دانش و طراحی فرمول O-rings لاستیکی
مهر و موم:
در سیستم های هیدرولیک و سیستم های آنها از آب بند برای جلوگیری از نشت محیط کار و نفوذ گرد و غبار خارجی و مواد خارجی استفاده می شود. جزء آب بندی مهر و موم است.
نشت خارجی باعث هدر رفتن رسانه ها، آلودگی دستگاه و محیط زیست و حتی منجر به خرابی ماشین آلات و تجهیزات و حوادث شخصی می شود.
نشتی در راندمان حجمی سیستم هیدرولیک باعث کاهش شدید، نرسیدن به فشار کاری مشخص شده و یا حتی عدم کارکرد صحیح می شود.
نفوذ ذرات ریز گرد و غبار به سیستم می تواند باعث ایجاد یا تشدید اصطکاک و سایش اجزای هیدرولیک شود و منجر به نشت بیشتر شود.
بنابراین، مهر و موم و مهر و موم تجهیزات هیدرولیک جزء مهمی هستند. قابلیت اطمینان و عمر مفید آن شاخص مهمی از کیفیت یک سیستم هیدرولیک است.
علاوه بر آب بندی شکاف، استفاده از آب بند برای کنترل جفت بین دو سطح مجاور با آب بندی حداقل شکاف در زیر برای کنترل شکاف بین مایع ضروری است.
در مهر و موم های تماسی، مهر و موم های خود سفت شونده با فشار مناسب و خود سفت شونده (یعنی لبه آب بندی).
مقدمه ای بر حلقه های O لاستیک
حلقه آب بندی نوع O یک حلقه لاستیکی با سطح مقطع دایره ای است. چون سطح مقطع آن O شکل است به آن حلقه آب بندی نوع O می گویند. ، که O-ring نیز نامیده می شود. در اواسط قرن-19، زمانی که به عنوان یک عنصر آب بندی برای سیلندرهای موتور بخار استفاده شد، ظاهر شد. این پرکاربردترین نوع سیستم انتقال هیدرولیک و پنوماتیک است. معمولا در شرکت های تایوانی و ژاپنی به آن O-Ring می گویند.
O-ring یک مهر و موم لاستیکی حلقوی با سطح مقطع دایره ای است. این عمدتا برای جلوگیری از نشت مواد مایع و گاز در اجزای مکانیکی در شرایط استاتیک استفاده می شود. در برخی موارد می توان از حلقه O برای حرکت رفت و برگشتی محوری نیز استفاده کرد. و عناصر آب بندی پویا با حرکت چرخشی کم سرعت. با توجه به شرایط مختلف، می توان مواد مختلفی را متناسب با آنها انتخاب کرد.
هنگام انتخاب حلقه اورینگ باید سعی کنید از حلقه ای با سطح مقطع بزرگ استفاده کنید. در زیر همان شکاف، حجم O-ring فشرده شده در شکاف باید کمتر از حداکثر مقدار مجاز باشد.
برای انواع مختلف کاربردهای آب بندی ثابت یا آب بندی پویا، O-rings یک عنصر آب بندی موثر و اقتصادی را در اختیار طراحان قرار می دهد. O-ring یک عنصر آب بندی دو طرفه است. فشرده سازی اولیه در جهت شعاعی یا محوری در حین نصب به حلقه O-ring توانایی آب بندی اولیه خود را می دهد. نیروی آب بندی ایجاد شده توسط فشار سیستم و نیروی آب بندی اولیه با هم ترکیب می شوند و نیروی آب بندی کل را تشکیل می دهند که با افزایش فشار سیستم افزایش می یابد. حلقه های اورینگ نقش برجسته ای در موقعیت های آب بندی استاتیک دارند. با این حال، در موقعیت های دینامیکی مناسب، اغلب از حلقه های O استفاده می شود، اما آنها با سرعت و فشار در آب بندی محدود می شوند.
دارای مزایای زیر است:
1) ساختار فشرده، آسان برای جمع آوری و جداسازی،
2) هر دو مهر و موم استاتیک و دینامیک را می توان استفاده کرد،
3) مقاومت اصطکاک دینامیکی نسبتاً کوچک است،
4) با استفاده از یک تکه O-ring seal می تواند در هر دو جهت آب بندی شود.
مشخصات و استانداردهای اورینگ
مشخصات و مدل های O-ring عمدتاً شامل مشخصات UHSO-ring، مشخصات UHPO-ring، مشخصات UNO-ring، مشخصات DHO-ring، مشخصات O-ring میله پیستون، O-rings مقاوم در برابر دمای بالا، O-رینگ مقاوم در برابر فشار بالا است. حلقه ها، حلقه های O-rings مقاوم در برابر خوردگی، O-ring مقاوم در برابر سایش.
اورینگ ها عملکرد آب بندی عالی و عمر کاری طولانی دارند. عمر کاری آببندیهای فشار دینامیکی 5-10 برابر بیشتر از محصولات آببندی لاستیکی معمولی، تا دهها برابر بیشتر است. تحت شرایط خاص، می تواند طول عمری مشابه ماتریس آب بندی داشته باشد.
مقاومت اصطکاک O-ring کوچک است و نیروهای اصطکاک دینامیکی و استاتیکی برابر است که 1/2-1/4 نیروی اصطکاک حلقه لاستیکی شکل "0" است. می تواند پدیده "خزیدن" حرکت در سرعت کم و فشار کم را از بین ببرد.
O-ring بسیار مقاوم در برابر سایش است و دارای عملکرد جبران الاستیک خودکار پس از ساییدگی سطح آب بندی است.
O-ring خاصیت خود روان کنندگی خوبی دارد و می تواند به عنوان مهر و موم روغن کاری بدون روغن استفاده شود.
O-ring O-ring ساختار ساده ای دارد و به راحتی نصب می شود.
فشار کاری اورینگ: 0-300MPa; سرعت کار: کمتر یا مساوی 15 متر بر ثانیه دمای کار: -55-250 درجه.
رسانه های قابل استفاده برای حلقه های O: روغن هیدرولیک، گاز، آب، گل، نفت خام، امولسیون، آب گلیکول، اسید.
محدوده کاربرد اورینگ
حلقه های آب بندی نوع O برای نصب بر روی تجهیزات مکانیکی مختلف مناسب هستند و در شرایط استاتیک یا متحرک تحت دماها، فشارها و رسانه های مختلف مایع و گاز، نقش آب بندی را ایفا می کنند. انواع مختلف مهر و موم به طور گسترده ای در ماشین آلات، کشتی ها، اتومبیل ها، تجهیزات هوافضا، ماشین آلات متالورژی، ماشین آلات شیمیایی، ماشین آلات مهندسی، ماشین آلات ساختمانی، ماشین آلات معدن، ماشین آلات نفت، ماشین آلات پلاستیک، ماشین آلات کشاورزی و انواع ابزار و متر استفاده می شود. عنصر اورینگ ها عمدتاً برای آب بندی استاتیک و آب بندی رفت و برگشتی استفاده می شوند. هنگامی که برای آب بندی با حرکت چرخشی استفاده می شود، به دستگاه های آب بندی چرخشی با سرعت کم محدود می شود. اورینگ ها عموماً در شیارهایی با سطح مقطع مستطیلی در دایره بیرونی یا داخلی برای آب بندی نصب می شوند. مهر و موم O-ring هنوز هم نقش آب بندی و ضربه گیر خوبی را در محیط هایی مانند روغن، اسید، قلیایی، سایش و فرسایش شیمیایی ایفا می کند. بنابراین اورینگ ها پرمصرف ترین آب بندها در سیستم های انتقال هیدرولیک و پنوماتیک هستند.
O-ring لاستیکی با کارایی بالا
Fluoro Carbon Rubber یک لاستیک حاوی فلوئور در مولکول است. انواع مختلفی با توجه به محتوای فلوئور (یعنی ساختار مونومر) وجود دارد. فلوئورولاستیک هگزا فلورینه که در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد اولین بار توسط DuPont با نام تجاری "Viton" عرضه شد. مقاومت در برابر دمای بالا بهتر از لاستیک سیلیکونی است و دارای مقاومت شیمیایی عالی، مقاومت در برابر اکثر روغن ها و حلال ها (به جز کتون ها و استرها)، مقاومت در برابر آب و هوا و مقاومت در برابر ازن است. مقاومت سرمایی آن ضعیف است و محدوده دمایی استفاده عمومی -20 ~ 250 درجه است. فرمول ویژه می تواند دمای پایین تا -40 درجه را تحمل کند.
O-ring یک O-ring لاستیکی با سطح مقطع دایره ای است. چون سطح مقطع آن O شکل است به آن حلقه O می گویند. اورینگ های لاستیکی پرکاربردترین آب بندی ها در سیستم های انتقال هیدرولیک و پنوماتیک هستند. به طور کلی، O-ring های لاستیکی به ندرت در دستگاه های آب بندی با حرکت چرخشی استفاده می شوند. اورینگ های لاستیکی عموماً در شیارهایی با سطح مقطع مستطیلی در دایره بیرونی یا داخلی برای آب بندی نصب می شوند.
لاستیک فلوئور (FKM) یک الاستومر آلی است که توسط مونومرهای حاوی فلوئور کوپلیمر شده است. از ویژگی های آن می توان به مقاومت دمایی تا 300 درجه، مقاومت اسیدی و قلیایی و مقاومت در برابر روغن اشاره کرد که در بین لاستیک های مقاوم در برابر روغن بهترین هستند. مقاومت در برابر اشعه خوب و مقاومت در برابر خلاء بالا دارد. عایق الکتریکی، خواص مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی، مقاومت در برابر ازن و مقاومت جوی. مقاومت در برابر پیری عالی است. معایب پردازش پذیری ضعیف، قیمت بالا، مقاومت ضعیف در برابر سرما و قابلیت ارتجاعی و تنفس کم است.
محدوده دمای عملیاتی: -40 درجه ~+300 درجه. با توسعه صنعت، حلقه های O لاستیک فلوئور به طور گسترده ای در خودروها، الکترونیک، هوا فضا، کشتی ها و غیره استفاده می شود که به دقت نسبتاً بالا، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، مقاومت در برابر سایش بالا و محیط های کاری سخت نیاز دارند. با توسعه صنعت، مواد لاستیکی فلوئور ما نیز به طور مداوم در حال بهبود و نوآوری هستیم. در زیر خواص و دامنه کاربرد مواد فلوئورو لاستیک پرکاربرد آمده است.
مزیت - فایده - سود - منفعت:
این می تواند در برابر حرارت تا 250 درجه مقاومت کند و در برابر اکثر روغن ها و حلال ها به ویژه اسیدها، هیدروکربن های آلیفاتیک، هیدروکربن های معطر و روغن های حیوانی و گیاهی مقاوم است. پایداری شیمیایی خوب، مقاومت عالی در دمای بالا، مقاومت در برابر پیری، عملکرد عالی خلاء، خواص مکانیکی عالی، خواص عایق خوب، عملکرد خلاء عالی، خواص مکانیکی عالی، خواص عایق خوب
نقص:
برای استفاده با کتون ها، استرهای با وزن مولکولی کم و مخلوط های حاوی نیترات توصیه نمی شود. اتومبیل، لوکوموتیو، موتورهای دیزلی و سیستم های سوخت.
مواد اصلی محصولات اورینگ شامل
لاستیک نیتریل (NBR): این ماده دارای حداکثر دمای 130 درجه و سختی 50-90 درجه است. مشخصات کامل داره خواص مکانیکی خوبی دارد و در برابر روان کننده ها و گریس های پایه معدنی مقاوم است.
لاستیک فلورین (FPM): این ماده می تواند به دمای 240 درجه برسد و مشخصات کاملی دارد. به دلیل خواص خوبش مانند مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت شیمیایی مشهور است. علاوه بر این، دارای خواص ضد پیری و ضد اکسیداسیون خوب و نفوذپذیری گاز بسیار کم است (مخصوصاً برای دستگاه های خلاء در ارتفاع بالا).
لاستیک EPDM: دارای محدوده دمایی -50 درجه تا 150 درجه است و در برابر آب داغ، بخار، پیری و مواد شیمیایی مقاوم است. برای آب گرم، بخار، مواد شوینده، محلول هیدروکسید پتاسیم، روغن و گریس سیلیکون، انواع اسیدهای رقیق و مواد شیمیایی (داروها) مناسب است. به ویژه به دلیل مقاومت آن در برابر مایعات ترمز گلیکول توصیه می شود، اما با همه محصولات روغن معدنی (روغن ها، سوخت ها) سازگار نیست.
سیلیکون (SI): لاستیک سیلیکونی دارای وسیع ترین محدوده دمای عملیاتی (-60-180 درجه ) است، بی ضرر، غیر سمی و بی بو است، مقاومت بسیار خوبی در برابر پیری ازن، پیری اکسیژن، پیری سبک و پیری هوازدگی دارد و دارای عالی است. عایق الکتریکی عملکرد، خواص سطح ویژه و بی اثری فیزیولوژیکی، قابلیت تنفس بالا
همچنین انواع مختلفی از مواد مانند: لاستیک پلی یورتان (PU)، لاستیک طبیعی (NR)، لاستیک بوتیل (BU)، پلی اتیلن سولفونه (CSM)، پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE)، لاستیک نئوپرن (CR)، لاستیک اکریلیک (ACM) وجود دارد. و مواد دیگر
طرح ترکیبی حلقه آب بندی لاستیکی O شکل
<1>اصول طراحی فرمول
فرمول لاستیک به طور کلی از لاستیک خام، سیستم عامل تقویت کننده آنتی اکسیدان ولکانیزاسیون، سیستم حفاظتی، سیستم تقویت کننده و سیستم نرم کننده تشکیل شده است. هدف از طراحی فرمول یافتن بهترین ترکیب از اجزای مختلف برای به دست آوردن عملکرد کلی خوب است. طراحی فرمول در نهایت باید به اهداف زیر دست یابد:
1. الزامات عملکرد حلقه آب بندی را برآورده کنید.
2. فن آوری پردازش لاستیک عملکرد خوبی دارد.
3. با فرض اطمینان از کیفیت محصول، سعی کنید مواد اولیه ای را انتخاب کنید که ارزان، غنی از منابع، غیر سمی یا کم سم باشد و عملکرد پایداری داشته باشد.
فرمول های لاستیک را می توان با توجه به کاربرد آنها به فرمول های آزمایشی و فرمول های عملی تقسیم کرد. اولی برای مطالعه یا شناسایی رابطه بین یک ماده خام خاص و خواص لاستیک ولکانیزه و لاستیک مخلوط است و تلاش می کند ترکیب ساده ای داشته باشد. فرمول عملی عمدتاً رابطه بین عملکرد لاستیک ولکانیزه، عملکرد واقعی محصول و عملکرد فرآیند لاستیک مرکب را مطالعه می کند. فرآیند تدوین فرمول عملی به شرح زیر است:
تجزیه و تحلیل شرایط محیطی و فرآیند ساخت مورد استفاده توسط محصول - انتخاب انواع لاستیک و مواد تشکیل دهنده مختلف فرمول، فرمول تست - تست ارزیابی عملکرد - تنظیم و بهبود اجزا - گسترش تست برای تعیین فرمول عملی .
<2>طراحی ترکیبی درزگیر اورینگ
محیط کاری پیچیده و متنوع حلقه آب بندی لاستیکی O شکل مستلزم آن است که مواد لاستیکی آن دارای خواص ویژه خاصی باشد. در سیستم های هیدرولیک، مقاومت خوب روغن، مقاومت دما، تغییر شکل دائمی فشار کم و استحکام کششی خاصی مورد نیاز است. به عنوان یک مهر و موم پویا، علاوه بر الزامات، مواد لاستیکی نیز باید مقاومت خوبی در برابر سایش و مقاومت در برابر پارگی داشته باشند. برای آب بندی محیط های خاص، تغییر حجم و تغییر سختی مواد لاستیکی در محیط لازم است که کم باشد. به طور خلاصه، طراحی فرمول باید به طور جامع بر اساس شرایط کاری خاص، نوع متوسط، دمای عملیاتی، فشار کاری و وضعیت کاربرد در نظر گرفته شود.
<3>پردازش لاستیک مهر و موم حلقه O
در حال حاضر روش تولید حلقه های آب بندی لاستیکی O شکل عمدتا از طریق قالب گیری می باشد. در این میان، روش های ولکانیزاسیون محصولات قالب گیری عمدتاً شامل قالب گیری صفحه تخت، قالب گیری انتقالی و قالب گیری تزریقی است. روش قالب گیری صفحه تخت طولانی ترین سابقه را دارد. استفاده از قالب گیری انتقالی در حدود دهه 1950 آغاز شد، در حالی که قالب گیری تزریقی به تدریج از صنعت پلاستیک به صنعت لاستیک در دهه 1960 منتقل شد. روند توسعه فعلی توسعه تدریجی روش فشار تزریق است، اما به دلیل دامنه متفاوت سازگاری. این یک واقعیت است که این سه می توانند با هم همزیستی و توسعه پیدا کنند. با توجه به ویژگی های آن، حلقه های آب بندی O شکل هنوز از قالب گیری صفحه تخت به عنوان روش اصلی شکل دهی استفاده می کنند.
در طی فرآیند ولکانیزاسیون قالبگیری، دما، زمان و فشار ولکانیزاسیون باید به شدت و به درستی کنترل شود و تغییرات پارامترهایی مانند دما در طول فرآیند ولکانیزاسیون باید در هر زمان مورد توجه قرار گیرد و متناسب با آن برخورد شود. در غیر این صورت ممکن است محصول کم سولفوره یا بیش از حد سولفوره شده باشد. اگر از سیستم کنترل خودکار استفاده شود، کل فرآیند ولکانیزاسیون به طور خودکار ثبت و کنترل می شود تا اطمینان حاصل شود که محصول به درجه درست ولکانیزاسیون می رسد.
دمای ولکانیزاسیون یکی از شرایط اساسی برای واکنش ولکانیزاسیون درزگیرهای O-ring لاستیکی است. این به طور مستقیم بر سرعت ولکانیزاسیون و کیفیت محصول تأثیر می گذارد. دمای ولکانیزاسیون بالا است، سرعت ولکانیزاسیون سریع است و راندمان تولید بالا است. دمای ولکانیزاسیون کم است، سرعت ولکانیزاسیون کند است. دمای ولکانیزاسیون به فرمولاسیون بستگی دارد که مهمترین آن به نوع لاستیک و سیستم ولکانیزاسیون مورد استفاده بستگی دارد. مناسب ترین دمای ولکانیزاسیون لاستیک طبیعی به طور کلی 143 درجه -150 درجه و لاستیک مصنوعی عموماً 150 درجه -180 درجه است. زمان ولکانیزاسیون معمولاً از طریق آزمایش با توجه به دمای ولکانیزاسیون تعیین شده تعیین می شود.
محصولات لاستیکی در طول فرآیند ولکانیزاسیون تحت فشار قرار می گیرند. هدف این است که مواد لاستیکی به راحتی جریان یابد و حفره قالب را پر کند، از ایجاد حباب در طول فرآیند ولکانیزاسیون جلوگیری کند و تراکم محصول را بهبود بخشد. اندازه فشار ولکانیزاسیون به سختی مواد لاستیکی و اندازه قالب بستگی دارد. هنگامی که سختی مواد لاستیکی زیاد و اندازه قالب بزرگ است، فشار می تواند بیشتر باشد، در غیر این صورت فشار باید به طور مناسب کاهش یابد.