У прамысловым абсталяванні і гідраўлічных сістэмах эфектыўнае ўшчыльненне мае вырашальнае значэнне для забеспячэння цэласнасці працы і прадухілення ўцечкі асяроддзя. Выбар ўшчыльняльных матэрыялаў, асабліва іх здольнасць вытрымліваць унутраны ціск, з'яўляецца фундаментальным фактарам, які вызначае поспех герметызацыі. Няправільны выбар можа прывесці да заўчаснага выхаду ўшчыльнення з ладу, уцечкі і патэнцыйных пагроз бяспецы. У гэтым кіраўніцтве апісаны асноўныя ўшчыльняльныя матэрыялы, рэкамендаваныя для розных дыяпазонаў ціску.
I. Прымяненне пры нізкім ціску (0–5 МПа)
Тыповыя сцэнарыі: Пнеўматычныя сістэмы, гідраўлічныя сістэмы нізкага ціску, ачыстка вады, абсталяванне для вытворчасці прадуктаў харчавання і напояў, ушчыльненні штокаў з нізкай нагрузкай.
Выбар матэрыялу:
1. Нітрылавы каўчук (NBR): Найбольш эканамічны і універсальны выбар для прымянення пры нізкім ціску. Ён валодае выдатнай устойлівасцю да гідраўлічных алеяў на аснове нафты, змазак, паліва і паветра, што забяспечвае выдатную каштоўнасць. Ідэальна падыходзіць для большасці прымяненняў у гідраўліцы і пнеўматыцы нізкага ціску.
2.Этыленпрапілендыенавы манамер (EPDM): Выдатная ўстойлівасць да гарачай вады, пары, астуджальнай вадкасці (гліколь), кетонаў і слабых кіслот/шчолачаў. Не падыходзіць для мінеральных алеяў або паліва. У асноўным выкарыстоўваецца для герметызацыі асяроддзяў на воднай аснове і цепланосбітаў у сістэмах нізкага ціску.
3. Паліурэтан (PU/AU/EU): Характарызуецца надзвычайнай устойлівасцю да ізаляцыі і высокай механічнай трываласцю. Пры нізкім ціску яго выдатная ўстойлівасць да экструзіі і зносаўстойлівасць робяць яго выключным выбарам для зваротна-паступальных ушчыльненняў (напрыклад, ушчыльненняў поршня і штока), значна пераўзыходзячы стандартную гуму па тэрміне службы.
Рэзюмэ: Для прымянення пры нізкім ціску надавайце прыярытэт сумяшчальнасці з асяроддзем. NBR з'яўляецца універсальным варыянтам па змаўчанні, PU прапануе падоўжаны тэрмін службы, а EPDM спецыялізуецца на водных і палярных асяроддзях.
II. Прымяненне пры сярэднім ціску (5–30 МПа)
Тыповыя сцэнарыі: Будаўнічая тэхніка, ліццёвыя машыны, станкі, гідраўлічныя сістэмы сярэдняй магутнасці.
Выбар матэрыялу:
1. Паліурэтан (ПУ): пераважны выбар для гідраўлікі сярэдняга ціску. Яго высокая механічная трываласць, цвёрдасць і выключная ўстойлівасць да экструзіі эфектыўна змагаюцца з дэфармацыяй, выкліканай ціскам, і экструзіяй у зазоры, што робіць яго пераважным матэрыялам для ўшчыльненняў поршняў і штокаў.
2. Нітрылавы каўчук (NBR): Узмоцненыя кампаунды NBR усё яшчэ могуць падыходзіць для прымянення, дзе ціск застаецца ніжэй за 15-20 МПа, а тэмпература ўмераная, асабліва ў статычных ушчыльняльніках, такіх як O-вобразныя кольцы. Аднак іх устойлівасць да экструзіі значна ніжэйшая, чым у PU.
3. Фторэластамер (FKM/Viton®): пераважны выбар, калі асяроддзе ўключае высокія тэмпературы, паліва або агрэсіўныя хімічныя рэчывы (напрыклад, кіслыя вадкасці), нават у дыяпазоне сярэдняга ціску. FKM забяспечвае найвышэйшую хімічную ўстойлівасць і высокую тэмпературу (да 200°C+).
Кароткі змест: У сітуацыях сярэдняга ціску ўстойлівасць да экструзіі мае першараднае значэнне. Паліурэтан (ПУ) з'яўляецца асноўным выбарам для дынамічных ушчыльненняў, у той час як фтораэластамер (FKM) выбіраецца для складаных хімічных асяроддзяў і высокатэмпературных умоў.
III. Прымяненне пры высокім і звышвысокім ціску (вышэй за 30 МПа, да 100 МПа+)
Звычайныя сцэнарыі: Гідраўлічныя дамкраты, помпы звышвысокага ціску, гідраабразіўная рэзка, абсталяванне для нафтагазавых свідравін, сістэмы выпрабаванняў сасудаў пад ціскам.
Выбар матэрыялу:
1. Паліурэтан (ПУ): Спецыяльна распрацаваныя і распрацаваныя поліурэтаны (напрыклад, літы поліурэтан) застаюцца жыццяздольным варыянтам для дынамічных ушчыльненняў высокага ціску, але патрабуюць дакладнай формулы і канструкцыі ўшчыльненняў, часта абумоўліваючы выкарыстанне антыэкструзійных апорных кольцаў.
2. Кампазіты з араміднага валакна / інжынерныя пластыкі (PEEK, напоўнены PTFE): Гэта важныя матэрыялы для прымянення пад звышвысокім ціскам. Яны не з'яўляюцца эластамерамі, а высокапрадукцыйнымі пластыкамі з выключнай механічнай трываласцю і модулем пругкасці.
•Напоўнены ПТФЭ: Даданне напаўняльнікаў, такіх як шкловалакно, медзь або вугляроднае валакно, да ПТФЭ значна паляпшае яго трываласць на сціск і ўстойлівасць да экструзіі. Звычайна выкарыстоўваецца для рэзервовых кольцаў і ўшчыльняльных кольцаў для абароны першасных ушчыльненняў ад экструзіі і пашкоджанняў.
•PEEK: Забяспечвае надзвычай высокую трываласць, калянасць і тэмпературную ўстойлівасць, выкарыстоўваецца для вырабу ўшчыльняльных кольцаў і апорных кольцаў у асяроддзях звышвысокага ціску.
3. Металічныя ўшчыльняльнікі (медныя або нержавеючыя): пры экстрэмальным ціску (напрыклад, >70 МПа), высокай тэмпературы або высокім ударным ціску эластамеры і пластмасы дасягаюць сваіх межаў. Металічныя ўшчыльняльныя кольцы або C-вобразныя кольцы становяцца найлепшым рашэннем. Яны ўшчыльняюць за кошт пластычнай дэфармацыі, забяспечваючы надзвычайную надзейнасць, але звычайна з'яўляюцца аднаразовымі і патрабуюць высокай папярэдняй нагрузкі пры ўсталёўцы.
Рэзюмэ: Для ўмоў звышвысокага ціску стратэгія змяняецца ад «эластычнага ўшчыльнення» да «жорсткага ўтрымання». Высокатрывалыя інжынерныя пластыкі (армаваны PTFE, PEEK) і металы маюць важнае значэнне, прычым канструкцыі сканцэнтраваны на мінімізацыі дэфармацыі і экструзіі.
IV. Асноўныя дадатковыя фактары выбару
Ціск — не адзіны крытэрый; выбар павінен уключаць комплексную ацэнку:
• Тэмпература: Дыяпазон рабочых тэмператур матэрыялу павінен цалкам ахопліваць тэмпературу сістэмы. Высокая тэмпература паскарае старэнне; нізкія тэмпературы выклікаюць охрупчанасць.
• Сумяшчальнасць з асяроддзем: Гэта асноўная ўмова. Абраны матэрыял не павінен быць падвергнуты карозіі, набраканню або дэградацыі пад уздзеяннем герметычнага асяроддзя.
• Тып руху: статычнае ўшчыльненне, дынамічнае ўшчыльненне з зваротным рухам або вярчальнае ўшчыльненне? Кожны тып руху прад'яўляе розныя патрабаванні да зносаўстойлівасці, цеплавыдзялення і цеплаправоднасці.
•Сумяшчальнасць абсталявання: Канструкцыя сістэмнага зазору, аздабленне паверхні і цвёрдасць непасрэдна ўплываюць на ўстойлівасць ушчыльнення да экструзіі і хуткасць зносу.
Выснова:
Выбар матэрыялаў для ўшчыльнення — гэта складаная задача сістэмнай інжынерыі, дзе ціск з'яўляецца асноўным адметным фактарам:
• Нізкі ціск: акцэнт на асяроддзі. NBR/EPDM з'яўляюцца асноўнымі матэрыяламі.
• Сярэдні ціск: акцэнт на ўстойлівасць да экструзіі. PU/FKM - лепшы выбар.
•Высокі ціск: акцэнт на трываласці. Кампазіты і металы бяруць на сябе ініцыятыву.
Прагматычны прынцып выбару заключаецца ў наступным: пры выкананні патрабаванняў да асяроддзя і тэмпературы выбірайце матэрыялы з дастатковай устойлівасцю да экструзіі і механічнай трываласцю ў залежнасці ад працоўнага ціску, а таксама забяспечвайце належную канструкцыю ўшчыльняльнай канаўкі і зазору. Самы дарагі матэрыял не абавязкова лепшы; аптымальны выбар - гэта той, які найбольш падыходзіць для канкрэтных умоў эксплуатацыі.
Час публікацыі: 23 жніўня 2025 г.