0.8mm)，防止過大，否則會造成唇口發熱、老化等，防塵圈內側與活塞桿表面的間隙量應控制在0.4～0.6mm。
2.7墊密封
墊密封廣泛應用于機械設備各種殼體的結合面的靜密封中。墊密封有非金屬密封墊，非金屬與金屬組合密封墊和金屬密封墊三大類。其常用材料主要是橡膠、聚四氟乙烯等。
3機械用橡膠密封材料的使用與失效的預防措施
機械用橡膠密封材料對機器精度的要求(以泵用機械密封為例)：安裝機械密封部位的軸(或軸套)的徑向跳動公差為0.04～0.06mm；轉子軸向竄動≤0.3mm；密封腔體與密封端蓋結合的定位端面對軸(或軸套)表面的跳動公差最大為0.04～0.06mm。確認所安裝的密封是否與要求的型號一致；安裝前要仔細地與總裝圖對照，零件數量是否齊全；采用并圈彈簧傳動的機械密封，其彈簧有左、右 旋之分，須按轉軸的旋向來選擇。安裝方法隨機械密封型式、機器的種類不同而有所不同，但其安裝要領幾乎都相同。安裝步驟和注意事項如下：安裝時，應按產品的使用說明書或樣本，保證機械密封的安裝尺寸；裝人前，軸(軸套)、壓蓋應無毛刺，軸承狀況良好；密封件、軸、密封腔、壓蓋都應該清洗干凈。為減少摩擦阻力，軸上安裝機械密封的部位要薄薄地涂上一層油，以進行潤滑。考慮到橡膠0形圈的相溶性，若不宜用油，可涂肥皂水。浮裝式靜環不帶防轉銷的結構，不宜涂油，應干式裝人壓蓋；先將靜環與壓蓋一起裝在軸上，注意不要與軸相碰，然后將動環組件裝入。彈簧座或傳動座的緊定螺釘應逐次均勻擰緊。在未固定壓蓋之前，用手推補償環作軸向壓縮，松開后補償環能自動彈回無卡滯現象，然后 將壓蓋螺拴均勻地鎖緊。當輸送介質溫度偏髙、過低、或含有雜質顆粒、易燃、易爆、有毒時，必須采取相應的阻封、沖洗、冷卻、過濾等措施；運轉前注意轉 矩是否過大，有無擦碰及不正常的聲音；注意旋向，聯軸器是否對中，軸承部位的潤滑油加法是否適當，配管是否正確；運轉前首先將介質、冷卻水閥門打開，檢查密封腔內的氣體是否全排出，防止靜壓引起泄漏，然后開機運行；開車后工作是否正常穩定，有無因軸轉動引起的異常轉矩，以及異常響聲和過熱現象。
選擇密封件時應根據使用環境，注重密封件的耐油性、耐磨性、耐熱性、耐寒性及耐化學藥品等性能，同時應考核其彈性和抗拉強度等機械性能(如普通油封的承壓強度一般為0.3～0.5Mpa，耐壓性的承壓強度可達1.0MPa)。
安裝方法不當是密封件失效的主要原因，因此安裝時為防止密封件的唇邊損壞必須注意以下幾點：在密封件經過的通道入口處設置倒角或導向錐面，并涂以髙熔點的潤滑脂，使其能夠方便順利地安裝。安裝前，油封的金屬骨架應完好，自緊彈簧無脫落及銹蝕。被密封軸的表面無毛刺、劃傷及劃痕等，裝配過程中應用引導套裝配，嚴禁猛打猛敲，以保證油封唇端面與軸中心線垂直。
21世紀密封技術面臨挑戰，任重道遠，密封技術的發展在很大程度上有賴于密封材料的研究應用。橡塑密封材料的研究應用將穩步發展，材料改性技術將取得新的進展，髙新材料取代傳統材料的速度加快，橡膠材料的低摩擦化改性，工程塑料的應用研究，PTFE的改性，聚氨酯材料的高性能化，熱塑性彈性體的發展均將取得進展，尤其是納米科技對傳統密封材料改性將取得新的突破，將大幅度提高密封材料的性能，將對橡膠密封材料的發展產生深遠的影響。
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