Температура — это не просто цифра в таблице данных.

Эффективное уплотнение может казаться приемлемым при обычных условиях окружающей среды, но может выйти из строя на холоде во время зимнего запуска, горячего останова или после циклической работы. Температура влияет на жесткость материалов и на то, насколько легко они восстанавливают свою форму после деформации, а также на скорость их релаксации под напряжением и их восприимчивость к старению, а также на окружающие факторы, такие как жидкость, давление, крепежные элементы. Стандарт ISO 5119:2023 определяет испытания статических уплотнительных колец при низкой температуре с использованием сжатого газа. Он не устанавливает критерии приемлемости для продукта. Фактически, именно поставщик и заказчик могут совместно определить приемлемый уровень качества продукции. Однако в нем указывается, что одна конфигурация не устанавливает минимальную температуру для другой.

Как холод и тепло воздействуют на эластомер

Холод снижает гибкость и скорость восстановления, холодная погода делает резину хрупкой. Если давление создаст отверстие в уплотнении, материал, скорее всего, либо сожмется, либо будет восстанавливаться слишком медленно. Это означает, что протечка может начаться до того, как образец полностью высохнет — герметизация зависит от хорошего контакта, а не просто от сухости.

Высокая температура ускоряет старение и потерю силы.

Высокая температура может вызвать окисление, образование поперечных связей, разрыв цепей и потерю пластификаторов. Уплотнение может затвердеть, стать хрупким или даже потрескаться; даже небольшое усилие контакта может привести к протечкам, даже если размер соответствует норме.

Термоциклирование обеспечивает подвижность

Резина, пластик и металл расширяются в разной степени, изменяя сжатие и зазор. Циклирование приводит к дополнительной степени деформации, пусковому давлению и изменению вязкости — следовательно, худшее может произойти во время перехода, а не в какой-либо из точек остановки.

NBR, EPDM, FKM и силикон: сравнительный анализ.

Указанные диапазоны температур для резиновых уплотнений Parker являются лишь приблизительными значениями. Они могут значительно изменяться в зависимости от типа материала, а также от используемых специальных марок. Поэтому, если какой-либо диапазон температур для резиновых уплотнений используется повторно, испытание следует проводить в условиях, приближенных к реальным рабочим.

НБР: подходит для масел, но предельные значения температуры при низких температурах зависят от состава.

Уплотнения из нитриловой резины (NBR) — это экономичные изделия, обеспечивающие хороший баланс для различных масел и видов топлива. Более высокое содержание акрилонитрила улучшает гидростойкость резинового уплотнения, но в то же время снижает вероятность его эффективной работы в холодных условиях, поэтому нитриловые уплотнения одинаковой твердости могут вести себя по-разному.

Воздействие повышенных температур не только увеличивает твердость и схватывание. Материал уплотнителя необходимо проверить на воздействие масла, присадок, выдержки и срока службы в ходе запланированного испытания. Кратковременного испытания в печи недостаточно для определения необходимого интервала между заменами уплотнителей.

EPDM: Водонепроницаемый и атмосферостойкий – не содержит нефти.

Уплотнения из EPDM-резины обладают хорошим сочетанием низкой эластичности и устойчивости к озону, а также устойчивы к атмосферным воздействиям и многим жидкостям на водной основе. Хотя EPDM можно использовать для герметизации многих водных и наружных применений, даже вода и пар при повышенных температурах будут вызывать изменения в зависимости от используемого компаунда.

Нефтяные масла и топливо — его главные враги. Не зная подробностей, можно предположить, что один уплотнитель из EPDM-резины может разбухнуть, а другой потерять часть своих свойств, даже если оба уплотнения находятся в пределах допустимой температуры. Поэтому необходимо внимательно следить за смазочными материалами, чистящими средствами и случайным воздействием этих веществ.

FKM: Обладает выдающимися высокотемпературными свойствами и компромиссом в отношении холодного запуска.

Резиновые уплотнения из FKM выдерживают воздействие горячих масел, различных видов топлива и химических растворов. В большинстве случаев уплотнения из FKM превосходят уплотнения из нитриловой резины при высоких температурах. Эти материалы широко используются вблизи двигателей, насосов, компрессоров и в технологическом оборудовании.

Обычные резиновые уплотнения из FKM быстрее затвердевают при низких температурах, а низкотемпературные марки не взаимозаменяемы. Резиновые уплотнения из FKM, используемые в условиях высоких температур, должны быть протестированы на устойчивость к пару, аминам, щелочам и другим редким жидкостям, поскольку наличие термостойкости никоим образом не означает сохранение других свойств или совместимости материала в долгосрочной перспективе.

Силикон: удивительная гибкость в широком диапазоне температур, ограниченная механическими характеристиками.

Силиконовые резиновые уплотнители сохраняют свою эластичность в различных температурных режимах. Они могут способствовать герметизации статического электричества, рекуперации тепла и холода, а также работе с сухим теплом. Однако заявления о соответствии нормам или чистоте должны относиться к документированному составу, а не к внешнему виду материала.

Из-за более низкой устойчивости к разрыву, износу и выдавливанию, а также из-за газопроницаемости, зоны зазоров, подверженных движению, износу и давлению, следует тщательно проверять с помощью силиконовых резиновых уплотнений.

Пример реальной проблемы, возникающей при низких температурах: утечка из клапана газобаллонного оборудования.

Вначале GM выпустила через NHTSA бюллетень под названием «16-NM-121», в котором обсуждалась проблема срабатывания вентиляции при использовании сжатого природного газа (СПГ) в условиях сильного холода или во время заправки. Быстро заправляемый газ расширяется, что снижает температуру деталей ниже -40 °C, вызывая утечку через затвердевшее уплотнительное кольцо.

В бюллетене также сообщалось, что утечка прекратилась при температуре выше -40 °C, поскольку восстановилась эластичность, и что проблема могла усугубиться при большем давлении на дозатор; кроме того, помимо проверок на станции, в случае последнего был произведен необходимый ремонт клапана.

Этот случай с General Motors, ставший достоянием общественности, не связан с компанией Yida. Он показывает, что температура окружающей среды сама по себе недостаточна в качестве ориентира, когда на уплотнение совместно воздействуют расширение газа, давление, температура металла и упругость.

Сочетание оценки среды и температуры

Нагретая поверхность более подвержена воздействию жидкости, а также может происходить набухание или деформация, тогда как холодная поверхность становится более вязкой, и сила воздействия возрастает. Кроме того, состав материала может различаться в зависимости от конкретного случая, и один и тот же материал может демонстрировать совершенно иное поведение в экстремальных условиях по сравнению с более обычными. Поэтому никогда не следует полагаться на данные о совместимости, если вы не знаете, с какими условиями имеете дело!

Что указано в технических характеристиках по температуре, а что нет.

В соответствии со стандартом ISO 3601-5:2015, пользователи и поставщики должны согласовать требования к свойствам материалов, испытаниям и образцам, которые необходимо провести. Простое указание названия полимера, класса твердости и типа плиты не дает адекватного описания поведения герметизирующего материала после производства.

Процедура проверки температурного режима для готового герметика.

Для проведения валидации необходимо создать точно такую ​​же ситуацию, которая может возникнуть в реальных условиях эксплуатации. Стабилизированная холодная выдержка может не выявить восстановление давления во время повышения его плотности, а кратковременное повышение температуры может не учесть зависящую от времени релаксацию напряжений.

а. Выясните фактическую температуру запайки; нет смысла притворяться, так как температура окружающей среды или температура подачи могут с ней не совпадать.

б. Сохраняйте неизменность параметров соединения, уплотнения, канавки, крепежных элементов и метода сборки со смазкой, то есть не допускайте никаких изменений.

c. Полные производственные герметики должны выдерживать необходимое время выдержки, в идеале, по возможности, с использованием непосредственно защитной среды.

d. Использовать выпущенные инструменты, смазочные материалы и изготовленные в собранном виде детали типовых узлов.

e. Выполните холодный пуск, горячую выдержку, выключение и циклы в правильной последовательности давления, вакуума или движения.

f. Измеряйте утечку во время испытания на термоциклирование, а не сразу после его завершения.

g. Обратите внимание на признаки затвердевания, изменения твердости, растрескивания, набухания, выдавливания и повреждений при монтаже.

h. Задокументируйте партии и версии, а затем определите, когда потребуется повторная проверка внесенных вами изменений.

Рекомендации покупателя по эксплуатации уплотнения при определенной температуре

Сотрудничество с Далянь Ида в вопросах выбора и проверки материалов.

Компания Dalian Yida Precision Rubber Products Co., Ltd. может оценить совместимость с различными средами, термическими циклами, историей давления и вакуума, а также другими факторами, влияющими на проектирование и сборку уплотнения. Выбор оптимального состава позволит добиться точного соответствия технологическому процессу.

Предоставьте чертежи, информацию о положении уплотнения, измеренной геометрии уплотнения, характеристиках рабочей среды, цикле давления/вакуума, требованиях заказчика и стандартах. Использование заявленных характеристик продукции Yida допускается только при наличии разрешения на реализацию проекта.

Резина с самым высоким показателем не будет решением, а вот состав, способный поддерживать контактную силу, восстанавливаемость и целостность соединения в реальных условиях, — залог успеха. Проведите тестирование, затем подтвердите качество состава и, наконец, проведите полный цикл испытаний.