Εξατομικευμένα ελαστικά μέρη για ακραία περιβάλλοντα: Υλικά και ζητήματα σχεδίασης |

Περίληψη: Η απόδοση των υλικών από καουτσούκ αμφισβητείται σοβαρά από ακραία περιβάλλοντα όπως υψηλή θερμοκρασία, χαμηλή θερμοκρασία, υψηλή πίεση, διάβρωση και ακτινοβολία. Η επιλογή υλικού και ο δομικός σχεδιασμός είναι ζωτικής σημασίας για την κατασκευή προσαρμοσμένων εξαρτημάτων από καουτσούκ για χρήση σε ακραία περιβάλλοντα. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει τη συστηματική ανάλυση του τρόπου με τον οποίο επηρεάζονται οι ιδιότητες λόγω του ακραίου περιβάλλοντος και η επιλογή των υλικών από καουτσούκ που χρησιμοποιούνται συνήθως σε ακραία περιβάλλοντα, παρέχει σχετικές σκέψεις για τη σχεδίαση κατασκευής προσαρμοσμένων εξαρτημάτων από καουτσούκ, ελπίζοντας να παρέχει θεωρητική καθοδήγηση και πρακτική αναφορά για την εφαρμογή ελαστικών εξαρτημάτων σε ακραία περιβάλλοντα.

Λέξεις-κλειδιά: ακραίο περιβάλλον, προσαρμοσμένα προϊόντα από καουτσούκ, ιδιότητες υλικού, δομικός σχεδιασμός, αξιοπιστία

Εισαγωγή

Εξαιρετική σφράγιση, απορρόφηση κραδασμών, αντοχή στη φθορά και αντοχή στη διάβρωση, έτσι ώστε τα προσαρμοσμένα ελαστικά μέρη να χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, την πετροχημική, την εξερεύνηση βαθέων υδάτων, την πυρηνική βιομηχανία και άλλα ακραία περιβαλλοντικά πεδία. Αλλά οι ακραίοι περιβαλλοντικοί παράγοντες επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό την απόδοση των υλικών από καουτσούκ, έτσι ώστε τα ελαστικά μέρη να έχουν συχνά υποβάθμιση της απόδοσης και ακόμη και αστοχία. Έτσι, η επιλογή ενός κατάλληλου υλικού από καουτσούκ και η εφαρμογή ενός υγιούς δομικού σχεδιασμού είναι η λύση για να λειτουργούν τα προσαρμοσμένα ελαστικά μέρη με ασφάλεια και αξιοπιστία σε ακραία περιβάλλοντα.

Συλλογή δεδομένων για τις ιδιότητες του ελαστικού υλικού από βιοασφαλές περιβάλλον

Η επίδραση του ακραίου περιβάλλοντος στην απόδοση των υλικών από καουτσούκ είναι πολυεπίπεδη και πολύπλοκη, συμπεριλαμβανομένων κυρίως των ακόλουθων πτυχών:

Θερμότητα υψηλής θερμοκρασίας: η δευτερογενής διάβρωση του καουτσούκ από την υψηλή θερμοκρασία επιταχύνει τη διαδικασία γήρανσης των υλικών από καουτσούκ, η οποία θα προκαλέσει αύξηση της σκληρότητας, μείωση της αντοχής σε εφελκυσμό, μείωση της επιμήκυνσης κατά τη θραύση και ακόμη και η θερμική αποσύνθεση οδηγεί σε μόνιμη παραμόρφωση. Από την άλλη πλευρά, η υψηλή θερμοκρασία μπορεί να επιδεινώσει τη συμπιεστική απόδοση και την αντοχή στη φθορά των ελαστικών υλικών.

Αυτό σημαίνει περιβάλλον πολύ χαμηλής θερμοκρασίας: Η χαμηλή θερμοκρασία κάνει το υλικό από καουτσούκ να μεταβάλλεται από γυαλί και να χάνει την ελαστικότητα, να γίνεται εύθραυστο και σκληρό και η αντοχή σε κρούση μειώνεται απότομα. Η υπερβολικά χαμηλή θερμοκρασία μπορεί να προκαλέσει συρρίκνωση των ελαστικών μερών και επίσης θα επηρεάσει την απόδοση στεγανοποίησης και ακόμη και θα οδηγήσει σε αστοχία.

Κάτω από τη δράση της πίεσης, τα ελαστικά υλικά μπορεί να προκληθούν συμπίεση όγκου, χαλάρωση ερπυσμού και πίεσης, κ.λπ. Επιπλέον, το πεδίο υψηλής πίεσης συνοδεύεται συχνά από αλλαγή θερμοκρασίας, η οποία θα περιπλέξει επίσης την αλλαγή απόδοσης των υλικών από καουτσούκ.

Διόγκωση και ρωγμές ελαστικών υλικών ή διάλυση, αποσύνθεση, με αποτέλεσμα μειωμένες μηχανικές ιδιότητες και μείωση της διάρκειας ζωής. FX: Η απόδοση διαφόρων ελαστικών υλικών έναντι διαβρωτικών μέσων ποικίλλει σημαντικά.

Περιβάλλον ακτινοβολίας: Οι ακτίνες υψηλής ενέργειας (ακτίνες γάμμα, ακτίνες Χ, κ.λπ.) ακτινοβολούνται για να σπάσουν, να διασυνδέσουν και να οξειδώσουν μοριακές αλυσίδες καουτσούκ, να αλλάξουν τη χημική δομή και τις φυσικές ιδιότητες των υλικών από καουτσούκ και να αυξήσουν τη σκληρότητά του, να αυξήσουν την ευθραυστότητα και να μειώσουν την αντοχή.

Ελαστικά υλικά που χρησιμοποιούνται σε ακραία περιβάλλοντα.

Είναι επίσης σημαντικό να χρησιμοποιείτε ελαστικά υλικά με αντίστοιχη ανοχή σε διαφορετικά ακραία περιβάλλοντα. Παρακάτω είναι μια λίστα με μερικά από τα πιο τυπικά υλικά από καουτσούκ που χρησιμοποιούνται για ακραία περιβάλλοντα:

Καουτσούκ φθορίου (FKM): επιλεγμένη αντίσταση σε υψηλή θερμοκρασία, αντίσταση λαδιού, αντοχή στη χημική διάβρωση του ελαστομερούς, μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην όξινη βάση υψηλής θερμοκρασίας και σε ποικίλο περιβάλλον οργανικού διαλύτη για μεγάλο χρονικό διάστημα. Χρησιμοποιείται συχνά για την παραγωγή στεγανοποιήσεων, ανθεκτικών στη θερμότητα σωλήνων / εξαρτημάτων, κ.λπ. Αλλά η αντίσταση σε χαμηλή θερμοκρασία του καουτσούκ φθορίου δεν είναι καλή.

Καουτσούκ σιλικόνης (VMQ): Το καουτσούκ σιλικόνης έχει εξαιρετική αντοχή σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, ηλεκτρική μόνωση και αντοχή στην οξείδωση, μπορεί να διατηρήσει καλή ελαστικότητα στην περιοχή θερμοκρασιών από 60 ° C έως 200 ° C. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή θήκης καλωδίου υψηλής θερμοκρασίας, στεγανοποιήσεων χαμηλής θερμοκρασίας κ.λπ.

Υδρογονωμένο καουτσούκ νιτριλίου βουταδιενίου (HNBR): Το καουτσούκ υδρογονωμένου νιτριλίου βουταδιενίου υδρογονώνεται με βάση το καουτσούκ νιτριλίου βουταδιενίου, η αντίσταση στη θερμότητα, η αντίσταση στο λάδι και η αντίσταση στο όζον βελτιώνονται σημαντικά. Ισχύει για την κατασκευή σφραγίδων κινητήρων αυτοκινήτων, εξοπλισμού γεώτρησης λαδιού κ.λπ.

Καουτσούκ αιθυλενίου προπυλενίου (EPDM): Το καουτσούκ αιθυλενίου προπυλενίου έχει καλή αντοχή στο όζον, αντοχή στις καιρικές συνθήκες, αντοχή στο νερό και αντοχή στη χημική διάβρωση και μπορεί να κατασκευαστεί σε προϊόντα από καουτσούκ εξωτερικού χώρου. Αλλά δεν είναι ανθεκτικό στο λάδι και σε ορισμένους διαλύτες.

Καουτσούκ Perflurane (FFKM): Ένα από τα πιο εξαιρετικά υλικά από καουτσούκ, με εξαιρετική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή στη χημική διάβρωση και αντοχή σε διαλύτες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εξαιρετικά σκληρό περιβάλλον για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η τιμή του είναι ακριβή και είναι κατάλληλη για μια κατάσταση όπου απαιτείται αξιοπιστία.

Προσαρμογή εξαρτημάτων από καουτσούκ σε απαιτητικές εφαρμογές: Κρίσιμες πτυχές σχεδιασμού

Εκτός από την επιλογή του υλικού από καουτσούκ, πρέπει να σχεδιαστεί μια λογική δομή που να εγγυάται ότι τα ελαστικά μέρη μπορούν να λειτουργήσουν αξιόπιστα σε τέτοιο περιβάλλον. Μερικά σχεδιαστικά στοιχεία που πρέπει να έχετε υπόψη:

Συντεταγμένες καμπύλης διαφοράς: Εγγυήστε την ακρίβεια των συντεταγμένων στήριξης και τις συντεταγμένες ακτίνας καμπυλότητας, αποφύγετε τη συγκέντρωση τάσεων σε μεγάλες περιοχές ελαστικών εξαρτημάτων και χρησιμοποιήστε τη μετάβαση με στρογγυλεμένες γωνίες για να ελαχιστοποιήσετε τη συγκέντρωση τοπικής πίεσης και να βελτιώσετε τον συντελεστή ζωής κόπωσης των ελαστικών εξαρτημάτων όπλων.

Το εύρος παραμόρφωσης ελέγχεται: Ορθολογικός σχεδιασμός του σχήματος και του μεγέθους των εξαρτημάτων από καουτσούκ, έλεγχος του εύρους παραμόρφωσης στη διαδικασία εργασίας, αποφυγή τάνυσης ή υπερβολικής συμπίεσης και επέκταση της διάρκειας ζωής.

2 Βελτιστοποιήστε τη δομή στεγανοποίησης: σύμφωνα με τη διαφορετική εφαρμογή σφράγισης, θα πρέπει να είναι η σωστή δομή σφράγισης, όπως ο δακτύλιος O, ο δακτύλιος Υ, ο ορθογώνιος δακτύλιος κ.λπ., έτσι ώστε να διασφαλίζεται η αξιοπιστία της απόδοσης σφράγισης. Θα πρέπει, ωστόσο, να ληφθεί υπόψη η επίδραση της αλλαγής θερμοκρασίας στο μέγεθος της τσιμούχας.

Στη διαδικασία σχεδιασμού του ελαστικού μέσου, είναι απαραίτητο να εξεταστεί πλήρως η συμβατότητα του καουτσούκ με το μέσο επαφής για να αποφευχθεί η διόγκωση, το ράγισμα ή ο φώσφορος του υλικού και να επιλέξετε την κατάλληλη περιοχή επαφής και λειτουργία επαφής.

Εκτελέστε FEA: Με το λογισμικό προσομοίωσης πεπερασμένων στοιχείων, προσομοίωση της καταπόνησης και της καταπόνησης από καουτσούκ/εξαρτήματα στο ακραίο περιβάλλον, οι μηχανικοί David συμβάλλουν στη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού της δομής και στη βελτίωση της αξιοπιστίας του προϊόντος.

Επαρκής επαλήθευση δοκιμής: Επαρκής επαλήθευση δοκιμής πρέπει να διεξάγεται πριν από την πρακτική εφαρμογή, συμπεριλαμβανομένων δοκιμών υψηλής θερμοκρασίας, χαμηλής θερμοκρασίας, διάβρωσης, γήρανσης και άλλων δοκιμών, για να επαληθευτεί ότι τα ελαστικά μέρη μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις σχεδιασμού και την αξιοπιστία.

Συμπέρασμα

Η προσαρμογή απαιτεί η απόδοση ενός ελαστικού εξαρτήματος να μπορεί να αντέξει σε ακραία περιβάλλοντα. Είναι το κλειδί για τη διασφάλιση της ασφαλούς και αξιόπιστης εργασίας των εξαρτημάτων από καουτσούκ σε ακραία περιβάλλοντα επιλέγοντας κατάλληλα υλικά από καουτσούκ και πραγματοποιώντας λογικό δομικό σχεδιασμό. Στο μέλλον, θα εμφανίζονται όλο και περισσότερα νέα υλικά και οι μέθοδοι σχεδιασμού που βελτιώνουν, τα προσαρμοσμένα ελαστικά μέρη για ακραίο περιβάλλον θα εφαρμόζονται σε περισσότερες περιοχές. Ταυτόχρονα, χρειάζεται να μελετήσει περαιτέρω τον μηχανισμό γήρανσης και τον τρόπο αστοχίας των υλικών από καουτσούκ σε ακραία περιβάλλοντα, προκειμένου να παράσχει θεωρητική καθοδήγηση για το σχεδιασμό και την εφαρμογή εξαρτημάτων από καουτσούκ.