O-링 홈 치수를 틀리면 씰이 없는 것보다 못하다 — O-링 홈 설계 실무
압착률(Compression Ratio) 계산, 동적·정적 홈 치수 기준, 표면조도와 재료 선택
O-링은 단순해 보이지만 홈 치수를 조금만 틀려도 씰 성능이 급격히 저하됩니다. 너무 조이면 O-링이 뭉개져 마모되고, 너무 헐거우면 압력에 밀려 빠져나옵니다. 정밀한 홈 설계가 씰 수명을 결정합니다.
1. 압착률(Compression Ratio, Squeeze) 계산
압착률(%) = (W – G) / W × 100
- W: O-링 선경(Wire Diameter, mm)
- G: 홈 깊이(Groove Depth, mm)
권장 압착률:
- 정적 씰(Static Seal): 15~30%
- 동적 씰(Dynamic Seal, 왕복 운동): 10~20% (마찰 감소를 위해 낮게)
- 압착률 < 8%: 씰 불량 위험 / 압착률 > 35%: O-링 파손·압출 위험
2. 홈 폭(Groove Width) 설계
홈 폭은 O-링이 눌릴 때 옆으로 퍼질 공간을 확보해야 합니다.
- 정적 씰: 홈 폭 = O-링 선경 × 1.3~1.5
- 동적 씰: 홈 폭 = O-링 선경 × 1.5~1.6 (팽윤·마모 여유 추가)
3. 면취 및 진입 안내
- O-링 진입부(홈 끝단)에 반드시 15~20° 모따기(C)를 줍니다. 날카로운 모서리가 O-링을 절단합니다.
- 실린더 구멍 등 O-링이 통과하는 진입 모서리도 반드시 R 처리합니다.
4. 표면거칠기 요구
- 동적 씰 접촉면(피스톤 로드, 실린더 내경): Ra 0.4~0.8 (연삭 필수)
- 홈 바닥·옆면: Ra 1.6~3.2 (선반·보링으로 가능)
- 정적 씰 접촉면: Ra 1.6~3.2 (정삭 밀링으로 충분)
5. 재질 선택
- NBR(니트릴): 광유, 오일, 물. 가장 범용. 사용 온도 -40~120°C.
- FKM(바이톤): 화학 약품, 고온 오일. 사용 온도 -20~200°C.
- EPDM: 증기, 온수, 브레이크 오일. 광유에는 팽윤하므로 주의.
- 실리콘(VMQ): 식품·의료, 광온도 범위(-60~200°C). 강도 낮음.
💡 사수의 한마디
"O-링 규격표에 나온 홈 치수는 권장값입니다. 고압(10MPa 이상)이나 고온 환경에서는 O-링이 고압 쪽 틈새로 밀려 들어가는 '압출(Extrusion)'이 발생합니다. 이 경우 백업링(Back-up Ring)을 함께 사용하거나, 홈 틈새를 더 좁게 설계하세요."
"O-링 규격표에 나온 홈 치수는 권장값입니다. 고압(10MPa 이상)이나 고온 환경에서는 O-링이 고압 쪽 틈새로 밀려 들어가는 '압출(Extrusion)'이 발생합니다. 이 경우 백업링(Back-up Ring)을 함께 사용하거나, 홈 틈새를 더 좁게 설계하세요."