Прилагодени гумени делови за екстремни средини: Материјали и дизајнерски размислувања |

Апстракт: Перформансите на гумените материјали се сериозно предизвикани од екстремни средини како што се висока температура, ниска температура, висок притисок, корозија и радијација. Изборот на материјал и структурниот дизајн се критични за производството на прилагодени гумени делови за употреба во екстремни средини. Овој напис го изложува систематскиот анализ на тоа како својствата се засегнати поради екстремната средина и изборот на гумените материјали кои се вообичаено користат во екстремни средини, обезбедува релевантни размислувања за дизајнот за изработка на прилагодени гумени делови, надевајќи се да обезбеди теоретска насока и практична референца за примената на гумените делови во екстремни средини.

Клучни зборови: екстремна средина, прилагодени гумени производи, својства на материјалите, структурен дизајн, доверливост

Воведување

Одлично запечатување, апсорпција на удари, отпорност на абење и отпорност на корозија, така што прилагодените гумени делови се широко користат во аерокосмичката индустрија, петрохемијата, длабоководната експлорација, нуклеарната индустрија и други области со екстремни услови. Но, екстремните фактори на животната средина значително влијаат на перформансите на гумените материјали, така што гумените делови често имаат деградација на перформансите и дури и неуспех. Затоа, изборот на соодветен гумен материјал и спроведувањето на звучен структурен дизајн е решението за да се направат прилагодените гумени делови да функционираат безбедно и сигурно во екстремни услови.

Собирање податоци за својствата на гумениот материјал од биобезбеден животен простор

Влијанието на екстремната средина на перформансите на гумените материјали е многу ниво и комплексно, главно вклучувајќи ги следниве аспекти:

Висока температура: секундарната ерозија на гумата од висока температура го забрзува процесот на стареење на гумените материјали, што ќе предизвика зголемување на тврдината, намалување на јачината на напрегање, намалување на продолжувањето при кинење, а дури и термичка распадност што води до трајна деформација. Од друга страна, високата температура може да го влоши компресивниот перформанс и отпорноста на абење на гумените материјали.

Ова значи многу ниска температура: Ниската температура го прави гумениот материјал да премине во стаклена транзиција, и да ја изгуби еластичноста, да стане кршлив и тврд, а ударната јачина драстично да се намали. Прекумерно ниската температура може да предизвика гумените делови да се свијат, а тоа ќе влијае и на перформансите на запечатување, а дури и да доведе до неуспех.

Под дејство на притисок, гумените материјали можат да настанат волуменска компресија, кревање и релаксација на стресот, итн. На горниот крај на притисокот, заптивките можат да пропаднат — за заптивките. Понатаму, полето на висок притисок често е придружено со промена на температурата, што исто така ќе ја комплицира промената на перформансите на гумените материјали.

Отекување и пукање на гумените материјали или растворање, распаѓање, што резултира со намалени механички својства и скратен животен век. FX: Перформансите на различни гумени материјали против корозивни медиуми значително се разликуваат.

Радијациска средина: Високоенергетските зраци (гама зраци, X-зраци, итн.) се зрачат за да ги скршат, прекрстат и оксидираат молекуларните синџири на гумата, да ја променат хемиската структура и физичките својства на гумените материјали, и да ја зголемат тврдоста, да ја зголемат кршливоста и да ја намалат јачината.

Гумените материјали се користат во екстремни услови.

Исто така е важно да се користат гумени материјали со соодветна толеранција на различни екстремни средини. Подолу е листа на неколку од најстандардните гумени материјали користени за екстремни средини:

Флуорна гума (FKM): избирајте отпорност на висока температура, отпорност на масло, отпорност на хемиска корозија на еластомер, може да се користи во средини со висока температура, киселини и бази и различни органски растворувачи долго време. Често се користи за производство на заптивки, цевки / делови отпорни на топлина итн. Но, отпорноста на ниски температури на флуорната гума не е добра.

Силиконска гума (VMQ): Силиконската гума има одлична отпорност на високи и ниски температури, електрична изолација и отпорност на оксидација, може да задржи добра еластичност во температурниот опсег од 60 ° C до 200 ° C. Некогаш се користела за производство на обвивки за кабли отпорни на висока температура, заптивки за ниски температури итн. Но, механичката цврстина на силиконската гума не е висока, а отпорноста на абење не е добра.

Хидрогениран нитрил бутадиен гума (HNBR): Хидрогенираната нитрил бутадиен гума е хидрогенирана на основа на нитрил бутадиен гума, нејзината отпорност на топлина, отпорност на масло и отпорност на озон се значително подобрени. Применлива за производство на заптивки за автомобилски мотори, опрема за бушење на нафта итн.

Етилен пропилен гума (EPDM): Етилен пропилен гумата има добра отпорност на озон, отпорност на време, отпорност на вода и отпорност на хемиска корозија, и може да се произведе во гумени производи за надворешна употреба. Но, не е отпорна на масло и некои растворувачи.

Перфлуран гума (FFKM): Еден од најдобрите гумени материјали, со екстремна отпорност на високи температури, отпорност на хемиска корозија и отпорност на растворувачи, може да се користи во екстремно тешки услови за долго време. Нејзината цена е скапа, и е соодветна за ситуација каде што е потребна доверливост.

Прилагодување на гумени компоненти во предизвикувачки апликации: Критични аспекти на дизајнот

Покрај изборот на гумениот материјал, мора да се дизајнира разумна структура за да се гарантира дека гумените делови можат да работат надежно во таква средина. Некои дизајнерски размислувања што треба да се имаат предвид:

Координати на разликата: Гарантирајте ја точноста на координатите за поддршка и координатите на радиусот на кривината, избегнувајте концентрација на напон во големи области на гумените делови, и користете заоблени агли за да се минимизира локалната концентрација на напон и да се подобри коефициентот на замор на гумените делови на оружјето.

Опсегот на деформација е контролиран: Разумно дизајнирање на обликот и големината на гумените делови, контролирајте го опсегот на деформација во работниот процес, избегнувајте истегнување или прекумерно компресирање, и продолжете го работниот век.

2 Оптимизирајте ја структурата на запечатување: според различните апликации за запечатување, треба да се избере соодветната структура за запечатување, како што се О-прстен, Y-прстен, правоаголен прстен, итн., за да се осигура доверливоста на перформансите на запечатување. Сепак, треба да се земе предвид ефектот на промената на температурата врз големината на запечатувањето.

Во процесот на дизајн на гумениот медиум, неопходно е целосно да се разгледа компатибилноста на гумата со контактниот медиум за да се избегне отекување, пукање или фосфор на материјалот, и да се изберат соодветната контактна површина и контактниот режим.

Извршете FEA: Со софтверот за симулација на конечни елементи, симулирајте ја распределбата на стресот и деформацијата на гумата/деловите во екстремни услови, инженерите на Дејвид помагаат да се оптимизира дизајнот на структурата и да се подобри доверливоста на производот.

Доволна проверка на тестовите: Доволна проверка на тестовите ќе се спроведе пред практична примена, вклучувајќи висока температура, ниска температура, корозија, стареење и други тестови, за да се потврди дека гумените делови можат да ги задоволат дизајнерските барања и доверливоста.

Заклучок

Персонализацијата бара перформансите на гумениот дел да можат да издржат во екстремни услови. Клучно е да се осигура безбедно и доверливо работење на гумените делови во екстремни услови со избор на соодветни гумени материјали и спроведување на разумен структурен дизајн. Во иднина, ќе има сè повеќе нови материјали кои ќе се појавуваат и методи на дизајн кои ќе се подобруваат, персонализираните гумени делови за екстремни услови ќе се применуваат во повеќе области. Во исто време, потребно е понатамошно проучување на механизмот на стареење и режимот на неуспех на гумените материјали во екстремни услови, за да се обезбеди теоретска насока за дизајнот и примената на гумените делови.