ピストンシールの性能試験と品質基準

概要と検索:油圧ピストンシールは、油圧シリンダーの重要な部品であり、幅広い圧力、温度、媒体において、漏れ、摩擦、そして耐用年数を制御します。性能試験と品質基準への適合（材質（NBR、FKM、PTFE）、動的試験、耐押し出し性、寸法公差を含む）は、建設、移動体油圧機器、産業用プレス機、そして航空宇宙システムにおける信頼性を確保する上で不可欠です。本ガイドでは、検証可能な性能を持つピストンシールを選定、検証、調達するために用いるべき試験方法、合格基準、故障メカニズム、そして基準について概説します。

油圧システムにおけるシーリングの基礎

油圧ピストンシールが達成すべきこと

油圧ピストンシールは、ピストンを介した流体のバイパスを防止し、摩擦とスティックスリップを最小限に抑え、高圧下での押し出しに抵抗し、温度サイクルと化学物質への曝露に耐え、予測可能な摩耗寿命を提供する必要があります。実際には、これは圧縮永久歪み、硬度、およびトライボロジー挙動のバランスをとるシール設計（プロファイル、補強材、スプリング）と材料選定を意味します。油圧ピストンシールという用語は、単動式および複動式の設計をカバーし、シーリングシステムにおいてロッドシール、ワイパー、バックアップリングと併用されることがよくあります。

主要なパフォーマンス指標

ピストンシールの主な測定指標には、リーク率（ml/分または滴数/分）、摩擦トルク／摩擦力、摩耗率（百万サイクルあたりの体積損失または断面積減少）、押し出し隙間許容差（mm）、圧縮永久歪（規定の経年劣化後の％）などがあります。試験結果は、サプライヤー間および仕様間で比較できるよう、圧力、温度、ストローク速度を管理した状態で記録する必要があります。

関連する参考文献と用語

権威ある情報源を使用して用語とテストの期待を標準化します。ISO流体動力用語とコンポーネント規格は要件を整合させるのに役立ちます（ISOリソースを参照）。ISOカタログ一般的なシールの種類と基本的な概念については、Wikipediaのメカニカルシールの概要を参照してください（シール（機械式））およびOリング特性（Oリング）。メーカーの技術ライブラリ（例えば、TrelleborgやParker）では、アプリケーションノートや一般的な材料データシート（トレルボルグ ナレッジセンター）。

ピストンシールの性能試験方法

ベンチテスト：標準化された動的および静的テスト

ベンチテストでは、制御された環境下で動作条件を再現し、漏れと摩擦を測定します。代表的なベンチテストには以下のものがあります。

• 静圧保持: シリンダーに圧力をかけ、時間の経過に伴うピストンの漏れを測定して、浸透またはシーリングリップの変形を検出します。
• 動的往復テスト: 指定された周波数、ストローク、圧力でピストンを動作させ、定常漏れ、摩擦力、スティックスリップの開始を測定します。
• 耐久（慣らし）サイクル: 摩耗率を測定し、圧縮永久歪みや材料の脆化などの長期的な動作を捕捉するための拡張サイクル（多くの場合、数百万サイクル）。

試験パラメータは調達書類に明記する必要があります。圧力（bar/MPa）、ストローク長（mm）、速度（mm/s）、流体の種類（鉱油、リン酸エステル、水グリコール）、温度（°C）、ロッド／ピストンの表面仕上げ（Ra）などです。ベンチ試験の結果は、シール設計の受入れにおける主要な証拠となります。

加速劣化試験および適合性試験

熱老化試験、オゾン試験、化学適合性試験により長期的な健全性を評価します。例：

• ASTM D573 または同等の規格に従って熱老化を行い、高温にさらされた後の硬度の変化と圧縮永久歪みを測定します。
• 油圧作動油または汚染化学物質にさらされた場合の添加剤の膨潤、軟化、または抽出を検出するための流体浸漬テスト。

これらのテストは、シール性能に影響を与える寸法や機械的特性の使用中の変化を予測するのに役立ちます。

押し出しと圧力スパイクの測定

クリアランスが大きい場合や圧力が急上昇する場合、はみ出し抵抗が極めて重要です。試験方法としては、バックアップリング配置または制御されたはみ出しギャップを用いて、ピーク圧力下でシールがギャップに流入するかどうかを評価します。一部の用途では、増分圧力スパイク試験（短時間の高圧パルス）を用いて、油圧ショック時にシールリップとエナジャイザーが機能を維持することを確認します。

品質基準、材料、受入基準

参照すべき規格と仕様

規格は、一貫した受入れ基準と試験手順を規定しています。参考となる参考資料としては、以下のものがあります。

• 油圧部品およびOリングのISO規格（ISO 3601 — 流体システム — Oリング）。
• エラストマーの ASTM 材料規格および試験方法 (例: ゴム材料の ASTM D2000 分類)。
• アプリケーション固有のテスト推奨事項と材料データについては、業界メーカーのハンドブックと技術速報 (Parker、Trelleborg、SKF) を参照してください。

一般的なシーリング材と特性

材料の選択は、シール寿命を左右する重要な要素です。代表的な材料とおおよその使用可能温度範囲は以下のとおりです。

FAQ — よくある質問

1. 油圧ピストンシールの漏れ要件を指定するにはどうすればよいですか?

リークは、所定の圧力、温度、ストローク速度における体積流量（例：ml/分）として定義します。測定時間と流体の種類も含めます。例：250 bar、50°C、鉱油、10 mm/sのストロークで、1時間の安定後に測定した場合の最大リークは0.5 ml/分です。

2. PTFE ピストン シールとエラストマー ピストン シールは、どのような場合に使用すればよいですか?

低摩擦、高温、または耐流体性が求められる場合は、PTFEまたは充填PTFEをご使用ください。適切な接触を確保するには、エナジャイザーと併用してください。エラストマー（NBR、FKM）は、低接触応力下での弾性とシール性が重要となる一般的な油圧油用途に適しています。複合的なメリットを得るには、PTFEシール面とエラストマーエナジャイザーを組み合わせたハイブリッドソリューションをご検討ください。

3. シールのはみ出しの原因は何ですか? また、それを防ぐにはどうすればよいですか?

押し出しは、高圧下で柔らかいシーリング材が嵌合部品間の隙間に流れ込むことで発生します。バックアップリング、押し出し隙間の縮小、より硬い材料や充填PTFEコンパウンドの使用、そして圧力スパイク時の隙間露出を抑制する設計により、押し出しを防止します。

4. どのくらいの頻度でサプライヤーに耐久テストを要求する必要がありますか?

標準的な用途の場合、サプライヤーは代表的な動的試験結果（例：10万～50万サイクル）を提供する必要があります。クリティカルな用途や高サイクルの用途では、想定される寿命サイクル数での耐久試験、または合意された加速試験プロトコルを要求してください。トレーサビリティを確保するために、必ず試験条件と生データを要求してください。

5. シールの配送にはどのような書類を添付する必要がありますか?

材料証明書（組成、バッチ）、寸法検査報告書、指定された受入試験（漏れ、耐久性、経年劣化）の試験報告書、およびトレーサビリティ情報を添付してください。可能であれば、取付説明書、推奨潤滑剤、および表面仕上げのガイドラインも添付してください。

6. シールは現場で修理できますか?

シールは修理せず、交換してください。再利用には、材料特性の低下や隠れた損傷などのリスクがあります。リバーシブルシステムの場合は、バッチ番号が一致するスペアパーツを保管し、保管状況や経年劣化の状況を確認して、早期故障を回避してください。

より具体的なアプリケーション パラメータ (圧力、シリンダー ボア、流体の種類、温度範囲、予想されるサイクル) がある場合は、アプリケーションのレビューとカスタマイズされたテスト プロトコルについて当社の技術チームにお問い合わせください。

お問い合わせ・製品に関するお問い合わせ — Polypac
油圧ピストンシール、Oリング、シーリングソリューションのカスタムメイドについては、Polypacまでお問い合わせください。技術相談、サンプルテスト、お見積もりを承ります。Polypacは、試験報告書、材料証明書、そして特殊な動作条件に合わせたカスタム製造も承ります。プロジェクト開始にあたり、製品ページをご覧いただくか、技術データシートをご請求ください。

関連する外部リソースと標準: ISO (一般標準)https://www.iso.org/standards.、WikipediaのOリングの基礎https://en.wikipedia.org/wiki/Oリング、メカニカルシールの概要https://en.wikipedia.org/wiki/Seal_(mechanical)、トレレボリ封印の知識https://www.tss.trelleborg.com/en/knowledge-center。