Aangepaste Rubber Onderdelen voor Extreme Omgevingen: Materialen en Ontwerp Overwegingen |

Samenvatting: De prestaties van rubbermaterialen worden ernstig uitgedaagd door extreme omgevingen zoals hoge temperatuur, lage temperatuur, hoge druk, corrosie en straling. De materiaalkeuze en structureel ontwerp zijn cruciaal voor de vervaardiging van op maat gemaakte rubberonderdelen voor gebruik in extreme omgevingen. Dit artikel legt de systematische analyse bloot van hoe eigenschappen worden beïnvloed door de extreme omgeving en de selectie van de rubbermaterialen die vaak worden gebruikt in extreme omgevingen, biedt relevante overwegingen voor het ontwerp om op maat gemaakte rubberonderdelen te maken, in de hoop theoretische begeleiding en praktische referentie te bieden voor de toepassing van rubberonderdelen in extreme omgevingen.

Trefwoorden: extreme omgeving, op maat gemaakte rubberproducten, materiaaleigenschappen, structureel ontwerp, betrouwbaarheid

Inleiding

Uitstekende afdichting, schokabsorptie, slijtvastheid en corrosieweerstand, zodat op maat gemaakte rubberonderdelen veelvuldig worden gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, petrochemie, diepzeeverkenning, nucleaire industrie en andere extreme omgevingsgebieden. Maar extreme omgevingsfactoren beïnvloeden de prestaties van rubbermaterialen sterk, waardoor rubberonderdelen vaak prestatieafname en zelfs falen vertonen. Dus het selecteren van een geschikt rubbermateriaal en het implementeren van een goed doordacht structureel ontwerp is de oplossing om op maat gemaakte rubberonderdelen veilig en betrouwbaar te laten functioneren in extreme omgevingen.

Gegevens verzamelen over de eigenschappen van rubbermateriaal uit een biosafe omgeving

Het effect van extreme omgevingen op de prestaties van rubbermaterialen is meerlagig en complex, en omvat voornamelijk de volgende aspecten:

Hoge temperatuur warmte: de secundaire erosie van rubber door hoge temperatuur versnelt het verouderingsproces van rubbermaterialen, wat zal leiden tot een toename van de hardheid, een afname van de treksterkte, een afname van de rek bij breuk, en zelfs thermische ontbinding die leidt tot permanente vervorming. Aan de andere kant kan hoge temperatuur de drukprestaties en slijtvastheid van rubbermaterialen verslechteren.

Dit betekent een zeer lage temperatuur omgeving: Lage temperatuur zorgt ervoor dat het rubbermateriaal glasovergang ondergaat, en elasticiteit verliest, bros en hard wordt, en de impactsterkte scherp afneemt. Een te lage temperatuur kan ervoor zorgen dat de rubberdelen krimpen, en het zal ook de afdichtprestaties beïnvloeden, en zelfs leiden tot falen.

Onder de werking van druk kunnen rubbermaterialen volumevermindering, kruip en spanningsontspanning vertonen, enz. Aan de bovenkant van de druk kunnen afdichtingen falen — voor afdichtingen. Bovendien gaat het hoge drukgebied vaak gepaard met temperatuurverandering, wat ook de prestatieverandering van rubbermaterialen zal compliceren.

Zwelling en scheuren van rubbermaterialen of oplosbaarheid, decompositie, resulterend in verminderde mechanische eigenschappen en verkorte levensduur. FX: De prestaties van verschillende rubbermaterialen tegen corrosieve media variëren sterk.

Stralingsomgeving: De hoogenergetische stralen (gammastralen, röntgenstralen, enz.) worden uitgestraald om rubbermoleculaire ketens te breken, te vernetten en te oxideren, de chemische structuur en fysieke eigenschappen van rubbermaterialen te veranderen, en de hardheid te verhogen, de brosheid te verhogen en de sterkte te verlagen.

Rubbermaterialen gebruikt in extreme omgevingen.

Het is ook belangrijk om rubbermaterialen te gebruiken met de bijbehorende toleranties voor verschillende extreme omgevingen. Hieronder staat een lijst van een paar van de meest standaard rubbermaterialen die worden gebruikt voor extreme omgevingen:

Fluorrubber (FKM): selecteer hoge temperatuurweerstand, olie weerstand, chemische corrosieweerstand van elastomeer, kan lange tijd worden gebruikt in de hoge temperatuur zuur-base en een verscheidenheid aan organische oplosmiddelomgevingen. Het wordt vaak gebruikt om afdichtingen, hittebestendige buizen / onderdelen, enz. te produceren. Maar de lage temperatuurweerstand van fluorrubber is niet goed.

Siliconenrubber (VMQ): Siliconenrubber heeft uitstekende hoge en lage temperatuurweerstand, elektrische isolatie en oxidatieweerstand, kan nog steeds goede elasticiteit behouden in het temperatuurgebied van 60 ° C tot 200 ° C. Het werd vroeger gebruikt om hittebestendige kabels, lage temperatuur afdichtingen, enz. te vervaardigen. Maar de mechanische sterkte van siliconenrubber is niet hoog, en de slijtvastheid is niet goed.

Gehydrogeneerd nitrilbutadieenrubber (HNBR): Gehydrogeneerd nitrilbutadieenrubber is gehydrogeneerd op basis van nitrilbutadieenrubber, de hittebestendigheid, oliebestendigheid en ozonbestendigheid zijn sterk verbeterd. Toepasbaar voor de vervaardiging van motorafdichtingen voor voertuigen, boorapparatuur voor olie, enz.

Ethyleen-propyleenrubber (EPDM): Ethyleen-propyleenrubber heeft een goede ozonbestendigheid, weersbestendigheid, waterbestendigheid en chemische corrosiebestendigheid, en kan worden gemaakt tot rubberproducten voor buitengebruik. Maar het is niet bestand tegen olie en sommige oplosmiddelen.

Perfluorine-rubber (FFKM): Een van de meest uitstekende rubbermaterialen, met extreme hittebestendigheid, chemische corrosiebestendigheid en oplosmiddelbestendigheid, kan worden gebruikt in extreem zware omgevingen voor lange tijd. De prijs is duur, en het is geschikt voor een situatie waarin betrouwbaarheid nodig is.

Het op maat maken van rubbercomponenten in uitdagende toepassingen: Kritische ontwerpaspecten

Naast de selectie van het rubbermateriaal, moet er een redelijke structuur worden ontworpen om te garanderen dat de rubberdelen betrouwbaar kunnen functioneren in een dergelijke omgeving. Enkele ontwerpoverwegingen om in gedachten te houden:

Verschil curve coördinaten: Garandeer de nauwkeurigheid van de ondersteuningscoördinaten en de coördinaten van de kromtestraal, vermijd spanningsconcentratie in grote gebieden van rubberdelen, en gebruik afgeronde hoeken om lokale spanningsconcentratie te minimaliseren en de vermoeiingslevensduurcoëfficiënt van rubberdelen voor wapens te verbeteren.

Het vervormingsbereik wordt gecontroleerd: Rationeel ontwerp van de vorm en grootte van de rubberdelen, controleer het vervormingsbereik in het werkproces, vermijd rekken of overmatige compressie, en verleng de levensduur.

2 Optimaliseer de afdichtstructuur: volgens de verschillende afdichttoepassing, moet de juiste afdichtstructuur worden gekozen, zoals O-ring, Y-ring, rechthoekige ring, enz., om de betrouwbaarheid van de afdichtprestaties te waarborgen. Men moet echter rekening houden met het effect van temperatuurverandering op de grootte van de afdichting.

In het ontwerpproces van rubbermedium is het noodzakelijk om de compatibiliteit van rubber met het contactmedium volledig in overweging te nemen om zwelling, scheuren of fosfor van het materiaal te vermijden, en kies het juiste contactgebied en contactmodus.

Voer FEA uit: Met de eindige-elementen simulatiesoftware, simuleer de stress- en vervormingsverdeling van rubber/onderdelen in de extreme omgeving, David-ingenieurs helpen de structuurontwerp te optimaliseren en de productbetrouwbaarheid te verbeteren.

Voldoende testverificatie: Voldoende testverificatie moet worden uitgevoerd voordat praktische toepassing plaatsvindt, inclusief hoge temperatuur, lage temperatuur, corrosie, veroudering en andere tests, om te verifiëren dat de rubberen onderdelen aan de ontwerpeisen en betrouwbaarheid kunnen voldoen.

Conclusie

Aanpassingsvereisten vereisen dat de prestaties van een rubberonderdeel bestand zijn tegen extreme omgevingen. Het is de sleutel om de veilige en betrouwbare werking van rubberonderdelen in extreme omgevingen te waarborgen door geschikte rubbermaterialen te selecteren en een redelijke structurele ontwerpeisen uit te voeren. In de toekomst zullen er steeds meer nieuwe materialen opkomen en verbeterde ontwerpmethoden, op maat gemaakte rubberonderdelen voor extreme omgevingen zullen in meer gebieden worden toegepast. Tegelijkertijd is het nodig om verder onderzoek te doen naar het verouderingsmechanisme en de faalmodus van rubbermaterialen in extreme omgevingen, om theoretische begeleiding te bieden voor het ontwerp en de toepassing van rubberonderdelen.