バックアップOリングの検査および試験基準

私はシール製造、現場での故障解析、品質保証の実務経験を持つシーリング技術者です。この記事では、バックアップOリングアセンブリの検査および試験基準をまとめ、エンジニア、品質保証チーム、調達担当者が押し出し関連の故障を削減し、堅牢な受入基準を設定し、生産および受入検査に適切な試験戦略を選択できるように支援します。

適切なシール検査が重要な理由

押し出しや漏れの危険性

バックアップリング（バックアップリングまたはアンチエクストルージョンリングとも呼ばれます）は、エラストマーOリングに隣接して設置され、軟質エラストマーが動的または高圧の隙間に押し出されるのを防ぎます。不適切な検査や記録されていない検査は、押し出し不良のリスクを高めます。押し出し不良は、通常、隙間への材料の流入、シール接触の部分的な喪失、そして圧力下での漏れや重大な故障として現れます。

標準に基づいた品質により、保証と安全にかかるコストを削減

寸法検査、硬度、物理的特性、性能試験に関する公認規格に従うことで、主観的な合否判定や訴訟リスクを軽減できます。ISO 3601Oリングの用語とASTM D2000エラストマーの分類に関する標準規格は、調達および品質保証における参照フレームワークとして広く利用されている。Oリングのサイズについては、SAE AS568規格が一般的に引用されている（AS568）。

バックアップOリングアセンブリのコア検査チェックポイント

目視検査および寸法検査

私は常に、制御された照明下での目視検査から始め、その後寸法チェックを行います。目視基準には、バリの有無、接合面の加工痕、層間剥離、バックアップリングの空隙、表面汚染などが挙げられます。寸法チェックには、リングの内径/外径/厚さ、エラストマーOリングの断面積、バックアップリングの半径寸法と軸方向寸法が含まれます。Oリングについては、基準公差が以下の通りです。業界の参考資料そして、次のような基準AS568。

硬度と材料の検証

硬度（材質に応じてショアAまたはD）は、デュロメーターで測定されます。ASTM D2240PTFE（または充填剤入りPTFE）製のバックアップリングは剛性が高く、ショアAではなく異なる測定方法が適用されます。エラストマー製Oリングは、指定された配合（例：NBR、FKM、EPDM、FFKM）に適合している必要があります。材料検証には、ポリマーの種類を確認するためのFTIR分光法またはTGA、熱転移を確認するためのDSCなどがあります。

表面および微細構造の検査

ポリマー製バックアップリング（PTFE系）の場合、顕微鏡検査によるボイドや層間剥離の検査と、エラストマーを切断する可能性のある鋭利な突起がないことを確認するための表面仕上げ検査を実施します。SEMまたは10～50倍の光学顕微鏡検査では、目視検査では検出できない加工痕や充填材の凝集体を発見できることがよくあります。

試験方法と受入基準

機械試験：引張、伸び、圧縮永久歪み

引張強度と破断伸びは、ASTM D412圧縮永久歪（ASTM D395）はOリングにとって重要な特性です。圧縮永久歪が大きいと、時間の経過とともにシール力が低下するためです。私は材料データシートとアプリケーション固有の安全マージンに基づいて合格基準を設定しました。油圧用静的シールの場合、汎用NBRの場合、100℃で22時間後の圧縮永久歪が20%未満であることが一般的な目標値です。一方、FKM/FFKMの場合は期待値が異なります。

環境老化と化学的適合性

加速老化試験（熱、高温油、オゾン）関連するISO/ASTM規格）は、使用条件を再現します。耐薬品性に​​ついては、業界の耐薬品性チャートを参照し、実際の流体で膨潤試験（ASTM D471）を実施します。高価値システムや安全性が極めて重要なシステムの場合は、熱サイクル試験や低温柔軟性試験も実施します。

シール性能：漏れおよび押し出し試験

機能試験には、静水圧試験、微小リークのヘリウムリーク検出、そしてクリアランスギャップが制御された試験治具に部品を組み込む押し出し試験が含まれます。押し出し耐性については、試験装置を用いてシステムに圧力を加え、設定された保持時間後に押し出し深さを測定することで検証済みのバックアップリング材料と形状を使用します。ヘリウムリーク試験と浸透探傷試験は、必要な感度に応じて使用されます。航空宇宙グレードのシールでは、ヘリウムリーク速度が1x10^-6 mbar·L/s未満が一般的な合格基準です。

基準とテストマトリックス（比較）

以下の表は、一般的なテスト、代表的な規格、およびそれらが検証する内容をまとめたものです。参照されている規格はすべて、公開されている記述子または標準化団体のページです。

出典: ISO 3601 (ISO）、ASTM規格のページ（ASTM D2000、D412、D2240）、SAE AS568（SAE）。

実践的な品質保証プログラム：サンプリング、文書化、故障解析

サンプリングと統計的管理

大量購入の場合は、受入検査サンプル計画（例：ANSI/ASQ Z1.4単一サンプリング）を推奨します。重要な注文（安全システム／圧力システム）については、寸法と硬度の全数検査を実施する必要があります。ロット番号を追跡し、硬化日と原材料バッチのトレーサビリティを維持してください。

不適合処理と根本原因分析

はみ出しや漏れが発生した場合は、体系的な故障解析を実施します。実際のはみ出し隙間を測定し、嵌合面粗さ（Ra）、Oリングとバックアップリングの硬度の不一致を検査し、取り付け方向を確認します。化合物の同定には、断面顕微鏡検査とFTIRまたはEDSを使用します。是正措置（例：溝公差の修正、バックアップリング材質の変更、面取りの追加）を記録し、再試験で検証します。

測定機器と校正

デュロメータ、光学式コンパレータ、ノギス、顕微鏡は、ISO/IEC 17025または現地の校正スケジュールに従って校正する必要があります。溝の形状を測定する際は校正済みの治具を使用し、寸法検証のためにゲージブロックまたはマスターリングを使用してください。

テストに影響を与える材料と設計上の考慮事項

バックアップリングの材質とその意味

バックアップリングは、剛性と耐摩耗性を高めるため、一般的にPTFEまたは充填PTFE（ブロンズ/PTFE、グラファイト/PTFE、MoS₂/PTFE）が使用されています。PTFEバックアップリングは高温および化学腐食に耐性がありますが、低温では脆くなるため、低温衝撃試験が適切です。材料を選択する際には、エラストマーとの充填剤の適合性を考慮してください（例えば、研磨剤入りの充填剤は、取り付け時に柔らかいエラストマーを損傷する可能性があります）。

押し出しリスクを軽減する設計機能

はみ出し量を低減するには、(1) Oリングの断面と圧縮力の最適化、(2) 溝クリアランスの制御、(3) 適切な形状のバックアップリングの使用（シングルリップ、ダブルリップ、または組立用の分割設計）、(4) 表面仕上げの制御（多くの場合、Ra <0.8 μmが推奨されます）を行います。設計変更は、圧力保持およびはみ出し量チェックを含む短期試作試験によって検証します。

組み立てと設置のチェック

現場での不具合の多くは、ねじれ、傷、分割バックアップリングの向きの誤りなど、不適切な取り付けに起因しています。取り付け検査（目視、機能チェック）とトルク／組立力のモニタリング（該当する場合）を実施してください。現場での交換作業では、Oリング材質に適した取り付け工具と潤滑剤を文書化してください。

ポリパック：機能と堅牢な検査/テストのサポート方法

Polypacは、シール製造、シール材開発、そして特殊な作動条件に対応するカスタマイズされたシールソリューションを専門とする、科学技術に裏付けされた油圧シールメーカーおよびオイルシールサプライヤーです。PolypacのカスタムゴムリングおよびOリング工場は、10,000平方メートルを超える敷地面積を誇り、工場敷地面積は8,000平方メートルです。当社の生産設備および試験設備は、業界最先端の水準を誇ります。中国最大級のシール製造・開発専門企業として、国内外の数多くの大学や研究機関と長年にわたる連携・協力関係を維持しています。

2008年の設立以来、Polypacはブロンズ充填PTFE、カーボン充填PTFE、グラファイトPTFE、MoS₂充填PTFE、ガラス充填PTFEなどの充填PTFEシールの製造から事業を開始しました。現在では、NBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKMなど、様々な材質のOリングも取り扱うようになり、製品ラインを拡大しています。主な製品には、Oリング、ロッドシール、ピストンシール、エンドフェイススプリングシール、スクレーパーシール、ロータリーシール、バックアップリング、ダストリングなどがあります。

Polypacの強みは、材料開発、生産規模、そして試験能力における専門知識の融合です。社内で化合物検証（FTIR）、機械試験（引張試験、圧縮永久歪み試験）、そして組立検証を実施しています。高温、腐食性流体、狭い押出隙間など、特殊な使用条件のお客様には、カスタマイズされたバックアップリング設計、試作、そして現場での故障解析サポートを提供し、現場での性能と設計・仕様の改善を密接に連携させます。

FAQ - バックアップOリングの検査とテストに関するよくある質問

1. バックアップ リングの主な目的は何ですか?

バックアップ リングは、圧力がかかった状態で柔らかい O リングが隙間に押し出されるのを防ぎ、シール面を保護して耐用年数を延ばします。

2. PTFE バックアップ リングとエラストマー バックアップ リングのどちらを選択すればよいですか?

高温、耐薬品性、または高圧の静的用途にはPTFEをお選びください。柔軟性と組み立ての容易さが求められる場合は、エラストマーまたは分割設計をご使用ください。材料選定は、薬品曝露試験および温度試験によって検証する必要があります。

3. サプライヤーに要求すべき主な検査テストは何ですか?

AS568/ISO規格に準拠した寸法検査、硬度（ASTM D2240）、引張強度（ASTM D412）、圧縮永久歪（ASTM D395）、および材料検証の証拠（FTIRまたは同等の試験）を実施します。重要な用途には、リーク／圧力試験および押出リグ試験を追加します。

4. 押し出しを防ぐために、溝のクリアランスはどの程度狭くする必要がありますか?

クリアランスは圧力、Oリングの配合、温度などによって変化するため、普遍的な数値は存在しません。しかし、一般的な設計ルールでは、押し出し隙間を可能な限り小さく抑え、エラストマーの押し出し抵抗を超える圧力に対してはバックアップリングを使用します。想定される圧力と温度下でプロトタイプの押し出し試験を実施し、検証してください。

5. バックアップ リング自体が故障したり、O リングが損傷したりすることはありますか?

はい。鋭利なエッジ、充填PTFEの充填材による摩耗、または硬度の不一致は、Oリングの切断や摩耗の加速を引き起こす可能性があります。検査には、表面仕上げの確認と適合性評価を含める必要があります。

6. いつ 100% 検査を要求すればよいですか?

安全上重要なシール、カスタムコンパウンド、あるいは過去のロットで不良率が高いことが判明した場合、全数検査を義務付けます。コモディティ生産においては、統計的に有効なサンプリング計画で十分な場合が多いです。

検査プロトコルの導入、バックアップリング材質の選定、アプリケーションに合わせた受入試験の実施など、サポートが必要な場合は、Polypacまでお問い合わせください。技術コンサルティング、サンプル試験、製品選定についてご説明いたします。製品ラインナップをご覧いただき、データシートや試験証明書をご請求いただくには、当社の技術営業チームまでお問い合わせください。

お問い合わせ / 見積もり依頼:特定のアプリケーションにおけるバックアップ O リングのパフォーマンスを検証するには、電子メールでお問い合わせいただくか、製品サンプルとテスト レポートをリクエストしてください。