Dalam industri pembuatan, jurutera yang bertanggungjawab untuk pengedap biasanya merupakan ahli pasukan projek yang paling menuntut.
Apabila mesin beroperasi seperti biasa, tiada siapa yang memikirkan anda; tetapi sebaik sahaja peralatan mengalami kebocoran (air, minyak, atau gas) di tapak pelanggan, orang pertama yang bertanggungjawab sudah pasti adalah jurutera pengedap.
Jurutera struktur terlebih dahulu memeriksa dimensi parit, mengesahkan ia dilukis dengan tepat mengikut spesifikasi toleransi. Jabatan IQC kemudiannya mengesahkan laporan kilang, mengesahkan bahawa produk yang dibekalkan oleh pengeluar utama memenuhi semua piawaian yang diperlukan. Akhirnya, tanggungjawab untuk analisis kegagalan terletak tepat pada jurutera pengedap.
Anda mengalih keluar cincin O-yang rosak; permukaannya utuh, bebas daripada rekahan atau tanda-tanda kakisan kimia. Satu-satunya perubahan ialah ia telah diratakan dan tidak dapat dipulihkan kepada bentuk asalnya.
Pada peringkat ini, tumpuan semata-mata pada kekuatan tegangan dan nilai kekerasan Shore yang disenaraikan dalam spesifikasi bahan pembekal mungkin gagal untuk mengenal pasti punca sebenar kegagalan.
Dalam bidang bahan polimer tertutup, prestasi pengedap jangka panjang-selalunya ditentukan bukan oleh kekerasan bahan atau kekuatan tegangan, tetapi oleh parameter yang sering diremehkan: set mampatan (CS).
Mari kita teroka parameter ini secara mendalam dari tiga perspektif.
0 1
Pengedap – apakah sebenarnya yang dimeterai?
Sebelum membincangkan ubah bentuk kekal mampatan, adalah penting untuk membetulkan salah tanggapan mekanikal yang biasa: pengedap tidak bergantung pada "menyekat" tetapi pada "menyokong."
gambar
Apabila anda memasukkan cincin O silikon-ke dalam alur logam dan mengetatkan bebibir, silikon itu dimampatkan (biasanya kepada nisbah 15%–30%).
Silikon adalah bahan yang sangat elastik. Apabila dimampatkan, rantai molekulnya diherotkan secara paksa, menghasilkan daya lantunan yang kuat (tegasan sentuhan) yang berusaha untuk kembali ke keadaan asalnya.
Daya lantunan ini tegas menentang dinding logam; secara teorinya, selagi ia melebihi tekanan cecair dalaman, medium tidak akan bocor sama sekali.
Oleh itu, intipati pengedap terletak pada penyediaan daya kenyal yang berterusan oleh rantai molekul silikon di bawah mampatan, membolehkan mereka melekat dengan kuat pada permukaan logam.
0 2
Apa yang menyebabkan kegagalan meterai?
Memandangkan pengedap bergantung pada daya pemulihan, apakah yang berlaku jika daya ini hilang?
Apakah ubah bentuk kekal mampatan?
Kami meratakan gel silikon sebanyak 25%, membakarnya dalam ketuhar pada 120 darjah selama 70 jam, kemudian mengeluarkannya dan biarkan ia sejuk dan kembali ke bentuk asalnya.
Jika ia boleh memulihkan sepenuhnya ketebalan asalnya, CS=0% (elastomer sempurna yang tidak wujud dalam realiti).
Jika ia benar-benar rata dan tidak pulih sama sekali, CS=100% (menunjukkan ia telah menjadi plastik tegar).
Mengapa rantai molekul tidak boleh "kembali ke keadaan asalnya"? Isunya terletak pada tahap mikroskopik:
Tahap Fizikal – Relaksasi Tekanan dan Penyusunan Segmentasi Rantaian
Silikon terbentuk dengan saling mengunci rantai molekul yang panjang. Apabila tertakluk kepada pemampatan berpanjangan pada suhu tinggi,
Ia mengurangkan tekanan dalamannya melalui gelongsor dan penyusunan semula secara beransur-ansur.
Ia seperti menekan bebola benang yang gebu di bahagian bawah kotak selama setahun-apabila anda mengeluarkannya, benang itu sudah disesuaikan dengan bentuknya yang diratakan dan hampir tidak dapat memperoleh semula gebu asalnya.
"kompromi" fizikal ini mengakibatkan penurunan beransur-ansur dalam daya lantunan.
Tahap kimia – Pecah dan penyusunan semula-ikatan pemautan silang
Ini adalah aspek yang paling kritikal. Keanjalan silikon bergantung pada-ikatan penghubung silang antara rantai molekul (seperti ikatan sulfur-sulfur).
Di bawah suhu tinggi dan mampatan yang berpanjangan, ikatan pemaut-silang asal terputus, mengakibatkan kehilangan daya cengkaman kenyal.
Lebih kritikal, radikal bebas yang dijana oleh patah akan-membentuk semula ikatan silang-baharu di bawah keadaan mampat bahan-mengunci rantai molekul dalam "keadaan rata" dengan berkesan. Walaupun selepas daya luaran dikeluarkan, ikatan kimia baru ini menghalang bahan daripada kembali kepada konfigurasi asalnya.
Gelinciran fizikal + gabungan semula kimia=ubah bentuk kekal mampatan.
Nilai CS yang lebih tinggi menghasilkan gel silikon yang lebih rata dan tekanan sentuhan yang lebih lemah. Akhirnya, apabila daya lantunan menjadi tidak mencukupi berbanding dengan tekanan bendalir, kebocoran berlaku.
0 3
Bagaimanakah perkara ini harus ditangani dari perspektif kejuruteraan?
Sekarang setelah kita memahami mekanisme asas, bagaimana kita boleh mengelakkan risiko ini apabila mereka bentuk meterai dan memilih bahan?
1. Apabila mentafsir data CS, sentiasa jelaskan syarat ujian.
Jadual harta fizikal yang disediakan oleh pembekal sering menyatakan "ubah bentuk kekal di bawah mampatan: 25%."Walau bagaimanapun, pada suhu berapa, di bawah nisbah mampatan berapa, dan berapa lama ukuran ini diambil?
Jika nilai CS diukur pada 25% pada 100 darjah , ia mungkin melonjak kepada lebih 50% dalam keadaan operasi sebenar 150 darjah disebabkan oleh penuaan haba dan oksidatif yang dipercepatkan.
Keperluan utama ialah apabila menilai nilai CS, suhu ujian mestilah tidak lebih rendah daripada suhu operasi maksimum produk, dan tempoh ujian mestilah sekurang-kurangnya 70 jam atau 168 jam. Hanya data sedemikian boleh berfungsi sebagai rujukan yang sah untuk pemilihan.
2. Fokus pada sistem pemautan silang-dan bukannya meningkatkan kekerasan secara membuta tuli
Jika nilai CS tidak memenuhi keperluan, jangan cuba mengimbangi dengan meningkatkan kekerasan gel silikon-kekerasan tidak boleh membalikkan ubah bentuk kekal. Sebaliknya, campur tangan hendaklah ditujukan kepada sistem pemautan silang-kimia bahan.
Mengambil NBR atau EPDM sebagai contoh: sistem pemvulkanan sulfur tradisional membentuk ikatan sulfur-sulfur dengan tenaga ikatan rendah, yang terdedah kepada pecah dan reformasi pada suhu tinggi, mengakibatkan nilai CS yang lemah.
Dengan mengguna pakai sistem pemvulkanan peroksida, ikatan tunggal karbon-terbentuk, yang mempamerkan tenaga ikatan yang tinggi dan tahan terhadap belahan dan penggabungan semula di bawah-mampatan suhu tinggi, sekali gus mengurangkan ubah bentuk mampatan kekal dengan ketara.
Pertukaran-adalah penurunan dalam rintangan koyakan bahan tervulkan-peroksida. Ini mewakili keseimbangan biasa antara mencapai "tidak{3}}koyak" dan mengekalkan "sifat lantunan".
3. Mengimbangi pengecilan CS bahan melalui reka bentuk struktur
Jika nilai CS bahan telah dioptimumkan kepada had fizikalnya (cth, 30%), bagaimanakah kita boleh memastikan prestasi pengedap yang berterusan dalam -penggunaan jangka panjang?
Memandangkan kita tahu ia akan kehilangan sedikit daya tahan, kita harus memasukkan kehilangan ini ke dalam elaun mampatan semasa mereka bentuk dimensi alur.
Walau bagaimanapun, nisbah mampatan tidak boleh ditingkatkan selama-lamanya. Apabila kadar mampatan terlalu tinggi (melebihi 40%), tegasan dalaman dalam polimer meningkat secara eksponen, membawa kepada keretakan mekanikal pramatang rantai molekul dan seterusnya mempercepatkan kemerosotan CS.
Pendekatan yang paling cekap adalah untuk jurutera struktur dan jurutera bahan untuk bersama-sama memperoleh toleransi alur berdasarkan keluk kelonggaran tegasan-yang tidak menjejaskan integriti silikon mahupun gagal mengekalkan nisbah tekanan pengedap yang mencukupi selepas sepuluh tahun.
Mencipta meterai pada asasnya bermakna menjadi kawan dan musuh masa.
Jurutera pengedap sejati tidak hanya menumpukan pada memastikan pengedap kedap air pada saat pemasangan siap.
Kebimbangan mereka terletak pada sama ada, selepas tiga, lima, atau bahkan sepuluh tahun-di bawah pendedahan berulang kepada suhu tinggi dan tekanan sengit-rantai molekul masih akan kekal melekat pada permukaan logam.
Jika anda mempunyai meterai yang terus bocor berulang kali tetapi tidak dapat mengenal pasti puncanya, atau mendapati jadual harta pembekal mengelirukan-sila hubungi jurutera jualan kami dengan lukisan dan sampel anda yang gagal.