Személyre szabott gumi részletek extrém környezetekhez: anyagok és tervezési szempontok |

Összefoglaló: A szerszennyanyagok teljesítményét súlyos kihívásra tegyék a szélső környezeti feltételek, mint például a magas hőmérséklet, alacsony hőmérséklet, magas nyomás, a korrodálás és a sugárzás. A anyagválasztás és szerkezeti tervezés elengedhetetlen a rendelt gumi részek gyártásához a szélső környezetekben való használatra. Ez a cikk kidolgozza a rendszeres elemzést arról, hogyan hatnak az egyedi tulajdonságok a szélső környezetre, és a gumi anyagok kiválasztására, amelyeket gyakran használnak a szélső környezetekben, illetve megadja a releváns fontolatokat a tervezéshez a rendelt gumi részek gyártásához, remélve, hogy elméleti iránymutatást és gyakorlati referenciát nyújtson a gumi részek alkalmazásához a szélső környezetekben.

Kulcsszavak: szélső környezet, rendelt gumitermékek, anyagtulajdonságok, szerkezeti tervezés, megbízhatóság

Bevezetés

Kiváló záródás, szokványtelenítés, viselékonyodással és korróziós ellenállással, ezáltal a személyre szabott gumi részek széles körben használnják a repülőipari, kémiai, mélytengeri felfedezés, atomipari és más szélső környezeti területeken. De a szélső környezeti tényezők nagyon befolyásolják a gumi anyagok teljesítményét, így a gumireszletek gyakran teljesítmény romlást és akár meghibásodást mutatnak. Tehát, megfelelő gumi anyag kiválasztása és hiteles szerkezeti tervezés az a megoldás, hogy a személyre szabott gumi részek biztonságosan és megbízhatóan működjenek a szélső környezetben.

Adatok gyűjtése a gumi anyag tulajdonságairól bioszférai környezetből

A szélső környezet hatása a gumi anyagok teljesítményére több szinten és összetett, főleg a következő területekre vonatkozik:

Magas hőmérsékletes hő: a magas hőmérséklet másodlagos áteróziójának gyorsítása az öregedési folyamatot a gumi anyagoknál, ami keményítést okoz, a húzóerő csökken, a törési hosszúság is csökkenni fog, sőt, hőbontódás vezethet állandó alakváltozásra. Másrészről, a magas hőmérséklet rombolhatja a gumimatéria lényeges nyomásgátoló tulajdonságait és a viselkedését.

Ez azt jelenti, nagyon alacsony hőmérsékletű környezetet: Az alacsony hőmérséklet kristályt állít a gumi anyagokban, és elveszíti rugalmasságukat, merevnek és törékenynek válva, míg az ütköztetési erő drasztikusan csökken. A túl mély hőmérséklet okozhat szűkülést a gumi részekben, és befolyásolhatja az zárasztó tulajdonságokat, sőt, hibához is vezethet.

A nyomás hatására a gumi anyagok térfogatnyomás, kihullás és stresszrelaxáció stb. alakulást mutathatnak. A nyomás felső szélsőértékén a zárasztók hibákba összeomlhatnak — a zárasztók számára. Emellett a magas nyomási mező gyakran hőmérsékletváltozással jár, ami tovább bonyolultsítja a gumi anyagok teljesítményének változását.

A gumi anyagok nyúlása és törése vagy megoldódásuk, bomlásuk, ami csökkenti a mechanikai tulajdonságokat és rövidíti az élettartamukat. FX: Különböző gumi anyagok teljesítménye a korrodáló közeg ellen nagyon eltérő lehet.

Sugárzási környezet: A magasenergiás sugarak (gámmábadok, röntgenbomlás stb.) sugárzásra készteti a gumiszálak töredékek kialakulását, átkereszteződését és oxidációját, módosítva a gumi anyagok kémiai szerkezetét és fizikai tulajdonságait, növelve a merevességüket, növelve a ropogósodásukat, és csökkentve a tudatoságot.

A gumi anyagok szélsőséges környezetben való használata.

Fontos továbbá olyan gumimaterialok használata, amelyek megfelelő toleranciát mutatnak a különböző szélső környezetekre. A következő egy néhány az alapvetően leggyakrabban használt gumianyag szélső környezetekben:

Fluorosz caoutchouc (FKM): válasszon magas hőmérsékletű ellenállást, olaj-ellenállást, kémiai korróziós ellenállást elastomernél, hosszú távon felhasználható magas hőmérsékletű sav és alaptartalom valamint sokféle organikus oldatos környezetben. Gyakran használnak zárasztók, hőtűrő csövek / részek gyártására stb. De a fluorosz caoutchouc mértékelősen nem jó alacsony hőmérsékletű ellenállása.

Szilícagumi (VMQ): A szilícagumi kiválóan magas és alacsony hőmérsékletű ellenállással, villamos áramlási izolációval és oxidációs ellenállással rendelkezik, még mindig jól rugalmas marad -60 °C és 200 °C közötti hőmérséklet-tartományban. Korábban használták magas hőmérsékletű kabelláb, alacsony hőmérsékletű zárasztók stb. gyártására. De a szilícagumi mechanikai erőssége nem magas, és nem rendelkezik jó lógási ellenállással.

Hydrogenated nitril butadién gumi (HNBR): A hydrogenated nitril butadién gumi a nitril butadién gomóról készült, hidrogéntartalmának növelésével javítja a meleg- , olaj- és ozónállhatóságát. Alkalmazható autómotorkeretes, olajbányászati berendezések stb. gyártására.

Etilén-propilén gumi (EPDM): Az etilén-propilén gumi jó ozón-, időjárási-, víz- és kémiai felszíni korrozión elleni védelmet nyújt, és kiválasztható az outdoor gumi termékek gyártására. De nem marad illetlen az olajok és bizonyos oldószerek hatására.

Perflurán gumi (FFKM): Az egyik legjobb gumi anyag, extremen magas hőmérsékletű, kémiai korrodálással és oldószerekre vonatkozóan kompatibilis, hosszú ideig alkalmazható kivételesen súlyos környezetben. Magas árú, és olyan helyzetekre alkalmas, ahol megbízhatóság szükséges.

Szabva készített gumi komponensek kihívó alkalmazásokban: Kritikus tervezési aspektusok

A gumi anyag kiválasztás mellett oka és szóképpen kell tervezni a szerkezetet, hogy a gumi részek megbízhatóan működhessenek ilyen környezetben. Néhány tervezési fontozás, amit az eszembe kell tartani:

Különbség görbe koordináták: Biztosítani kell a támogató koordináták és a görbületi sugar koordináták pontosságát, kerülni kell a nagy területeken stressz koncentrálódását a gumi részeknél, és éles sarkú átmenet használatával minimalizálni kell a helyi stressz koncentrációt, valamint javítani a fegyverek gumi részeinek hanyatlós életkör tényezőjén.

A deformáció tartománya szabályozott: A gumi részek alakjának és méretének racionális tervezése, a deformáció tartományának szabályozása a működési folyamatban, kerülni kell a nyúlást vagy a túlzott összenyomódást, és meghosszabbítani az élettartamot.

2 Az ágasztó szerkezet optimalizálása: a különböző ágasztó alkalmazásoknak megfelelően kell választani a megfelelő ágasztó szerkezeti formát, mint például az O-gyűrű, Y-gyűrű, téglalap alakú gyűrű stb., hogy az ágasztó teljesítmény megbízhatóságának garantáltságát biztosítsa. Ugyanakkor figyelembe kell venni a hőmérséklet-változás hatását az ágasztó méretére.

A gumi közeg tervezési folyamatában szükség van arra, hogy teljes mértékben figyelembe vegyük a gumi és a kapcsolatba lépő közeg kompatibilitását, hogy elkerüljük a anyag nyúlását, reszketését vagy foszforszikálódását, és megfelelő érintkezési területet és érintkezési módot válasszunk.

Végessel végezzen FEA-t: a véges elemes szimulációs szoftverrel szimuláljuk a gumi/alkatrészek töltését és rúgás-eloszlását a szélső környezetben, melynek segítségével a David mérnökök optimalizálják a szerkezeti tervezést és javítanak a termék megbízhatóságán.

Elégséges tesztelési ellenőrzés: Elégséges tesztelési ellenőrzést kell végrehajtani a gyakorlati alkalmazás előtt, beleértve a magas hőmérsékletet, alacsony hőmérsékletet, korróziót, öregedést és más tesztekkel, hogy meggyőződjünk róluk, hogy a gumi részek teljesítik a tervezési követelményeket és megbízhatóságát.<br>

Következtetés

Testreszabott igények arra vonatkoznak, hogy egy gumi rész teljesítménye fenntartsa az extrém környezetben. A megfelelő gumi anyagok kiválasztása és a megfelelő szerkezeti tervezés kulcsfontosságú az extrém környezetben lévő gumireszek biztonságos és megbízható működéséhez. Jövőben egyre több új anyag fog jelenni és a tervezési módszerek javulnak, az extrém környezethez készült testreszabott gumireszek szélesebb körben kerülnek alkalmazásra. Ugyanakkor további kutatást igényel az extrém környezetben lévő gumi anyagok öregedési mechanizmusai és meghibásodási módja, hogy elméleti iránymutatást nyújtsanak a gumireszek tervezéséhez és alkalmazásához.