Izpratne par blīvēšanas materiāliem, kas nav{0}}elastomēri

Reālā robeža blīvēšanas inženierijā faktiski ir blīvēšanas mehānismu robeža. Elastomēru blīvējumu sākotnējais blīvēšanas spēks galvenokārt ir atkarīgs no elastības atjaunošanās pēc saspiešanas, un vidējais spiediens vēl vairāk palielinās kontakta spriegumu. Ja kompresijas komplekts kļūst pārāk liels un materiāls zaudē savu elastīgo atmiņu, blīvējums neizdosies. Turpretim tehniskajiem polimēriem, piemēram, PTFE, UHMWPE un PEEK, ir principiāli zema elastības atgūšana, un jo īpaši PTFE uzrāda ievērojamu aukstuma plūsmu vai šļūde. Tādējādi šie materiāli darbojas nevis, "atgriežoties kā gumija", bet gan ģeometriskā dizaina, priekšslodzes, spiediena aktivizēšanas, atsperu vai O-gredzena sprieguma nodrošināšanai blīvējuma veiktspējai. Tas nosaka blīvējuma materiālu, kas nav -elastomērs, pamata robežu: galvenais jautājums ir nevis materiāla stiprība, bet gan tā loma sistēmā, - neatkarīgi no tā, vai tas nodrošina elastīgu kompensāciju, vai tas nodrošina tādas funkcijas kā zema berze, nodilumizturība, ķīmiskā izturība, ekstrūzijas pretestība vai slodzes-izturība. Pirmais ir elastomēros, un pēdējais ir iemesls, kāpēc inženiertehniskā plastmasa tiek izmantota blīvēšanas lietojumos.

1. PTFE PTFE nevajadzētu uzskatīt tikai par "augstas klases plastmasu", bet gan par vielu, kas vienlaikus pārkāpj trīs svarīgas robežas: ķīmiskā izturība, temperatūras izturība un zema berze. AGC pētījumi liecina, ka tam ir normāls darba temperatūras diapazons no aptuveni -180 grādiem līdz +260 grādiem, un tas ir ķīmiski inerts pret praktiski visiem materiāliem. Saskaņā ar Parkera datiem PTFE sausās slīdēšanas berzes koeficients uz tērauda ir aptuveni 0,10, kas ir daudz zemāks nekā UHMWPE (~0,25) un neapstrādāts PEEK (~0,35). Tas nozīmē, ka PTFE efektīvi pārvieto elastomēru -blīvējumu augstākās veiktspējas robežu augstās temperatūrās, ļoti kodīgās un dinamiskās situācijās ar zemu berzi.

Bet tā trūkumi ir tikpat būtiski. Pārkers saka, ka neapstrādātajam PTFE istabas temperatūrā ar pastāvīgu slodzi ir liela šļūde, un tam būtībā nav elastīgas atjaunošanās. Berze ir ļoti zema, bet nodilumizturība ir diezgan vāja. Tāpēc nav pareizi uzskatīt PTFE par augstas temperatūras gumiju vai elastomēra O-gredzenu cietu ekvivalentu. Tipiska inženierijas kļūda ir samazinātas berzes apvienošana ar spēju nodrošināt stabilu elastīgu blīvējumu. Tāpēc PTFE reālos lietojumos reti izmanto vienu pašu. Viens veids ir mainīt pildvielu, izmantojot tādus materiālus kā stikla šķiedra, oglekļa šķiedra, grafīts vai bronza, lai uzlabotu šļūdes pretestību, nodilumizturību, spiedes izturību un pretizspiešanas spēju. Cita metode ir spriegumam pakļautu blīvējuma konstrukciju izmantošana, piemēram, ar atsperu -enerģiju vai elastomēru{10}}ar strāvu darbināmas konstrukcijas, kur atsperes vai O -gredzeni kompensē zema spiediena kontaktu un ilgstošu{13}}deformāciju.

No inženiertehniskā viedokļa PTFE ir jāuzskata par materiālu, kas pārkāpj vides saderības, temperatūras un berzes robežas, nevis kā materiālu, kas nodrošina ģeometrisku vai elastīgu kompensāciju. Tas ir vislabāk piemērots situācijām, kad ir augsta temperatūra, agresīva ķīmiska iedarbība vai dinamiska kustība ar nelielu berzi. Tomēr tas nav labākais risinājums, ja galvenā prasība ir liela deformācijas atbilstība vai ilgstoša elastība.

2. UHMW-PE
UHMWPE ir pilnīgi atšķirīga materiāla robeža salīdzinājumā ar PTFE. Piemēram, Ensinger PE1000 ir ļoti augsta triecienizturība, laba nodilumizturība un nodilumizturība, spēcīga slīdošā nodiluma darbība un izcila veiktspēja zemā temperatūrā. Tipiski parametri ir stiepes modulis aptuveni 700 MPa, tecēšanas robeža aptuveni 19 MPa un ekspluatācijas temperatūra aptuveni no -260 grādiem līdz +80 grādiem.

Tā nav augstas temperatūras izturīga plastmasa pēc materiāla rakstura, bet gan nodilumizturīgs un triecienizturīgs tehniskais polimērs. Pārkers norāda, ka "UHMWPE ir viens no izturīgākajiem un nodilumizturīgākajiem materiāliem, taču tam ir ierobežotāka temperatūras un ķīmiskā izturība nekā PTFE, un tas ir vairāk piemērots abpusēji vai ļoti lēni slīdošiem lietojumiem ar augstāku berzes koeficientu nekā PTFE. Trelleborg galvenais UHMWPE piedāvājums ir kā materiāls virzošajiem gredzeniem, hidrauliskajiem slodzes virzītājiem un nodiluma sānu gredzeniem. virzuļi vai stieņi un novērš metāla -pret-metālu kontaktu.

Citiem vārdiem sakot, UHMWPE ir izstrādāts tā, lai tas būtu nodilumizturīgs, vadāms, izturīgs zemā temperatūrā un lēnām slīdošām kustībām, lai nekonkurētu ar PTFE augstā temperatūrā vai ķīmiski skarbos apstākļos. UHMWPE bieži tiek uzskatīts par lētu PTFE aizstājēju, taču patiesībā to lomas būtiski atšķiras. PTFE ir paredzēts ārkārtējai ķīmiskajai izturībai, augstai temperatūrai un īpaši-zemai berzei, savukārt UHMWPE ir paredzēts nodilumizturībai, triecienizturībai un zemas temperatūras izturībai.

3. PEEK PEEK ir strukturālāks materiāls blīvēšanas sistēmās. Victrex dati liecina, ka PEEK ir augsta temperatūras kapacitāte, plaša ķīmiskā izturība, augsta mehāniskā izturība, izcila izmēru stabilitāte, hidrolīzes izturība un nodilumizturība. Piemēram, tipiskajai 450G klasei stiepes modulis ir aptuveni 4,0 GPa, stiepes izturība ir aptuveni 98 MPa un nepārtraukta darba temperatūra līdz 260 grādiem.

PEEK noteikti nav mīksts{0}}kontaktu blīvējuma materiāls, bet gan augsta moduļa strukturāls polimērs. To galvenokārt izmanto blīvēšanas lietojumos kā rezerves gredzenus, pret-izspiešanas ierīces, vadošos elementus un nesošās konstrukcijas sastāvdaļas. Vadības un nodiluma lietojumiem Trelleborg klasificē PEEK kā augsta moduļa inženierplastmasu. PEEK atpakaļ{6}}gredzeni ir īpaši izstrādāti, lai izvairītos no O-gredzenu vai X-gredzenu ekstrūzijas zem augsta spiediena.

PEEK priekšrocība ir tā, ka tas paplašina spiediena pretestības, spraugu kontroles, slodzes nestspējas un izmēru stabilitātes robežas. Taču PEEK nav universāls blīvējuma materiāls. Tas nav ideāli piemērots lielas deformācijas atbilstības vai pielaides absorbcijas lietojumiem, un tam ir lielāks berzes koeficients nekā PTFE. Tāpēc ir ieteicams uzskatīt PEEK par strukturālu un pret-izspiešanu saistītu materiālu, bet ne par galveno blīvējuma elementu.

4. TPU (PU)
Blīvēšanas lietojumos poliuretānu bieži dēvē par TPU, un tas ir standarta materiāls hidrauliskajā dinamiskajā blīvēšanā. Parker TPU jau ilgu laiku ir bijis etalons šķidruma energosistēmās, piedāvājot izcilu nodilumizturību, termisko stabilitāti, hidrolīzes izturību, kompresijas komplekta veiktspēju un elastību. Covestro atzīmē arī savu lielisko nodilumizturību, plašo elastības diapazonu, augstu elastību un labu izturību pret eļļām un noteiktiem šķīdinātājiem.

Tādējādi TPU atrodas vidējā stāvoklī starp elastomēriem un inženiertehniskajām plastmasām. Tam ir lieliska elastība, un tas ievērojami uzlabo nodiluma ilgumu un mehānisko izturību, īpaši augsta spiediena dinamiskām hidrauliskām ierīcēm. Bet tā patiesais spēks ir īpaši dinamiskā hidrauliskā blīvēšanā, nevis universālā ķīmiskā izturība vai statiskā blīvējuma apstākļos.

Viens no visizplatītākajiem maldiem ir domāt par TPU kā vienu viendabīgu materiālu, jo tā ķīmiskā izturība ir ļoti atkarīga no sastāva, cietības, temperatūras, koncentrācijas un iedarbības perioda. Spēcīgas skābes un sārmi uzbruks TPU, aromātiskie ogļūdeņraži izraisīs tā uzbriest, ketoni un esteri izraisīs ievērojamu pietūkumu, un DMF, DMSO, NMP un THF ir TPU šķīdinātāji. Formulācijai ir arī nozīme temperatūras noturībā. Uz MDI balstītām sistēmām parasti ir 100 grādi, savukārt uz PPDI balstītām sistēmām ir aptuveni 135 grādi. Tādējādi PU nenosaka viena nemainīga robeža, bet gan sistēmas-atkarīgas formulējuma robežas.

5. Inženiertehniskā robeža starp elastomēriem un inženierplastmasām
Pamatbarjeru starp inženiertehnisko plastmasu un elastomēriem var saprast dažos veidos. Elastomēri galvenokārt ir atbildīgi par blīvēšanas spēku, pateicoties elastīgai atgūšanai, savukārt inženierplastmasas, piemēram, PTFE, UHMWPE un PEEK, nepaļaujas uz elastīgu deformāciju, bet paaugstina veiktspējas robežas ar zemu berzi, nodilumizturību, ķīmisko izturību, ekstrūzijas izturību un izmēru stabilitāti.

Viņu funkcionālās lomas ir labi diferencētas. PTFE galvenokārt nodarbojas ar ķīmisko vielu, temperatūras un berzes ierobežojumiem. UHMWPE ir saistīta ar nodilumizturību, vadību, zemas temperatūras veiktspēju un lēnu slīdēšanu. PEEK tiek izmantots nestošai, pret-izspiešanai un augsta spiediena konstrukcijas stabilitātei. PU ir optimizēts nodiluma laikam dinamiskos hidrauliskos apstākļos. Praksē labākie blīvēšanas risinājumi bieži ir nevis nomaiņas, bet gan hibrīdsistēmas. Piemēram, O-gredzens nodrošina priekšslodzi un sākotnējo kontaktspēku, PTFE uzmava nodrošina samazinātu berzi un uzlabotu ķīmisko izturību, un PEEK vai piepildīts PTFE atpakaļgredzens novērš ekstrūzijas spiedienu zem spiediena.

Visbiežāk sastopamā inženiertehniskā kļūda ir materiālu salīdzināšana dažādām blīvēšanas metodēm. PTFE nav augstākās kvalitātes-gumija, PEEK nav universāla plastmasa, UHMWPE nav lēts PTFE, PU nav tikai cietāks NBR. Tiklīdz tiek atpazīts dominējošais atteices veids, materiāla robeža ir acīmredzama.