Во преработувачката индустрија, инженерите одговорни за запечатување обично се најпребирливите членови на проектниот тим.
Кога машината работи нормално, никој не размислува за вас; но штом опремата ќе развие протекување (на вода, масло или гас) на локацијата на клиентот, првото лице кое се бара одговорно е несомнено инженерот за заптивање.
Структурниот инженер прво ги испитува димензиите на ровот, потврдувајќи дека тие се прецизно нацртани според спецификациите за толеранција. Одделот за IQC потоа го проверува фабричкиот извештај, потврдувајќи дека производите испорачани од големите производители ги исполнуваат сите потребни стандарди. На крајот на краиштата, одговорноста за анализата на дефектот паѓа директно на инженерот за заптивање.
Го отстранивте неисправниот О-прстен; неговата површина беше недопрена, без пукнатини или знаци на хемиска корозија. Единствената промена беше тоа што беше срамнета со земја и не можеше да се врати во првобитната форма.
Во оваа фаза, фокусирањето само на вредностите на цврстина на истегнување и цврстина на брегот наведени во спецификациите за материјалот на добавувачот може да не успее да ја идентификува вистинската причина за дефект.
Во областа на запечатените полимерни материјали, долгорочните перформанси на запечатување честопати не се одредуваат според цврстината на материјалот или цврстината на истегнување, туку од често потценетиот параметар: комплетот за компресија (CS).
Ајде да го истражиме овој параметар во длабочина од три перспективи.
0 1
Запечатување - што точно се запечатува?
Пред да разговараме за трајната деформација на компресија, од суштинско значење е да се поправи вообичаената механичка заблуда: запечатувањето не се потпира на „блокирање“, туку на „потпора“.
слика
Кога ќе вметнете силиконски О-прстен во металниот жлеб и ќе ја затегнете прирабницата, силиконот се компресира (обично во сооднос од 15%–30%).
Силиконот е високо еластичен материјал. Кога ќе се компресира, неговите молекуларни синџири се насилно искривени, генерирајќи силна сила за враќање (контактен стрес) што се обидува да се врати во првобитната состојба.
Оваа сила на враќање цврсто се спротивставува на металниот ѕид; теоретски, сè додека го надминува притисокот на внатрешната течност, медиумот воопшто нема да истекува.
Затоа, суштината на запечатувањето лежи во континуираното обезбедување на еластична сила со силиконски молекуларни синџири под компресија, овозможувајќи им цврсто да се прилепуваат на металните површини.
0 2
Што предизвикува дефект на заптивката?
Бидејќи запечатувањето се потпира на силата за враќање, што ќе се случи ако оваа сила исчезне?
Што е трајна деформација на компресија?
Силиконскиот гел го израмнивме за 25%, го печевме во рерна на 120 степени 70 часа, потоа го извадивме и оставивме да се излади и да се врати во првобитната форма.
Ако може целосно да ја врати својата првобитна дебелина, CS=0% (совршен еластомер што не постои во реалноста).
Ако целосно се израмни и воопшто не се опорави, CS=100% (што покажува дека станала цврста пластика).
Зошто молекуларните синџири не можат „да се вратат во првобитната состојба“? Прашањето лежи на микроскопско ниво:
Физичко ниво - релаксација на стрес и реорганизација на сегментација на синџири
Силиконот се формира со испреплетување на долги молекуларни синџири. Кога се изложени на продолжена компресија на високи температури,
Го намалува неговиот внатрешен стрес преку постепено лизгање и реорганизација.
Тоа е како да притискате мазна топка предиво на дното на кутијата една година-додека ќе ја извадите, таа веќе е прилагодена на својата сплескана форма и тешко може да ја врати својата првобитна мекиност.
Овој физички „компромис“ резултира со постепено опаѓање на силата за враќање.
Хемиско ниво – Раскинување и реорганизација на вкрстено-поврзувачки врски
Ова е најкритичниот аспект. Еластичноста на силиконот се потпира на вкрстените-поврзувачки врски помеѓу молекуларните синџири (како што се сулфурните-сулфурните врски).
При високи температури и продолжена компресија, оригиналните вкрстени-врзувачки врски се раскинуваат, што резултира со губење на еластичната влечна сила.
Покритично, слободните радикали генерирани со фрактура повторно ќе формираат-нови вкрстени-врзани врски под компресирани услови на материјалот-ефикасно блокирајќи ги молекуларните синџири во „рамна состојба“. Дури и откако ќе се отстрани надворешната сила, овие нови хемиски врски го спречуваат материјалот да се врати во првобитната конфигурација.
Физичко лизгање + хемиска рекомбинација=трајна деформација на притисок.
Повисоката вредност на CS резултира со порамен силиконски гел и послаб контактен стрес. На крајот, кога силата на враќање станува недоволна во споредба со притисокот на течноста, се јавува истекување.
0 3
Како треба да се реши ова од инженерска перспектива?
Сега кога ги разбираме основните механизми, како можеме да го избегнеме овој ризик при дизајнирање пломби и избор на материјали?
1. Кога ги толкувате податоците од CS, секогаш разјаснете ги условите за тестирање.
Табелата за физички својства обезбедена од добавувачот честопати наведува „постојана деформација при компресија: 25%.Меѓутоа, на која температура, под кој однос на компресија и колку долго биле направени овие мерења?
Ако вредноста на CS се мери на 25% на 100 степени, таа може да се зголеми до над 50% при реални работни услови од 150 степени поради забрзаното термичко и оксидативно стареење.
Клучното барање е дека при оценувањето на вредноста на CS, температурата на тестот не смее да биде пониска од максималната работна температура на производот, а времетраењето на тестот мора да биде најмалку 70 часа или 168 часа. Само таквите податоци можат да послужат како валидна референца за избор.
2. Фокусирајте се на системот за вкрстено{{1} поврзување наместо слепо да ја зголемувате цврстината
Ако вредноста на CS не ги исполнува барањата, не обидувајте се да ја надоместите со зголемување на тврдоста на силиконскиот гел-тврдоста не може да ја врати трајната деформација. Наместо тоа, интервенцијата треба да биде насочена кон хемискиот систем за вкрстено-поврзување на материјалот.
Земајќи ги NBR или EPDM како примери: традиционалните системи за вулканизација на сулфур формираат сулфурни-врски со ниска енергија на врската, кои се склони кон кршење и реформација на високи температури, што резултира со лоши вредности на CS.
Со усвојување на систем за вулканизација на пероксид, се формираат јаглеродни-единечни врски, кои покажуваат висока енергија на врската и се отпорни на расцепување и рекомбинација при висока-температурна компресија, со што значително се намалува трајната деформација на компресија.
Замена е-намалување на отпорноста на кинење на пероксид-вулканизираните материјали. Ова претставува типична рамнотежа помеѓу постигнување „не-распарливост“ и одржување на „својства за враќање“.
3. Компензирање на слабеењето на CS на материјалот преку структурен дизајн
Ако вредноста на CS на материјалот е оптимизирана до неговата физичка граница (на пр. 30%), како можеме да обезбедиме континуирани перформанси на запечатување за време на долготрајна- употреба?
Бидејќи знаеме дека ќе изгуби одредена еластичност, треба да ја вклучиме оваа загуба во додатокот за компресија при дизајнирање на димензиите на жлебот.
Сепак, односот на компресија не може да се зголемува на неодредено време. Кога стапката на компресија е претерано висока (надминува 40%), внатрешниот стрес во полимерот се зголемува експоненцијално, што доведува до прерана механичка фрактура на молекуларните синџири и последователно забрзување на влошувањето на CS.
Најефикасниот пристап е конструктивните инженери и инженерите за материјали заеднички да изведат толеранција на жлебот заснована на кривата на релаксација на стресот-така која ниту го загрозува интегритетот на силиконот ниту не одржува доволен однос на притисокот на запечатувањето по десет години.
Создавањето печат во суштина значи да се стане и пријател и непријател на времето.
Вистинскиот инженер за заптивање не се фокусира само на обезбедување на водонепропустливо заптивка во моментот на завршувањето на склопувањето.
Нивната загриженост лежи во тоа дали, по три, пет, па дури и десет години-повторено изложување на високи температури и интензивен притисок-молекуларниот синџир сè уште ќе остане цврсто прицврстен за металната површина.
Ако имате пломба што постојано протекува, но не може да ја идентификува причината или сметате дека табелите на имотот на добавувачот се збунувачки-, слободно контактирајте го нашиот продажен инженер со вашите цртежи и неуспешни примероци.