پارامترهایی که مهندسان آب بندی باید هنگام خرابی مواد بخوانند

در صنعت تولید، مهندسان مسئول آب بندی معمولاً پرتقاضاترین اعضای یک تیم پروژه هستند.

وقتی دستگاه به طور معمول کار می کند، هیچ کس به شما فکر نمی کند. اما هنگامی که تجهیزات در محل مشتری نشتی (آب، نفت یا گاز) ایجاد کرد، بدون شک اولین فردی که پاسخگو است مهندس مهر و موم است.

مهندس سازه ابتدا ابعاد ترانشه را بررسی می‌کند و تأیید می‌کند که مطابق با مشخصات تلرانس ترسیم شده‌اند. سپس بخش IQC گزارش کارخانه را تأیید می‌کند و تأیید می‌کند که محصولات عرضه‌شده توسط تولیدکنندگان بزرگ همه استانداردهای لازم را برآورده می‌کنند. در نهایت، مسئولیت تجزیه و تحلیل شکست مستقیماً بر عهده مهندس مهر و موم است.

شما حلقه O- معیوب را حذف کردید. سطح آن دست نخورده و عاری از ترک یا علائم خوردگی شیمیایی بود. تنها تغییر این بود که مسطح شده بود و نمی‌توانست به شکل اولیه خود بازگردد.

در این مرحله، تمرکز صرفاً بر روی مقادیر مقاومت کششی و سختی Shore ذکر شده در مشخصات مواد تامین کننده ممکن است در شناسایی علت واقعی شکست ناکام باشد.

در حوزه مواد پلیمری مهر و موم شده، عملکرد آب بندی درازمدت اغلب نه با سختی ماده یا استحکام کششی، بلکه توسط پارامتری که اغلب دست کم گرفته می شود تعیین می شود: مجموعه فشرده سازی (CS).

بیایید این پارامتر را از سه منظر به طور عمیق بررسی کنیم.

آب بندی - دقیقاً چه چیزی مهر و موم می شود؟

قبل از بحث در مورد تغییر شکل دائمی فشاری، اصلاح یک تصور غلط مکانیکی رایج ضروری است: آب بندی نه به "مسدود کردن" بلکه به "حمایت" بستگی دارد.

تصویر

هنگامی که یک حلقه O{0}}سیلیکونی را در شیار فلزی وارد می‌کنید و فلنج را محکم می‌کنید، سیلیکون فشرده می‌شود (معمولاً به نسبت 15٪ تا 30٪).

سیلیکون یک ماده بسیار الاستیک است. هنگامی که فشرده می شود، زنجیره های مولکولی آن به زور منحرف می شوند و یک نیروی برگشتی قوی (تنش تماسی) ایجاد می کند که به دنبال بازگشت به حالت اولیه خود است.

این نیروی برگشتی محکم با دیوار فلزی مخالف است. از نظر تئوری، تا زمانی که از فشار سیال داخلی فراتر رود، محیط به هیچ وجه نشتی نخواهد داشت.

بنابراین، ماهیت آب بندی در ارائه مداوم نیروی الاستیک توسط زنجیره های مولکولی سیلیکونی تحت فشار است که آنها را قادر می سازد به طور محکم به سطوح فلزی بچسبند.

چه چیزی باعث خرابی مهر و موم می شود؟

از آنجایی که آب بندی به نیروی ترمیم کننده متکی است، اگر این نیرو ناپدید شود چه اتفاقی می افتد؟

تغییر شکل دائمی فشاری چیست؟

ژل سیلیکون را 25% صاف کردیم، در فر 120 درجه به مدت 70 ساعت پختیم و سپس آن را برداشتیم و اجازه دادیم خنک شود و به حالت اولیه برگردد.

اگر بتواند ضخامت اولیه خود را به طور کامل بازیابی کند، CS=0٪ (الاستومری کامل که در واقعیت وجود ندارد).

اگر کاملاً صاف شد و اصلاً بازیابی نشد، CS=100% (که نشان می‌دهد پلاستیک سفت شده است).

چرا زنجیره های مولکولی نمی توانند "به حالت اولیه خود بازگردند"؟ مسئله در سطح میکروسکوپی نهفته است:

سطح فیزیکی - آرامش استرس و سازماندهی مجدد تقسیم بندی زنجیره ای

سیلیکون از به هم پیوستن زنجیره های مولکولی بلند تشکیل می شود. هنگامی که تحت فشار طولانی مدت در دماهای بالا قرار می گیرند،

استرس درونی خود را از طریق لغزش تدریجی و سازماندهی مجدد کاهش می دهد.

این مانند فشار دادن یک گلوله نخ کرکی به مدت یک سال در پایین جعبه است-تا زمانی که آن را بیرون بیاورید، قبلاً با شکل صاف خود سازگار شده است و به سختی می تواند کرکی اولیه خود را به دست آورد.

این "سازش" فیزیکی منجر به کاهش تدریجی نیروی برگشتی می شود.

سطح شیمیایی - شکستن و سازماندهی مجدد پیوندهای متقابل-

این مهم ترین جنبه است. خاصیت ارتجاعی سیلیکون به پیوندهای متقابل{1} پیوند بین زنجیره های مولکولی (مانند پیوندهای گوگردی-) وابسته است.

تحت دماهای بالا و فشرده‌سازی طولانی‌مدت، پیوندهای متقابل{0} اولیه شکسته می‌شوند و در نتیجه نیروی کشش الاستیک از بین می‌رود.

مهم‌تر از آن، رادیکال‌های آزاد تولید شده در اثر شکست، پیوندهای متقابل جدید-در شرایط فشرده‌شده ماده را مجدداً تشکیل می‌دهند-به‌طور موثر زنجیره‌های مولکولی را در یک "حالت تخت" قفل می‌کنند. حتی پس از حذف نیروی خارجی، این پیوندهای شیمیایی جدید مانع از بازگشت مواد به پیکربندی اولیه می شوند.

لغزش فیزیکی + نوترکیب شیمیایی=تغییر شکل دائمی فشاری.

مقدار CS بالاتر منجر به ژل سیلیکون صاف تر و استرس تماس ضعیف تر می شود. در نهایت، زمانی که نیروی برگشتی در مقایسه با فشار سیال ناکافی می شود، نشت رخ می دهد.

چگونه باید به این موضوع از منظر مهندسی پرداخت؟

اکنون که مکانیسم های اساسی را درک می کنیم، چگونه می توانیم هنگام طراحی مهر و موم و انتخاب مواد از این خطر جلوگیری کنیم؟

1. هنگام تفسیر داده های CS، همیشه شرایط تست را روشن کنید.

جدول خواص فیزیکی ارائه شده توسط تامین کننده اغلب "تغییر شکل دائمی تحت فشار: 25٪" را بیان می کند.با این حال، این اندازه‌گیری‌ها در چه دما، تحت چه نسبت تراکم و برای چه مدت انجام شد؟

اگر مقدار CS در 25% در 100 درجه اندازه‌گیری شود، ممکن است در شرایط عملیاتی واقعی 150 درجه به دلیل پیری حرارتی و اکسیداتیو تسریع شده، به بیش از 50% افزایش یابد.

شرط اصلی این است که هنگام ارزیابی مقدار CS، دمای تست نباید کمتر از حداکثر دمای کارکرد محصول باشد و مدت زمان آزمایش باید حداقل 70 ساعت یا 168 ساعت باشد. فقط چنین داده هایی می توانند به عنوان یک مرجع معتبر برای انتخاب عمل کنند.

2. به جای افزایش کورکورانه سختی، روی سیستم پیوند متقابل{1} تمرکز کنید

اگر مقدار CS الزامات را برآورده نمی کند، سعی نکنید با افزایش سختی ژل سیلیکون جبران کنید{0}}سختی نمی تواند تغییر شکل دائمی را معکوس کند. در عوض، مداخله باید در سیستم پیوند متقابل شیمیایی مواد باشد.

مثال NBR یا EPDM: سیستم‌های ولکانیزاسیون سنتی گوگرد پیوندهای گوگردی{0} با انرژی پیوند کم را تشکیل می‌دهند که در دماهای بالا مستعد شکستن و اصلاح می‌شوند و در نتیجه مقادیر CS ضعیفی دارند.

با اتخاذ یک سیستم ولکانیزاسیون پراکسید، پیوندهای کربنی{0} تک کربنی تشکیل می‌شوند که انرژی پیوند بالایی از خود نشان می‌دهند و در برابر تراکم دمای بالا در برابر شکست و ترکیب مجدد مقاوم هستند و در نتیجه تغییر شکل فشردگی دائمی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند.

معامله-کاهش مقاومت پارگی مواد پراکسید- ولکانیزه است. این یک تعادل معمولی بین دستیابی به "غیر-قابلیت پارگی" و حفظ "ویژگی های برگشتی" را نشان می دهد.

3. جبران میرایی CS مواد از طریق طراحی ساختاری

اگر مقدار CS ماده تا حد فیزیکی آن بهینه شده باشد (مثلاً 30%)، چگونه می‌توانیم از عملکرد آب‌بندی مداوم در استفاده طولانی مدت اطمینان حاصل کنیم؟

از آنجایی که می دانیم مقداری انعطاف پذیری را از دست می دهد، باید این اتلاف را در هنگام طراحی ابعاد شیار در مقدار مجاز تراکم بگنجانیم.

با این حال، نسبت تراکم را نمی توان به طور نامحدود افزایش داد. هنگامی که نرخ تراکم بیش از حد بالا باشد (بیش از 40٪)، تنش داخلی در پلیمر به طور تصاعدی افزایش می‌یابد، که منجر به شکستگی مکانیکی زودرس زنجیره‌های مولکولی و در نتیجه تسریع زوال CS می‌شود.

کارآمدترین رویکرد برای مهندسان سازه و مهندسان مواد این است که به طور مشترک یک تحمل شیار بر اساس منحنی کاهش تنش- بدست آورند که نه یکپارچگی سیلیکون را به خطر می اندازد و نه نسبت فشار آب بندی کافی را پس از ده سال حفظ نمی کند.

ایجاد مهر در اصل به معنای دوست و دشمن زمان بودن است.

یک مهندس آب‌بندی واقعی تنها بر روی اطمینان از آب‌بندی ضد آب در لحظه اتمام مونتاژ تمرکز نمی‌کند.

نگرانی آنها در این است که آیا بعد از سه، پنج یا حتی ده سال-تحت قرار گرفتن مکرر در معرض دماهای بالا و فشار شدید{1}}زنجیره مولکولی همچنان محکم به سطح فلز چسبیده است.

اگر مهر و موم دارید که به طور مکرر نشت می کند، اما نمی توانید علت را شناسایی کنید، یا جداول دارایی تامین کننده را گیج کننده می بینید-در صورت تمایل با مهندس فروش ما با نقشه ها و نمونه های ناموفق خود تماس بگیرید.

اکنون تماس بگیرید