Aşırı Ortamlar için Özelleştirilmiş Kauçuk Parçalar: Malzeme ve Tasarım Dikkate Alınması |

Öz: Kauçuk malzemelerin performansı, yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık, yüksek basınç, korozyon ve radyasyon gibi aşırı ortamlar tarafından ciddi şekilde zorlanmaktadır. Malzeme seçimi ve yapısal tasarım, aşırı ortamlarda kullanılmak üzere özel kauçuk parçaların üretimi için kritik öneme sahiptir. Bu makale, aşırı ortam nedeniyle özelliklerin nasıl etkilendiğine dair sistematik bir analizi sunmakta ve aşırı ortamlarda yaygın olarak kullanılan kauçuk malzemelerin seçiminde ilgili dikkate alınması gereken noktaları sağlamaktadır, özel kauçuk parçaların tasarımı için teorik rehberlik ve pratik referans sağlamayı ummaktadır.

Anahtar Kelimeler: aşırı ortam, özel kauçuk ürünleri, malzeme özellikleri, yapısal tasarım, güvenilirlik

Giriş

Mükemmel sızdırmazlık, darbe emme, aşınma direnci ve korozyon direnci, özel kauçuk parçaların havacılık, petrokimya, derin deniz keşfi, nükleer sanayi ve diğer aşırı çevre alanlarında yaygın olarak kullanılmasını sağlar. Ancak aşırı çevresel faktörler kauçuk malzemelerin performansını büyük ölçüde etkileyerek kauçuk parçaların sıklıkla performans düşüklüğü yaşamasına ve hatta arızalanmasına neden olur. Bu nedenle, uygun bir kauçuk malzeme seçmek ve sağlam bir yapısal tasarım uygulamak, özel kauçuk parçaların aşırı ortamlarda güvenli ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak için çözümdür.

Biyogüvenli bir ortamdan kauçuk malzeme özellikleri ile ilgili veri toplama

Aşırı çevrenin kauçuk malzemelerin performansı üzerindeki etkisi çok seviyeli ve karmaşıktır, esasen aşağıdaki yönleri içerir:

Yüksek sıcaklık ısısı: yüksek sıcaklıktan kaynaklanan kauçuğun ikincil aşınması, kauçuk malzemelerin yaşlanma sürecini hızlandırır, bu da sertliğin artmasına, çekme dayanımının azalmasına, kopma uzamasının azalmasına ve hatta termal ayrışmanın kalıcı deformasyona yol açmasına neden olur. Öte yandan, yüksek sıcaklık kauçuk malzemelerin sıkıştırma performansını ve aşınma direncini de kötüleştirebilir.

Bu, çok düşük sıcaklık ortamı anlamına gelir: Düşük sıcaklık kauçuk malzemenin cam geçişine neden olur ve elastikiyetini kaybeder, kırılgan ve sert hale gelir, darbe dayanımı keskin bir şekilde azalır. Aşırı düşük sıcaklık kauçuk parçaların büzülmesine neden olabilir ve bu da sızdırmazlık performansını etkileyebilir, hatta arızaya yol açabilir.

Basınç etkisi altında, kauçuk malzemeleri hacim sıkışması, sürünme ve gerilme rahatlaması gibi durumlar yaşayabilir. Basıncın üst sınırında, contalar başarısız olabilir - contalar için. Ayrıca, yüksek basınç alanı genellikle sıcaklık değişimi ile birlikte gelir, bu da kauçuk malzemelerin performans değişimini karmaşıklaştıracaktır.

Kauçuk malzemelerin şişmesi ve çatlaması veya çözünmesi, ayrışması, mekanik özelliklerin azalmasına ve ömrün kısalmasına neden olur. FX: Çeşitli kauçuk malzemelerinin aşındırıcı ortamlara karşı performansı büyük farklılıklar gösterir.

Radyasyon ortamı: Yüksek enerjili ışınlar (gamma ışınları, X-ışınları vb.) kauçuk moleküler zincirlerini kırmak, çapraz bağlamak ve oksitlemek için radyasyon yayar, kauçuk malzemelerin kimyasal yapısını ve fiziksel özelliklerini değiştirir, sertliğini artırır, kırılganlığı artırır ve dayanıklılığı azaltır.

Aşırı ortamda kullanılan kauçuk malzemeleri.

Farklı aşırı ortamlara karşı uygun toleransa sahip kauçuk malzemelerin kullanımı da önemlidir. Aşağıda aşırı ortamlar için kullanılan en standart kauçuk malzemelerden bazıları listelenmiştir:

Flor kauçuğu (FKM): yüksek sıcaklık direnci, yağ direnci, kimyasal aşınma direnci seçin, yüksek sıcaklık asit baz ve çeşitli organik çözücü ortamında uzun süre kullanılabilir. Genellikle contalar, ısıya dayanıklı borular / parçalar vb. üretmek için kullanılır. Ancak flor kauçuğunun düşük sıcaklık direnci iyi değildir.

Silikon kauçuğu (VMQ): Silikon kauçuğu mükemmel yüksek ve düşük sıcaklık direncine, elektrik yalıtımına ve oksidasyon direncine sahiptir, 60 ° C ile 200 ° C sıcaklık aralığında iyi elastikiyetini koruyabilir. Eskiden yüksek sıcaklık kablo kılıfı, düşük sıcaklık contaları vb. üretmek için kullanılıyordu. Ancak, silikon kauçuğunun mekanik dayanımı yüksek değildir ve aşınma direnci iyi değildir.

Hidrojenlenmiş nitril bütadien kauçuğu (HNBR): Hidrojenlenmiş nitril bütadien kauçuğu, nitril bütadien kauçuğu temelinde hidrojenlenmiştir, ısıya dayanıklılığı, yağ dayanıklılığı ve ozon dayanıklılığı büyük ölçüde geliştirilmiştir. Otomotiv motoru contaları, petrol sondaj ekipmanları vb. üretiminde uygulanabilir.

Etilen propilen kauçuğu (EPDM): Etilen propilen kauçuğu, iyi ozon dayanıklılığı, hava koşullarına dayanıklılık, suya dayanıklılık ve kimyasal aşınma dayanıklılığına sahiptir ve dış mekan kauçuk ürünleri yapılabilir. Ancak yağ ve bazı çözücülere dayanıklı değildir.

Perfluran kauçuğu (FFKM): En mükemmel kauçuk malzemelerinden biri olup, aşırı yüksek sıcaklık dayanıklılığı, kimyasal aşınma dayanıklılığı ve çözücü dayanıklılığına sahiptir, son derece zorlu ortamlarda uzun süre kullanılabilir. Fiyatı pahalıdır ve güvenilirliğin gerektiği durumlar için uygundur.

Zorlu uygulamalarda kauçuk bileşenlerini kesmek: Kritik tasarım yönleri

Kauçuk malzeme seçiminin yanı sıra, kauçuk parçaların böyle bir ortamda güvenilir bir şekilde çalışmasını garanti edecek makul bir yapı tasarlanmalıdır. Akılda tutulması gereken bazı tasarım hususları:

Fark eğrisi koordinatları: Destek koordinatlarının ve eğrilik yarıçapı koordinatlarının doğruluğunu garanti etmek, kauçuk parçaların büyük alanlarında stres yoğunlaşmasını önlemek ve yerel stres yoğunlaşmasını en aza indirmek için yuvarlak köşe geçişi kullanmak ve silahların kauçuk parçalarının yorgunluk ömrü katsayısını artırmak.

Deformasyon aralığı kontrol altında tutulur: Kauçuk parçaların şekil ve boyutunun rasyonel tasarımı, çalışma sürecinde deformasyon aralığını kontrol etmek, gerilme veya aşırı sıkıştırmadan kaçınmak ve hizmet ömrünü uzatmak.

2 Sızdırmazlık yapısını optimize etme: farklı sızdırmazlık uygulamalarına göre doğru sızdırmazlık yapısı seçilmelidir, örneğin O-yüzüğü, Y-yüzüğü, dikdörtgen yüzük vb., böylece sızdırmazlık performansının güvenilirliği sağlanır. Ancak, sızdırmazlığın boyutu üzerindeki sıcaklık değişiminin etkisi dikkate alınmalıdır.

Kauçuk ortamının tasarım sürecinde, kauçuğun temas ettiği ortamla uyumluluğunu tam olarak göz önünde bulundurmak gereklidir, böylece malzemenin şişmesi, çatlaması veya fosforlaşması önlenir ve uygun temas alanı ve temas şekli seçilmelidir.

FEA uygulaması yapın: Sonlu eleman simülasyon yazılımı ile, kauçuk/parçaların stres ve deformasyon dağılımını aşırı ortamda simüle edin, David mühendisleri yapı tasarımını optimize etmeye ve ürün güvenilirliğini artırmaya yardımcı olur.

Yeterli test doğrulaması: Pratik uygulamadan önce yeterli test doğrulaması yapılmalıdır, yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık, korozyon, yaşlanma ve diğer testler dahil, kauçuk parçalarının tasarım gereksinimlerini ve güvenilirliği karşılayıp karşılamadığını doğrulamak için.

Sonuç

Özelleştirme, bir kauçuk parçasının aşırı ortamlarda dayanabilme performansını gerektirir. Uygun kauçuk malzemelerin seçilmesi ve makul yapısal tasarımın gerçekleştirilmesi, kauçuk parçalarının aşırı ortamlardaki güvenli ve güvenilir çalışmasını sağlamak için anahtardır. Gelecekte, daha fazla yeni malzeme ortaya çıkacak ve tasarım yöntemleri gelişecektir, aşırı ortamlar için özelleştirilmiş kauçuk parçaları daha fazla alanda uygulanacaktır. Aynı zamanda, kauçuk malzemelerinin aşırı ortamlardaki yaşlanma mekanizması ve arıza modunu daha fazla incelemek gerekmektedir, böylece kauçuk parçalarının tasarımı ve uygulanması için teorik rehberlik sağlanabilir.