Anpassade Gummidelar för Extrema Miljöer: Material och Designöverväganden |

Sammanfattning: Prestandan på gummimaterial utmanas hårt av extrem miljö som hög temperatur, låg temperatur, hög tryck, korrosion och strålning. Materialvalet och strukturell design är kritiska för tillverkningen av anpassade gummidelar för användning i extrem miljö. Denna artikel redogör för den systematiska analysen av hur egenskaper påverkas på grund av den extrem miljö och valet av de gummimaterial som vanligtvis används i extrem miljö, ger relevanta överväganden för designen för att göra anpassade gummidelar, hoppas ge teoretisk vägledning och praktisk referens för tillämpningen av gummidelar i extrem miljö.

Nyckelord: extrem miljö, anpassade gummiprodukter, material egenskaper, strukturell design, tillförlitlighet

Introduktion

Utmärkt täckning, dämpning, utslitas motstånd och korrosionsmotstånd, så att anpassade gummidele används i stort omfång inom rymdindustrin, petrokemiska, djuphavsforskning, kärnindustri och andra miljöer med extremt hård miljö. Men extrem miljö påverkar starkt prestandan hos gummi material så att gummidele ofta har prestandaförbättringar och till och med misslyckanden. Så, att välja ett lämpligt gummimaterial och implementera en sund struktur design är lösningen för att göra anpassade gummidele fungerar säkert och pålitligt i extrem miljö.

Samla data om egenskaperna hos gummimaterialet från en biosäker miljö

Effekten av extrem miljö på gummimaterialens prestanda är flernivåad och komplex, huvudsakligen inkluderar följande aspekter:

Högtemperaturvärme: den sekundära erosionen av gummifrån hög temperatur accelererar åldringen av gummit material, vilket kommer att orsaka hårdheten att öka, dragstyrkan kommer att minska, utdragningslängden vid brytning kommer att minska, och till och med termisk nedbrytning leder till permanent deformation. På den andra sidan, kan höga temperaturer försämra kompressionsegenskaperna och slitagehållfastheten för gummimaterial.

Detta innebär mycket lågtemperaturmiljö: Låg temperatur gör att gummimaterialet genomgår glasövergång, och förlorar elasticiteten, blir sprött och hårt, och kraften vid påverkan minskar skarpt. Övermåttade låga temperaturer kan orsaka att gummidelektionerna kontraherar, och det kommer också att påverka täckningsprestandan, och till och med leda till misslyckande.

Under tryckets påverkan kan gummimaterial uppleva volymkompression, krypning och spänningsslappning etc. Vid det övre ändet av trycket kan mantelklot fejla — för mantelklot. Dessutom, den höga tryckfältet är ofta följt av temperaturförändring, vilket också kommer att komplicera prestandaförändringen hos gummimaterial.

Svällning och sprickbildning i gummimaterial eller lösning, nedbrytning, vilket leder till minskade mekaniska egenskaper och förkortar livslängden. FX: De olika gummimaterialens prestanda mot korrosiva medier varierar mycket.

Strålningmiljö: De högenergistrålarna (gammastrålar, röntgenstrålar etc.) strålar ut för att bryta, korslänka och oxidera gummimolekyler, ändra kemiska strukturen och fysiska egenskaperna hos gummimaterial, och öka dess hårdhet, öka spröttheten och minska styrkan.

Gummimaterial som används i extrem miljö.

Det är också viktigt att använda gummimaterial med motsvarande tolerans för olika extrem miljöer. Nedan finns en lista över några av de mest standardiserade gummimaterial som används för extrem miljöer:

Fluor gummi (FKM): Välj elastomer med hög temperaturbeständighet, oljebeständighet och beständighet mot kemisk korrosion, kan användas i extremt heta sura och basmiljöer samt i en mängd organiska lösningsmedel under lång tid. Den används ofta för tillverkning av mantal, värmebeständiga rör/delar etc. Men fluor gummis lågtemperaturegenskaper är inte så bra.

Silikon gummi (VMQ): Silikon gummi har utmärkt beständighet mot både höga och låga temperaturer, elektrisk isolering och oxidationsbeständighet, kan fortfarande behålla god elasticitet inom temperaturintervallet -60 °C till 200 °C. Användes tidigare för tillverkning av högtemperaturskidor, lågtemperaturmantal etc. Men, mekaniska styrkan hos silikon gummi är inte hög, och smuthållningen är inte bra.

Hydrogenered nitrilbutadienelastomer (HNBR): Hydrogenerad nitrilbutadienelastomer är hydrogenerad baserat på nitrilbutadienelastomer, dess värmebeständighet, oljebeständighet och ozonbeständighet har förbättrats avsevärt. Lämplig för tillverkning av fordonsmotorsittringar, oljeboringsutrustning etc.

Etylen-propylenelastomer (EPDM): Etylen-propylenelastomer har bra ozonbeständighet, väderbeständighet, vattenbeständighet och beständighet mot kemisk korrosion, och kan tillverkas till utomhusrubberprodukter. Men det är inte beständigt mot olja och vissa lösare.

Perfluoran (FFKM): En av de bästa elastomermaterialen, med extremt hög temperaturbeständighet, beständighet mot kemisk korrosion och lösarmiljö, kan användas i extremt svåra miljöer under lång tid. Dess pris är dyrt, och det är lämpligt för en situation där pålitligheten krävs.

Skräddarsydda gummikomponenter i utmanande tillämpningar: Kritiska designaspekter

Utöver valet av gummimaterial måste en rimlig struktur utformas för att garantera att gummidelarna kan fungera pålitligt i sådan miljö. Några designöverväganden att hålla i minnet:

Skillnad i kurvkoordinater: Garantera noggrannheten i stödkoordinater och krökningsradiens koordinater, undvik spänningssammanpackning i stora områden av gummidelarna, och använd avrundade hörnövergångar för att minimera lokal spänningssammanpackning och förbättra trötthetslivslängdens koefficient för vapengummidel.

Deformationsintervallet kontrolleras: Rimlig design av formen och storleken på gummidelarna, kontrollera deformationsintervallet under arbetets process, undvik sträckning eller överkomprimering, och förläng tjänstelivet.

2 Optimizeera siglahstruktur: enligt de olika siglagserbjudandena, bör den rätta siglahstrukturen väljas, som O-ring, Y-ring, rektangulär ring, etc., för att säkerställa pålitligheten i siglagsprestandan. Man bör dock ta hänsyn till temperaturförändringens effekt på siglagets storlek.<br>

I designprocessen av gummimediet, är det nödvändigt att fullt ut överväga kompatibiliteten mellan gomman och det berörande mediumet för att undvika materialutvidgning, sprickning eller fosfatering, och välja lämplig beröringsyta och berörningsmetod.<br>

Utför FEM-analys: Med hjälp av programvara för simulering av ändlig elementmetod, simulerar man spänning- och deformationfördelningen i gummikomponenter/delar i extrem miljö, David-ingenjörer hjälper till att optimera struktdesignen och förbättra produktens pålitlighet.<br>

Tillräcklig testverifiering: Tillräcklig testverifiering ska genomföras innan praktisk tillämpning, inkludera hög temperatur, låg temperatur, korrosion, åldring och andra tester, för att verifiera att gummidelen kan uppfylla designkraven och pålitligheten.<br>

Slutsats

Anpassningskrav som innebär att prestandan på en gummidel måste klara extrem miljö. Det är nyckeln för att säkerställa den säkra och pålitliga funktionen av gummidele i extrem miljö genom att välja lämpliga gummimaterial och utföra rimlig strukturell design. I framtiden kommer det att komma allt fler nya material och designmetoder att förbättras, anpassade gummidele för extrem miljö kommer att tillämpas på fler områden. Samtidigt behöver man fortsätta studera åldringsschemat och misslyckandemodellen för gummimaterial i extrem miljö, för att kunna ge teoretisk vägledning för design och tillämpning av gummidele.