Sa mga industriya tulad ng pagbabarena ng langis, paggawa ng automotiko, at makinarya ng industriya, goma performer performer S-tulad ng mga seal, gasket, at o-singsing-ay maliit ngunit kritikal. Pinapanatili nila ang mga likido (langis, gasolina, coolant) na naglalaman at pinipigilan ang mga kontaminado na pumasok sa mga sensitibong kagamitan. Gayunpaman ang kanilang pinakamalaking kaaway ay matinding kondisyon: ang mataas na temperatura (higit sa 150 ° C/302 ° F) at mataas na panggigipit (higit sa 10,000 psi) ay madalas na nagiging sanhi ng mga ito na mag -crack, deform, o tumagas. Ang kabiguang ito ay hindi lamang makagambala sa mga operasyon - maaari itong humantong sa mga pinsala sa kagamitan o mga panganib sa kaligtasan. Ang mga sangkap ng katumpakan ng goma, gayunpaman, ay inaangkin na mapaglabanan ang mga malupit na kapaligiran na ito. Ano ang naiiba sa kanila sa mga regular na bahagi ng goma? At ano ang lihim sa kanilang malakas na paglaban sa panahon?
Bakit nabigo ang mga regular na seal ng goma sa ilalim ng mataas na temperatura at presyon?
Ang mga regular na seal ng goma (na gawa sa mga pangunahing materyales tulad ng natural na goma o mababang grade synthetic goma) ay hindi idinisenyo para sa matinding kondisyon-at ang kanilang pagkabigo sa ilalim ng init at presyon ay bumababa sa dalawang pangunahing materyal na bahid.
Una, sensitivity ng temperatura. Ang pangunahing goma ay nagpapalambot at nawawala ang pagkalastiko kapag pinainit sa itaas ng 80-100 ° C (176–212 ° F). Sa mas mataas na temperatura (hal., 150 ° C sa mga automotive engine o 200 ° C sa mga pang -industriya na hurno), ang istruktura ng molekular na goma ay bumagsak: nagiging malutong, bitak, o kahit na natutunaw. Nangangahulugan ito na hindi na ito mabubuo ng isang masikip na selyo, na humahantong sa mga tagas. Sa malamig na temperatura, ang problema ay baligtad - ang mga regular na goma ay tumigas at pag -urong, nawawala ang kakayahang umayon sa mga ibabaw at selyo ng mga gaps.
Pangalawa, kahinaan ng presyon. Ang mataas na presyon (karaniwan sa mga hydraulic system o mga pipeline ng langis) ay nagtutulak ng mga regular na seal ng goma laban sa mga metal na ibabaw na may matinding puwersa. Sa paglipas ng panahon, ito ay nagiging sanhi ng "set ng compression" - ang goma ay nawawala ang kakayahang mag -bounce pabalik sa orihinal na hugis nito pagkatapos mailabas ang presyon. Ang isang selyo na may set ng compression ay hindi maaaring mapanatili ang isang masikip na akma, kaya ang mga likido ay tumulo. Mas masahol pa, ang presyon na sinamahan ng init ay nagpapabilis sa pinsala na ito: ang pinalambot na mga deform ng goma nang mas mabilis sa ilalim ng lakas, na humahantong sa pagkabigo sa mga linggo sa halip na buwan.
Halimbawa, ang isang regular na goma o-singsing sa isang haydroliko na sistema na nagpapatakbo sa 120 ° C at 8,000 psi ay maaaring mabigo sa 2-3 buwan. Sa kaibahan, ang isang tagapalabas ng katumpakan ng goma sa parehong sistema ay maaaring tumagal ng 1-2 taon.
Anong mga materyales ang gumagawa ng mga performer ng katumpakan ng goma na pigilan ang mataas na temperatura?
Ang unang lihim sa paglaban ng mga sangkap ng katumpakan ng goma ay ang kanilang advanced na komposisyon ng materyal-gumagamit sila ng mataas na pagganap na synthetic rubbers sa halip na pangunahing natural na goma. Tatlong materyales ang nakatayo para sa kanilang pagpapahintulot sa temperatura:
1. Fluorocarbon Rubber (FKM)
Ang FKM (madalas na tinatawag na Viton, isang karaniwang pangalan ng tatak, kahit na maiiwasan namin ang mga tukoy na tatak dito) ay ang pamantayang ginto para sa mga application na may mataas na init. Pinapanatili nito ang pagkalastiko sa mga temperatura hanggang sa 200 ° C (392 ° F) at maaaring makatiis ng mga maikling pagsabog ng init hanggang sa 250 ° C (482 ° F). Ang molekular na istraktura nito ay may kasamang fluorine atoms, na lumikha ng malakas na mga bono ng kemikal na lumalaban sa pagkasira mula sa init. Ang FKM ay lumalaban din sa langis, gasolina, at karamihan sa mga kemikal - ginagawa itong mainam para sa mga automotive engine, mga sangkap ng aerospace, at kagamitan sa pagbabarena ng langis.
2. Silicone goma
Nag-aalok ang silicone goma ng isang natatanging balanse ng mataas at mababang temperatura na pagtutol. Gumagana ito nang maaasahan mula -60 ° C (-76 ° F) hanggang 230 ° C (446 ° F), na ginagawang perpekto para sa mga aplikasyon na may matinding temperatura swings (hal., Panlabas na pang -industriya na mga balbula na nag -freeze sa taglamig at init sa tag -araw). Hindi tulad ng FKM, ang silicone ay nababaluktot din sa mababang temperatura - kaya hindi ito tumigas at pumutok sa malamig na panahon. Madalas itong ginagamit sa pagproseso ng pagkain o kagamitan sa medikal dahil hindi ito nakakalason at madaling isterilisado.
3. Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM)
Ang EPDM ay higit sa katamtamang init (hanggang sa 150 ° C/302 ° F) at lubos na lumalaban sa osono, sikat ng araw, at tubig. Habang hindi nito mahawakan ang matinding init ng FKM o silicone, mas abot -kayang at matibay sa mga panlabas o basa na kapaligiran (hal., Mga selyo para sa mga pipeline ng tubig o panlabas na mga de -koryenteng enclosure). Ang istraktura ng molekular ng EPDM ay nagtataboy ng tubig at pinipigilan ang osono na masira ang mga bono nito - kaya hindi ito pumutok o nagiging malutong mula sa pagkakalantad sa araw.
Ang mga materyales na ito ay hindi ginagamit nang nag -iisa: ang karamihan sa mga performer ng katumpakan ng goma ay pinaghalo ang mga ito ng mga additives (tulad ng carbon black para sa lakas o antioxidant upang mabagal ang pagtanda) upang mapalakas pa ang pagganap.
Paano ang mga sangkap ng katumpakan ng goma ay huminto sa mataas na presyon nang walang pagtagas?
Ang paglaban sa init ay kalahati lamang ng labanan— goma performer performer S kailangan ding hawakan ang mataas na presyon, at ginagawa nila ito sa pamamagitan ng dalawang pangunahing pamamaraan ng disenyo at pagmamanupaktura:
1. Ang paghubog ng katumpakan para sa masikip na pagpapahintulot
Ang mga regular na seal ng goma ay madalas na hinuhubog na may maluwag na pagpapaubaya (hal., Isang pagkakaiba -iba ng ± 0.5mm sa kapal), na nangangahulugang hindi sila magkasya nang perpekto sa kanilang mga grooves. Sa ilalim ng mataas na presyon, ang likido ay maaaring tumulo sa mga maliliit na gaps na ito. Ang mga sangkap ng katumpakan ng goma, gayunpaman, gumamit ng paghuhulma ng micro-injection upang makamit ang mga pagpapaubaya nang masikip ng ± 0.05mm. Tinitiyak nito na ang selyo ay umaangkop sa pabahay nito, na walang gaps para makatakas ang likido.
Kasama rin sa ilang mga disenyo ang "mga selyo ng labi" o "U-cups"-mga bagay na lumikha ng isang mas magaan na selyo sa ilalim ng presyon. Halimbawa, ang isang selyo ng labi ay may isang manipis, nababaluktot na gilid na pinipilit ang mas mahirap laban sa metal na ibabaw habang tumataas ang presyon (isang kababalaghan na tinatawag na "pressure activation"). Nangangahulugan ito na mas mataas ang presyon, mas mahusay na gumagana ang selyo - tulad ng mga regular na flat gasket, na maaaring itulak sa labas ng lugar sa pamamagitan ng mataas na presyon.
2. Compression Set Resistance
Tulad ng nabanggit kanina, ang set ng compression (permanenteng pagpapapangit sa ilalim ng presyon) ay isang pangunahing sanhi ng pagkabigo ng selyo. Ang mga performer ng katumpakan ng goma ay malulutas ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga nagpapatibay na mga tagapuno (tulad ng mga hibla ng salamin o mga hibla ng aramid) sa compound ng goma. Ang mga tagapuno na ito ay kumikilos tulad ng "mga balangkas" sa loob ng goma, na pinipigilan ito mula sa pagpapapangit na permanente sa ilalim ng presyon.
Ang pagsubok ay nagpapakita na ang mataas na kalidad na mga seal ng katumpakan ng goma ay may isang set ng compression na mas mababa sa 15% pagkatapos ng 70 oras sa 150 ° C (bawat pamantayan sa ISO). Para sa paghahambing, ang mga regular na seal ng goma ay may set ng compression na 40% o higit pa sa ilalim ng parehong mga kondisyon. Ang isang mas mababang set ng compression ay nangangahulugang ang selyo ay nagbabalik sa orihinal na hugis nito, na nagpapanatili ng isang masikip na akma sa loob ng maraming taon.
Ano ang gumagawa ng mga performer ng katumpakan ng goma na lumalaban sa iba pang mga malupit na kondisyon (ozone, kemikal, UV)?
Ang paglaban sa panahon ay hindi lamang tungkol sa init at presyon - nangangahulugan din ito ng nakaligtas sa ozon, mga sinag ng UV, at malupit na mga kemikal. Ang mga sangkap na katumpakan ng goma ay humahawak sa mga banta na may mga target na pagpipilian at disenyo ng disenyo:
Paglaban ng Ozone
Ang Ozone (isang reaktibo na gas sa hangin) ay bumabagsak sa mga molekular na bono sa regular na goma, na nagiging sanhi ng pag -crack (isang problema na tinatawag na "ozone cracking"). Ang mga performer ng goma ay gumagamit ng mga materyales tulad ng EPDM o FKM, na may mga istrukturang molekular na hindi gumanti sa osono. Para sa labis na proteksyon, ang ilan ay pinahiran ng isang manipis na layer ng polyurethane, na kumikilos bilang isang hadlang laban sa mga sinag ng osono at UV.
Paglaban sa kemikal
Sa mga industriya tulad ng pagproseso ng kemikal o pagpipino ng langis, ang mga seal ay nakikipag -ugnay sa mga kinakailangang likido (acid, solvents, langis ng krudo). Ang mga regular na goma ay natutunaw o namamaga sa mga kemikal na ito, ngunit ang mga sangkap ng katumpakan ng goma ay gumagamit ng FKM o perfluoroelastomer (FFKM) —Material na lumalaban sa halos lahat ng mga pang -industriya na kemikal. Ang FFKM, halimbawa, ay maaaring hawakan ang puro sulpuriko acid at hydraulic fluid sa 200 ° C nang hindi nagpapabagal.
Paglaban ng UV
Ang mga panlabas na kagamitan (tulad ng mga solar panel o makinarya ng konstruksyon) ay naglalantad ng mga seal sa patuloy na mga sinag ng UV, na gumawa ng goma na malutong sa paglipas ng panahon. Ang mga performer ng goma para sa panlabas na paggamit ay magdagdag ng mga stabilizer ng UV sa kanilang mga compound ng goma. Ang mga additives na ito ay sumisipsip ng radiation ng UV bago ito mapinsala ang mga molekula ng goma. Ang Silicone at EPDM ay natural na lumalaban sa UV, ngunit ang mga stabilizer ay nagpapalawak ng kanilang habang-buhay kahit na higit pa-mula sa 2-3 taon hanggang 5-7 taon sa direktang sikat ng araw.
Paano nasubok ang mga performer ng katumpakan ng goma upang matiyak ang paglaban sa panahon?
Hindi lamang inaangkin ng mga tagagawa ang paglaban sa panahon - ang mga sangkap na katumpakan ng goma sa mahigpit na mga pagsubok upang mapatunayan ito. Ang mga pagsubok na ito ay gayahin ang mga kondisyon ng real-world at matiyak na ang mga bahagi ay nakakatugon sa mga pamantayan sa industriya (tulad ng ISO, ASTM, o SAE):
- High-temperatura ng pag-iipon ng pagsubok: Ang mga seal ay inilalagay sa isang oven sa 200-250 ° C sa loob ng 1,000 na oras. Pagkaraan nito, sinuri nila ang brittleness, pag -crack, o pagkawala ng pagkalastiko. Ang isang pagpasa ng selyo ay dapat mapanatili ang hindi bababa sa 70% ng orihinal na kakayahang umangkop.
- High-pressure leak test: Ang mga seal ay naka-install sa isang kabit ng pagsubok at nakalantad sa mga panggigipit hanggang sa 30,000 psi. Ang kabit ay sinuri para sa mga pagtagas gamit ang helium (isang maliit na gas na maaaring makakita ng maliliit na gaps). Ang isang pagpasa ng selyo ay dapat na walang nakikitang mga pagtagas.
- Ozone Exposure Test: Ang mga seal ay inilalagay sa isang silid na may mataas na antas ng osono (100 ppm) sa loob ng 168 oras. Pagkatapos ay nakaunat sila sa 20% ng kanilang haba - walang mga bitak na nangangahulugang sila ay pumasa.
- Pagsubok sa siklo ng temperatura: Ang mga seal ay naka-cycled sa pagitan ng matinding malamig (-60 ° C) at matinding init (230 ° C) 1,000 beses. Sinusuri nito ang kanilang kakayahang hawakan ang mabilis na mga pagbabago sa temperatura nang walang pag -crack o pagpapapangit.
Ang mga sangkap lamang na pumasa sa lahat ng mga pagsubok na ito ay may label bilang "goma na mga performer ng goma" - na maaari nilang hawakan ang pinakamasamang kondisyon sa industriya.
Papalitan ba ng mga performer ng katumpakan ng goma ang mga regular na seal ng goma sa lahat ng dako?
Nag -aalok ang mga performer ng goma ng katumpakan ng higit na lakas, ngunit hindi nila papalitan ang mga regular na seal ng goma - ang gastos at mga pangangailangan ng aplikasyon ay matukoy ang pagpipilian.
Ang mga regular na seal ng goma ay mas mura (madalas na 10-20% ang gastos ng mga sangkap ng katumpakan) at gumana nang maayos sa banayad na mga kondisyon (hal., Mga kasangkapan sa sambahayan, mga hose ng tubig na may mababang presyon). Para sa mga gamit na ito, ang kanilang mas maiikling buhay (6–12 na buwan) ay katanggap -tanggap, at ang bagay sa pag -save ng gastos.
Ang mga performer ng katumpakan ng goma, gayunpaman, ay mahalaga sa mga industriya ng mataas na pusta kung saan ang pagkabigo ay magastos o mapanganib. Halimbawa:
- Sa mga pipeline ng langis, ang isang nabigo na selyo ay maaaring maging sanhi ng isang environment spill na nagkakahalaga ng milyun -milyon.
- Sa mga jet engine, ang isang pagkabigo ng selyo ay maaaring humantong sa sakuna na pinsala sa makina.
- Sa mga aparatong medikal, ang isang leaky seal ay maaaring mahawahan ang mga sterile na kagamitan.
Sa mga kasong ito, ang mas mataas na gastos ng mga performer ng katumpakan ng goma (2-5x higit pa sa regular na mga seal) ay isang maliit na pamumuhunan upang maiwasan ang mga sakuna. Habang itinutulak ng mga industriya para sa mas maaasahan, pangmatagalang kagamitan, ang demand para sa mga sangkap ng katumpakan ng goma ay lumalaki-lalo na sa nababagong enerhiya (hal., Wind turbine seal) at mga de-koryenteng sasakyan (hal., Mga seal ng paglamig ng baterya).
Ang lihim sa paglaban sa panahon ng goma ng performers ay isang kombinasyon ng mga advanced na materyales (FKM, Silicone, EPDM), Paggawa ng Katumpakan, at mga naka -target na additives. Nalulutas nila ang pangunahing problema ng mga regular na seal ng goma - na napapabagsak sa ilalim ng mataas na temperatura, presyon, o malupit na mga kemikal - sa pamamagitan ng pagiging inhinyero para sa matinding mga kondisyon. Para sa mga industriya na hindi makakaya ng downtime o pagkabigo, ang mga maliliit na sangkap na ito ay higit pa sa mga seal - sila ang gulugod ng maaasahang operasyon. Sa susunod na makakita ka ng isang maayos na tumatakbo na pabrika o isang ligtas na operating oil rig, ang mga pagkakataon ay mga performer ng goma ng katumpakan ay nagtatrabaho sa likod ng mga eksena upang mapanatili ito sa ganoong paraan.
