Mukautetut kumiosat äärimmäisissä ympäristöissä: Materiaalit ja suunnittelun huomioon ottaminen |

Tiivistelmä: Kumimateriaalien suorituskykyä haastavat vakavasti äärimmäiset ympäristöt, kuten korkea lämpötila, matala lämpötila, korkea paine, korroosio ja säteily. Materiaalivalinta ja rakennesuunnittelu ovat kriittisiä mukautettujen kumiosien valmistuksessa äärimmäisissä ympäristöissä. Tämä artikkeli esittelee järjestelmällisen analyysin siitä, miten ominaisuudet vaikuttavat äärimmäisen ympäristön vuoksi ja kumimateriaalien valinnasta, joita käytetään yleisesti äärimmäisissä ympäristöissä, tarjoaa asiaankuuluvia huomioita mukautettujen kumiosien suunnitteluun, toivoen tarjoavansa teoreettista ohjausta ja käytännön viittauksia kumiosien soveltamiseen äärimmäisissä ympäristöissä.

Avainsanat: äärimmäinen ympäristö, mukautetut kumituotteet, materiaalin ominaisuudet, rakennesuunnittelu, luotettavuus

Esittely

Erinomainen tiivistys, iskunvaimennus, kulutuskestävyys ja korroosionkestävyys, joten räätälöityjä kumiosia käytetään laajasti ilmailu-, öljy- ja kaasuteollisuudessa, syvänmeren tutkimuksessa, ydinvoima-alalla ja muilla äärimmäisillä ympäristöalueilla. Mutta äärimmäiset ympäristötekijät vaikuttavat suuresti kumimateriaalien suorituskykyyn, joten kumiosat kärsivät usein suorituskyvyn heikkenemisestä ja jopa epäonnistumisesta. Joten sopivan kumimateriaalin valitseminen ja järkevän rakennesuunnittelun toteuttaminen on ratkaisu, jotta räätälöidyt kumiosat voivat toimia turvallisesti ja luotettavasti äärimmäisissä ympäristöissä.

Tietojen kerääminen kumimateriaalin ominaisuuksista biosuojatussa ympäristössä

Äärimmäisen ympäristön vaikutus kumimateriaalien suorituskykyyn on monitasoista ja monimutkaista, ja se sisältää pääasiassa seuraavat näkökohdat:

Korkea lämpötila: korkean lämpötilan aiheuttama kumien toissijainen eroosio nopeuttaa kumimateriaalien ikääntymisprosessia, mikä johtaa kovuuden lisääntymiseen, vetolujuuden vähenemiseen, murtumisen venymisen vähenemiseen ja jopa lämpöhajoamiseen, joka johtaa pysyvään muodonmuutokseen. Toisaalta korkea lämpötila voi heikentää kumimateriaalien puristuskykyä ja kulutuskestävyyttä.

Tämä tarkoittaa erittäin alhaista lämpötila-ympäristöä: Alhainen lämpötila saa kumimateriaalin lasisiirtymään, ja se menettää elastisuuden, muuttuu hauraaksi ja kovaksi, ja iskunkestävyys laskee jyrkästi. Liian alhainen lämpötila voi aiheuttaa kumiosien kutistumista, ja se vaikuttaa myös tiivistyskykyyn, ja jopa johtaa vikaantumiseen.

Paineen vaikutuksesta kumimateriaaleissa voi esiintyä tilavuuden puristumista, ryömimistä ja jännityksen rentoutumista jne. Paineen ylärajalla tiivisteet voivat pettää - tiivisteille. Lisäksi korkeapaineinen kenttä on usein mukana lämpötilan muutoksessa, mikä myös monimutkaistaa kumimateriaalien suorituskyvyn muutosta.

Kumimateriaalien turpoaminen ja halkeaminen tai liukeneminen, hajoaminen, mikä johtaa mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen ja eliniän lyhenemiseen. FX: Eri kumimateriaalien suorituskyky syövyttävien aineiden suhteen vaihtelee suuresti.

Säteilyympäristö: Korkean energian säteet (gamma-säteet, X-säteet jne.) säteilevät rikkoakseen, ristisiteet ja hapettaakseen kumimolekyyliketjuja, muuttaen kumimateriaalien kemiallista rakennetta ja fysikaalisia ominaisuuksia, ja lisäävät sen kovuutta, lisäävät haurauden ja vähentävät lujuutta.

Kumimateriaaleja käytetään äärimmäisissä ympäristöissä.

On myös tärkeää käyttää kumimateriaaleja, joilla on vastaava toleranssi erilaisille äärimmäisille ympäristöille. Alla on luettelo muutamista yleisimmistä kumimateriaaleista, joita käytetään äärimmäisissä ympäristöissä:

Fluorikumi (FKM): valitse korkean lämpötilan kestävyys, öljynkestävyys, kemiallinen korroosionkestävyys elastomeerille, voidaan käyttää korkeassa lämpötilassa happo-emäs- ja erilaisissa orgaanisten liuottimien ympäristöissä pitkään. Sitä käytetään usein tiivisteiden, lämpöä kestävien putkien/osien jne. valmistamiseen. Mutta fluorikumin alhaisen lämpötilan kestävyys ei ole hyvä.

Silikoonikumi (VMQ): Silikoonikumi omaa erinomaisen korkean ja matalan lämpötilan kestävyyden, sähköeristyksen ja hapettumiskestävyyden, ja se voi edelleen säilyttää hyvän elastisuuden lämpötila-alueella 60 °C - 200 °C. Sitä käytettiin aiemmin korkealämpöisten kaapelin suojusten, matalan lämpötilan tiivisteiden jne. valmistamiseen. Mutta silikoonikumin mekaaninen lujuus ei ole korkea, ja kulutuskestävyys ei ole hyvä.

Vetykäsitelty nitraattibutadieenikumi (HNBR): Vetykäsitelty nitraattibutadieenikumi on vetykäsitelty nitraattibutadieenikumin perusteella, sen lämmönkestävyys, öljynkestävyys ja otsoninkestävyys ovat huomattavasti parantuneet. Soveltuu käytettäväksi autojen moottoritiivisteiden, öljykaivannon laitteiden jne. valmistamiseen.

Etyleenipropyleenikumi (EPDM): Etyleenipropyleenikumi omaa hyvän otsoninkestävyyden, säänkestävyyden, vedenkestävyyden ja kemiallisen korroosionkestävyyden, ja siitä voidaan valmistaa ulkokäyttöön tarkoitettuja kumituotteita. Mutta se ei kestä öljyä ja joitakin liuottimia.

Perfluorikumi (FFKM): Yksi erinomaisimmista kumimateriaaleista, jolla on äärimmäinen kuumuudenkestävyys, kemiallisen korroosionkestävyys ja liuottimenkestävyys, voidaan käyttää äärimmäisen haastavissa ympäristöissä pitkään. Sen hinta on kallis, ja se sopii tilanteisiin, joissa luotettavuutta tarvitaan.

Kumikomponenttien räätälöinti haastavissa sovelluksissa: Kriittiset suunnittelunäkökohdat

Kumimateriaalin valinnan lisäksi on suunniteltava kohtuullinen rakenne, joka takaa, että kumiosat voivat toimia luotettavasti tällaisessa ympäristössä. Joitakin suunnittelun huomioita:

Erokäyrän koordinaatit: Varmista tukikoordinaattien ja kaarevuusradiuskoordinaattien tarkkuus, vältä jännityskeskittymistä suurilla alueilla kumiosissa ja käytä pyöristettyä kulma siirtymistä minimoidaksesi paikallista jännityskeskittymistä ja parantaaksesi aseiden kumiosien väsymiselinikäkerrointa.

Muodonmuutosalue on hallinnassa: Kohtuullinen kumiosien muodon ja koon suunnittelu, hallitse muodonmuutosaluetta työskentelyprosessissa, vältä venytystä tai liiallista puristusta ja pidentää käyttöikää.

2 Optimoi tiivistysrakennetta: eri tiivistyskäyttöön tulee valita oikea tiivistysrakenne, kuten O-renkaat, Y-renkaat, suorakulmaiset renkaat jne., jotta tiivistysominaisuuden luotettavuus varmistuu. On kuitenkin otettava huomioon lämpötilan muutoksen vaikutus tiivisteen kokoon.

Kumimateriaalin suunnitteluprosessissa on tarpeen ottaa täysin huomioon kumin yhteensopivuus kosketusmateriaalin kanssa, jotta vältetään materiaalin turpoaminen, halkeilu tai fosforointi, ja valita sopiva kosketusalue ja kosketustapa.

Suorita FEA: Rajoitetun elementin simulointiohjelmistolla simuloidaan kumien/osien jännitys- ja venymäjakautumaa äärimmäisissä olosuhteissa, Davidin insinöörit auttavat optimoimaan rakenteen suunnittelua ja parantamaan tuotteen luotettavuutta.

Riittävä testivarmistus: Riittävä testivarmistus on suoritettava ennen käytännön soveltamista, mukaan lukien korkean lämpötilan, matalan lämpötilan, korroosion, ikääntymisen ja muiden testien suorittaminen, jotta voidaan varmistaa, että kumiosat täyttävät suunnitteluvaatimukset ja luotettavuuden.

Johtopäätös

Mukautusvaatimukset edellyttävät, että kumiosan suorituskyky kestää äärimmäisissä ympäristöissä. On tärkeää varmistaa kumiosien turvallinen ja luotettava toiminta äärimmäisissä ympäristöissä valitsemalla sopivia kumimateriaaleja ja toteuttamalla järkevä rakennesuunnittelu. Tulevaisuudessa uusia materiaaleja tulee yhä enemmän esiin ja suunnittelumenetelmät paranevat, mukautettuja kumiosia äärimmäisiin ympäristöihin sovelletaan yhä useammilla alueilla. Samalla on tarpeen tutkia tarkemmin kumimateriaalien ikääntymismekanismeja ja vikaantumismalleja äärimmäisissä ympäristöissä, jotta voidaan tarjota teoreettista ohjausta kumiosien suunnittelulle ja soveltamiselle.